一种太赫兹探针瞬态响应校准方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种太赫兹探针瞬态响应校准方法和装置，包括：S1、将太赫兹探针的同轴端通过电缆与负载连接，太赫兹探针与共面波导连接测量太赫兹探针方向的第一反射系数；S2、将太赫兹探针的同轴端通过电缆与偏置短路器连接，太赫兹探针与共面波导连接测量太赫兹探针方向的第二反射系数；S3、根据所述第一反射系数和第二反射系数计算太赫兹探针的时域瞬态响应。本发明专利技术根据共面波导上两个不同位置处的太赫兹脉冲波形测量结果。与三位置模型校准方法相比，减少了一种测量配置，对等间距准确度的依赖降低，耗时变短、数据处理复杂度降低、不确定度传递链变短，太赫兹探针响应校准结果的噪声和不确定度都变小。

A calibration method and device for terahertz probe transient response

The invention discloses a terahertz probe transient response calibration method and device, including: S1, connecting the coaxial end of the terahertz probe with the load through a cable, connecting the terahertz probe with a coplanar waveguide to measure the first reflection coefficient in the direction of the terahertz probe; S2, connecting the coaxial end of the terahertz probe with a bias short circuit device through a cable, and connecting the terahertz probe with a coplanar waveguide to measure The second reflection coefficient in the terahertz probe direction; S3. Calculating the time-domain transient response of the terahertz probe according to the first reflection coefficient and the second reflection coefficient. The invention is based on the measurement results of terahertz pulse waveforms at two different positions on a coplanar waveguide. Compared with the three position model calibration method, it reduces a measurement configuration, reduces the dependence on the accuracy of the equal distance, shortens the time-consuming, reduces the complexity of data processing, shortens the uncertainty transfer chain, and reduces the noise and uncertainty of the terahertz probe response calibration results.

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹探针瞬态响应校准方法和装置
本专利技术涉及光学计量
更具体地，涉及一种太赫兹探针瞬态响应校准方法和装置。
技术介绍
脉冲技术无论在军用还是民用领域应用都非常广泛。随着信息和通信技术的高速发展，产生和传输的脉冲信号的宽度越来越窄，频谱范围早已从无线电频段扩展到太赫兹频段。太赫兹脉冲波形测量系统所用技术是电光取样技术，它是一种时域测量技术，直接应用于具有平面结构的器件。但是，实际中有很多像宽带示波器、超快脉冲产生器、超高速光电探测器等仪器设备和器件，它们具有同轴接口，不是平面形式，电光取样技术无法直接应用于它们的瞬态响应的校准。因此，需要寻找一种方法将平面电光取样时域测量技术应用到具有同轴接口的待测设备中。一种连接平面和同轴的太赫兹探针可以解决该问题，它的一端是与共面波导匹配的探针，另外一端是同轴接口，因此能够连接具有同轴接口的待测设备和用于太赫兹脉冲产生和测量的共面波导型光导开关。显然，为了准确校准具有同轴接口的待测设备的瞬态响应，平面转同轴太赫兹探针的瞬态响应就必须准确知道，因此研究太赫兹探针瞬态响应的校准很有必要。目前，已经提出了一种基于三位置模型的太赫兹探针瞬态响应的校准方法，该方法克服了传统基于矢量网络分析仪(VectorNetworkAnalyser,VNA)获得太赫兹探针频域频率响应方法的缺陷，既可以得到太赫兹探针的频域瞬态响应又可得到其时域瞬态响应。但该方法对三个不同位置之间的等间距要求非常高，间距的准确度直接影响太赫兹探针瞬态响应的准确度，而且测量配置多、耗时长、数据处理复杂、不确定度传递链长，导致太赫兹探针瞬态响应校准结果噪声和不确定度大。因此，需要提供一种太赫兹探针瞬态响应校准方法和装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种太赫兹探针瞬态响应校准方法，根据共面波导上两个不同位置处的太赫兹脉冲波形测量结果，得到太赫兹探针的频域和时域瞬态特性，比三位置模型校准方法各方面效果更好。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种太赫兹探针瞬态响应校准方法，包括：S1、将太赫兹探针的同轴端通过电缆与负载连接，太赫兹探针与共面波导连接测量太赫兹探针方向的第一反射系数；S2、将太赫兹探针的同轴端通过电缆与偏置短路器连接，太赫兹探针与共面波导连接测量太赫兹探针方向的第二反射系数；S3、根据所述第一反射系数和第二反射系数计算太赫兹探针的时域瞬态响应。进一步的，所述方法还包括：在太赫兹脉冲信号沿共面波导传输方向上选取两个位置作为参考面，其中第二参考面位于共面波导居中位置，第一参考面位于所述第二参考面的靠近太赫兹脉冲信号源一侧，所述太赫兹探针与所述第二参考面连接。进一步的，步骤S1包括：将采样光斑落在所述第二参考面，测量太赫兹波形；将共面波导沿太赫兹脉冲信号传输方向移动，使采样光斑落在所述第一参考面处，测量太赫兹波形；根据测量得到的两个太赫兹波形计算太赫兹探针方向的第一反射系数。进一步的，步骤S2包括：将采样光斑落在所述第一参考面，测量太赫兹波形；将共面波导沿与太赫兹脉冲信号传输相反方向移动，使采样光斑落在所述第二参考面处，测量太赫兹波形；根据测量得到的两个太赫兹波形计算太赫兹探针方向的第二反射系数。进一步的，步骤S3包括：根据所述第一反射系数和第二反射系数计算太赫兹探针的频域传递函数；将太赫兹探针的频域传递函数进行逆傅里叶变换得到太赫兹探针的时域瞬态响应。本专利技术的一个实施例还提供了一种太赫兹探针瞬态响应校准装置，包括：太赫兹脉冲信号源、共面波导、同轴电缆、负载、短路器，其中所述太赫兹脉冲信号源设于所述共面波导一侧，向所述共面波导发送太赫兹脉冲信号，所述太赫兹探针与所述共面波导连接，接收所述太赫兹脉冲信号，并通过同轴电缆发送到所述负载或短路器。进一步的，在太赫兹脉冲信号沿共面波导传输方向上选取两个位置作为参考面，其中第二参考面位于共面波导居中位置，第一参考面位于所述第二参考面的靠近太赫兹脉冲信号源一侧，所述太赫兹探针与所述第二参考面连接。进一步的，所述装置还包括太赫兹脉冲光谱仪，用于：将采样光斑落在所述第二参考面，测量太赫兹波形；将共面波导沿太赫兹脉冲信号传输方向移动，使采样光斑落在所述第一参考面处，测量太赫兹波形；根据测量得到的两个太赫兹波形计算太赫兹探针方向的第一反射系数。进一步的，所述太赫兹脉冲光谱仪还用于：将采样光斑落在所述第二参考面，测量太赫兹波形；将共面波导沿太赫兹脉冲信号传输方向移动，使采样光斑落在所述第一参考面处，测量太赫兹波形；根据测量得到的两个太赫兹波形计算太赫兹探针方向的第一反射系数。本专利技术的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述计算机可读存储介质在计算机上运行时，使得所述计算机运行上述的方法。本专利技术的有益效果如下：本专利技术所述技术方案根据共面波导上两个不同位置处的太赫兹脉冲波形测量结果。与三位置模型校准方法相比，减少了一种测量配置，对等间距准确度的依赖降低，耗时变短、数据处理复杂度降低、不确定度传递链变短，太赫兹探针响应校准结果的噪声和不确定度都变小。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明；图1为本专利技术一种太赫兹探针瞬态响应校准方法流程图；图2为本专利技术一种太赫兹探针瞬态响应校准方法工作示意图；图3为本专利技术另一种太赫兹探针瞬态响应校准方法工作示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本专利技术公开的一种太赫兹探针瞬态响应校准方法，包括：S1、将太赫兹探针的同轴端通过电缆与负载连接，太赫兹探针与共面波导连接测量太赫兹探针方向的第一反射系数；S2、将太赫兹探针的同轴端通过电缆与偏置短路器连接，太赫兹探针与共面波导连接测量太赫兹探针方向的第二反射系数；S3、根据所述第一反射系数和第二反射系数计算太赫兹探针的时域瞬态响应。具体的，假设产生的太赫兹脉冲信号是υ0(t)，它的傅里叶变换是V0(f)，向右沿共面波导向z方向传输，在传输方向上选取两个位置，对应参考面1、2，参考面2位于CPW的居中位置处，参考面1位于参考面2的左侧，与其相距Δz，共面波导的长度为Δz的频域传递函数为P，从左向右，共面波导终端的反射系数为Γ，从右向左，产生太赫兹脉冲信号的光导缝隙处的反射系数为Γpcg，则在参考面1处测得的太赫兹脉冲信号υ1(t)的傅里叶变换为V1(f)＝V0(f)P2(1+ΓP2+ΓΓpcgP6+Γ2ΓpcgP8+…)，在参考面2处测得的太赫兹脉冲信号υ2(t)的傅里叶变换为V2(f)＝V0(f)P3(1+Γ+ΓΓpcgP6+Γ2ΓpcgP6+…)，可得到根据上述方法，如图2所示，步骤S1中，将太赫兹探针的同轴端与终端连接50Ω负载的长同轴电缆连接，目的是保证同轴电缆连接50Ω负载的那个终端的反射不会进入到测量窗口内。将太赫兹探针压接至共面波导(CPW)的第二测量参考面，此时在该位置处形成了传输线的不连续连接点，导致产生反射，用Γ1表示此配置下CPW_left/太赫兹探针方向的反射系数(第一反射系数)。在第二测量参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太赫兹探针瞬态响应校准方法，其特征在于，包括：S1、将太赫兹探针的同轴端通过电缆与负载连接，太赫兹探针与共面波导连接测量太赫兹探针方向的第一反射系数；S2、将太赫兹探针的同轴端通过电缆与偏置短路器连接，太赫兹探针与共面波导连接测量太赫兹探针方向的第二反射系数；S3、根据所述第一反射系数和第二反射系数计算太赫兹探针的时域瞬态响应。

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹探针瞬态响应校准方法，其特征在于，包括：S1、将太赫兹探针的同轴端通过电缆与负载连接，太赫兹探针与共面波导连接测量太赫兹探针方向的第一反射系数；S2、将太赫兹探针的同轴端通过电缆与偏置短路器连接，太赫兹探针与共面波导连接测量太赫兹探针方向的第二反射系数；S3、根据所述第一反射系数和第二反射系数计算太赫兹探针的时域瞬态响应。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在太赫兹脉冲信号沿共面波导传输方向上选取两个位置作为参考面，其中第二参考面位于共面波导居中位置，第一参考面位于所述第二参考面的靠近太赫兹脉冲信号源一侧，所述太赫兹探针与所述第二参考面连接。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1包括：将采样光斑落在所述第二参考面，测量太赫兹波形；将共面波导沿太赫兹脉冲信号传输方向移动，使采样光斑落在所述第一参考面处，测量太赫兹波形；根据测量得到的两个太赫兹波形计算太赫兹探针方向的第一反射系数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：将采样光斑落在所述第一参考面，测量太赫兹波形；将共面波导沿与太赫兹脉冲信号传输相反方向移动，使采样光斑落在所述第二参考面处，测量太赫兹波形；根据测量得到的两个太赫兹波形计算太赫兹探针方向的第二反射系数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3包括：根据所述第一反射系数和第二反射系数计算太赫兹探针的频域传递函数；将太赫兹探针的频域传递函数进行逆傅里叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚鹏伟，刘爽，谌贝，谢文，姜河，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11