【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电磁信号测量校准系统及多端口矩阵变换校准方法，属于电磁兼容。
技术介绍
1、1993年，motohisa kanda讨论了用于测量射频电场和磁场的各种标准天线，并且首次提出了标准近场探头的校准方法，同时还描述了设计用于同时测量近场和其他复杂电磁环境的电磁分量的单匝环路，参考并总结了各个天线接收特性的理论分析，从而形成了近场探头的第一个关键参数(即校准因子)的雏形。在1997年，takashi harada等人介绍了使用环形结构的探头测量印刷电路板所产生的时域磁场的测量过程。在执行这些测量的过程中，需要在频域中校准使用的环路探头。通过使用teflon材料的基板作为标准磁场源的微带线作为校准环路探头的手段，接着分析微带线表面场分布规律，得到微带线的标准磁场强度是通过使用从安培定律获得的近似方程来计算的。
2、2005年，iec国际组织完成了iec 61967-3的标准，其中探头校准因子采用的是微带线校准法，首次系统提出了基于微带线的磁近场探头的校准方法。2008年，iec国际组织将利用微带线场轮廓测量探头的校准因子的表征方法写入了标准iec 61967-6。本文标准iec 61967-6中的校准方法，对电、磁等近场探针的校准方法进行改进，从而有效提升探针测量的增益，减少纹波，得出更精准的校准因子。
3、目前此领域大多是基于标准iec61967的校准方法，其校准件采用的是微带线，这类装置的缺点是校准频率响应幅度低、衰减大，频率响应幅度曲线纹波大，因此，需要提供一种耦合衰减小、测量误差小、校准因
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种电磁信号测量校准系统，该系统具有较高的频率响应幅度，较低的频率响应相位衰减和较低的纹波，更低、更平坦校准因子幅度曲线，可探测更弱的磁场等优点。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种多端口矩阵变换校准方法，该方法基于上述电磁信号测量校准系统实现。
3、本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：
4、一种电磁信号测量校准系统，包括标准件和电磁信号探测装置，所述标准件包括主校准件和副校准件，所述电磁信号探测装置的底部设置在主标准件的中心；
5、所述主校准件包括第一连接器、第二连接器、第一射频线和耦合结构，所述第一连接器和第二连接器相互对称，第一连接器为标准件的第一端口，同时为系统的第一端口，第二连接器为标准件的第二端口，同时为系统的第二端口，第一连接器与第二连接器之间通过第一射频线连接，所述耦合结构设置在第一射频线的中心，用于与电磁信号探测装置耦合；
6、所述副校准件包括第三连接器、第四连接器和第二射频线，所述第三连接器和第四连接器相互对称，第三连接器为标准件的第一端口，第四连接器为标准件的第二端口，第三连接器与第四连接器之间通过第二射频线连接。
7、进一步的，所述主校准件还包括第一接地通孔，所述第一接地通孔为两排，两排第一接地通孔分别位于第一射频线的两侧；
8、所述主校准件为三层结构，三层结构从上到下依次为第一金属层、第一介质层和第二金属层，所述第一射频线设置在第一金属层上，两排第一接地通孔依次贯穿第一金属层、第一介质层和第二金属层。
9、进一步的，所述副校准件还包括第二接地通孔，所述第二接地通孔为两排，两排第二接地通孔分别位于第二射频线的两侧；
10、所述副校准件为三层结构，三层结构从上到下依次为第三金属层、第二介质层和第四金属层，所述第二射频线设置在第三金属层上，两排第二接地通孔依次贯穿第三金属层、第二介质层和第四金属层。
11、进一步的，所述耦合结构具有四个三角形切角，且耦合结构的宽度与第一射频线的宽度不同。
12、本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
13、一种多端口矩阵变换校准方法，基于上述的电磁信号测量校准系统实现，所述方法包括：
14、计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流；
15、通过仿真分别获得主校准件的s参数和副校准件的s参数；
16、根据主校准件的s参数和副校准件的s参数，计算误差盒子的s参数；
17、将误差盒子的s参数转化为abcd矩阵；
18、根据abcd矩阵，计算系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系；
19、根据系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，结合系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，求出系统的第三端口、第四端口、第一虚拟端口和第二虚拟端口的电压与电流之间的关系，得到校准矩阵；
20、将电磁信号测量z参数转化为s参数。
21、进一步的，所述计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流，包括：
22、根据特性阻抗和负载阻抗，计算反射系数，如下式：
23、
24、
25、其中，zo为特征阻抗，zl为负载阻抗，γl为反射系数；
26、假设zl＝zo，一次反射相位延迟，如下式：
27、
28、其中，φl为相位延迟；l是连接器到电磁信号探测装置的距离；λ为波长；υ为相速；tl为校准件的连接器到电磁信号探测装置的时间延迟；
29、根据入射电压和反射系数，计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流，如下式：
30、
31、其中，v+为入射电压，ip为电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流。
32、进一步的，所述根据主校准件的s参数和副校准件的s参数，计算误差盒子的s参数，如下式：
33、
34、e11＝s11-e22s12
35、
36、网络为互易网络，得到：
37、e12＝e21
38、
39、其中，m11和m12为主校准件的s参数，s11和s12为副校准件的s参数。
40、进一步的，所述利用将误差盒子的s参数转化为abcd矩阵，如下式：
41、
42、
43、
44、
45、所述根据abcd矩阵，计算系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，如下式：
46、
47、
48、其中，u1为第一端口的电压，u2为第二端口的电压，u5为第一虚拟端口的电压，u6为第二虚拟端口的电压，i1为第一端口的电流，i2为第二端口的电流，i5为第一虚拟端口的电流，i6为第二虚拟端口的电流。
49、进一步的，所述系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，如下式：
50、
51、根据系统的第一端口与第一虚拟端口、第二端口与第二虚拟端口的传输关系，结合系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电磁信号测量校准系统，其特征在于，包括标准件和电磁信号探测装置，所述标准件包括主校准件和副校准件，所述电磁信号探测装置的底部设置在主标准件的中心；
2.根据权利要求1所述的电磁信号测量校准系统，其特征在于，所述主校准件还包括第一接地通孔，所述第一接地通孔为两排，两排第一接地通孔分别位于第一射频线的两侧；
3.根据权利要求1所述的电磁信号测量校准系统，其特征在于，所述副校准件还包括第二接地通孔，所述第二接地通孔为两排，两排第二接地通孔分别位于第二射频线的两侧；
4.根据权利要求1-3任一项所述的电磁信号测量校准系统，其特征在于，所述耦合结构具有四个三角形切角，且耦合结构的宽度与第一射频线的宽度不同。
5.一种多端口矩阵变换校准方法，基于权利要求1-4任一项所述的电磁信号测量校准系统实现，其特征在于，所述方法包括：
6.根据权利要求5所述的多端口矩阵变换校准方法，其特征在于，所述计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流，包括：
7.根据权利要求5所述的多端口矩阵变换校准方法，其特征在于，所述根据主校准件
8.根据权利要求5所述的多端口矩阵变换校准方法，其特征在于，所述利用将误差盒子的S参数转化为ABCD矩阵，如下式：
9.根据权利要求5所述的多端口矩阵变换校准方法，其特征在于，所述系统的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口之间的传输关系，如下式：
10.根据权利要求5所述的多端口矩阵变换校准方法，其特征在于，所述将电磁信号测量Z参数转化为S参数，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种电磁信号测量校准系统，其特征在于，包括标准件和电磁信号探测装置，所述标准件包括主校准件和副校准件，所述电磁信号探测装置的底部设置在主标准件的中心；
2.根据权利要求1所述的电磁信号测量校准系统，其特征在于，所述主校准件还包括第一接地通孔，所述第一接地通孔为两排，两排第一接地通孔分别位于第一射频线的两侧；
3.根据权利要求1所述的电磁信号测量校准系统，其特征在于，所述副校准件还包括第二接地通孔，所述第二接地通孔为两排，两排第二接地通孔分别位于第二射频线的两侧；
4.根据权利要求1-3任一项所述的电磁信号测量校准系统，其特征在于，所述耦合结构具有四个三角形切角，且耦合结构的宽度与第一射频线的宽度不同。
5.一种多端口矩阵变换校准方法，基于权利要求1-4任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴多龙，薛姗，邵伟恒，田欣欣，李辉，叶亮华，阮黎涛，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。