[发明专利]一种宽频段微波测量校准方法

摘要

本发明公开了一种宽频段微波测量校准方法，利用双频信号产生合成样品，用遗传算法寻找最优的样品分布，然后对W平面和误差盒进行优化校准。采用合成样品技术，有利于数值优化技术的使用，提高六端口系统的测量精度。采用最小均方差优化方法确定预估初值，有利于校准参数的准确求解。用遗传优化算法寻找最优的样品组合，达到最大程度减小校准误差的目的。采用分频带方法，有利于实现超宽带测量。本发明提供了一种功能强、宽频段、测量准确度高的测量微波参量的校准方法。适用于低成本微波参量在线测量、实时监测及低成本通讯系统中的数字接收机等方面的应用。

主权项

一种宽频段微波测量校准方法，利用双频信号产生合成样品，用遗传算法寻找最优的样品分布，然后对W平面和误差盒进行优化校准；其实现步骤如下：步骤一 合成样品的产生在六端口系统的射频源端口和待测元件端口分别加入两频率略有不同的连续高频信号,获得反射系数幅值恒定、相位位于0°～360°的样品；再调节两频信号的幅值,得到分布在整个史密斯原图上的合成样品；步骤二 W平面校准在校准过程中首先求解如下的W平面的校准方程：a(P4P3)2+bξ(P5P3)2+cρ2(P6P3)2+(c-a-b)ξ(P4P5P32)+(b-a-c)ρ(P4P6P32)+(a-b-c)ξρ(P5P6P32)+a(a-b-c)P4P3+b(b-a-c)ξP5P3+c(c-a-b)ρP6P3+abc=0---(1)]]>这里a,b,c,ξ,ρ为五个实常数；分别为对应端口的功率值；(a)获取预估初值首先采用函数变换方法把方程(1)变换成九个未知数的一阶线性方程：A(P4P3)2+B(P5P3)2+C(P6P3)2+D(P4P5P32)+E(P4P6P32)+F(P5P6P32)+GP4P3+HP5P3+IP6P3+1=0---(2)]]>通过求解上述九个未知数的一阶线性方程，得到A…..I的值，并通过下面的方程得到a,b,c,ρ,ξ的值：b＝(2D‑GH)/(2AH‑DG)   (3)c＝(2E‑GI)/(2AI‑EG)   (4)a＝b+c+G/A   (5)ξ=Bac---(6)]]>ρ=Cab---(7)]]>然后采用大量的样品，通过最小均方差优化方法确定最优的九个未知数的值；最后通过函数变换得到a,b,c,ξ,ρ的预估初值；(b)求解W平面的校准方程为了提高精度a…ρ的预估初值被用作遗传优化算法的初值来求解非线性方程(1),用步骤一产生大量样品，用遗传优化算法寻找最优的样品组合，达到最大程度减小校准误差的目的；一旦求出a,b,c,ξ和ρ,W平面的反射系数w就可得到；设w＝u+jv,其实部u和虚部v可以通过式(8)和式(9)求得:u=(P4-ξP5+cP3)/(2P3c)---(8)]]>v＝(P4‑ρP6+(b‑2uu2)P3)/(2P3v2)   (9)其中，步骤三 误差盒校准从W平面的放射系数w变换到ΓL，这个过程称为误差盒校正，我们可以推得它们的关系为：ΓL=w-Y1Y2-Y3w---(4)]]>此处Y1,Y2和Y3为常数；对式(4)，任何三个已知的校准件都可用来求解误差盒的参数而第四个只需粗略知道其参数的负载可用来确定v2中的符号；步骤四 宽频带系统校准将宽频带拆分成多个子频带，分别求解这些子频带的校准参数并将它们存放在数据库中，供测量时使用。