本發(fā)明涉及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，在以太網(wǎng)、5g移動(dòng)通信和衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域，高速電路板、背板、連接器和高速數(shù)字線纜得到廣泛應(yīng)用。這些領(lǐng)域多采用差分多端口形式進(jìn)行高速信號(hào)的傳輸，且接口很多情況下都是非同軸形式的。因此，對(duì)這類器件進(jìn)行高精度散射參數(shù)測(cè)試對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)建非常重要，測(cè)試關(guān)鍵點(diǎn)之一是儀器可以進(jìn)行自動(dòng)誤差校準(zhǔn)去嵌入。

目前，主流的幾個(gè)電子測(cè)試儀器廠商中，只有是德公司(前身安捷倫公司)軟件提供了自動(dòng)端口延伸功能，但該功能仍需要開路器或短路器這種的同軸標(biāo)準(zhǔn)件，無(wú)法直接應(yīng)用到非同軸器件上，且未見到將該方法擴(kuò)展應(yīng)用多端口器件去嵌入的相關(guān)報(bào)道。而德國(guó)羅德與施瓦茨公司和日本安立公司未推出配合其矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償去嵌入方案，只能手動(dòng)設(shè)置損耗和相位進(jìn)行簡(jiǎn)單補(bǔ)償，操作復(fù)雜且對(duì)使用者經(jīng)驗(yàn)要求高。

現(xiàn)有的校準(zhǔn)去嵌入方法，如solt，solr和trl等，有些方法只能使用在同軸端口，有些方法校準(zhǔn)件設(shè)計(jì)和使用復(fù)雜。

而且，現(xiàn)有的方案中，多端口器件的去嵌入需使用短路、開路、負(fù)載和直通等多種校準(zhǔn)件，去嵌入過程中需對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行多次來(lái)完成，時(shí)間長(zhǎng)且效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出了一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法，使用時(shí)域方法獲取相位偏移，結(jié)合徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合直通線的損耗，將同軸參考面與被測(cè)件參考面之間的直通線夾具的影響去除，獲得多端口被測(cè)件散射參數(shù)。

可選地，本發(fā)明的一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

步驟一：對(duì)多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)，將測(cè)試端面校準(zhǔn)到同軸參考面；然后，將多端口的直通線夾具通過同軸連接器或探針連接到多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試端口上；再然后，進(jìn)行測(cè)量獲得直通線夾具的頻域散射參數(shù)；

步驟二：使用快速傅里葉變換，將步驟一中得到的各端口直通線夾具的頻域散射參數(shù)sij變換為低通沖激響應(yīng)，通過自動(dòng)搜索響應(yīng)的最大值得到各端口直通線夾具的延時(shí)delay(i，j)，并根據(jù)下面的公式(1)變換為直通線夾具的相位偏移：

φ(i，j)＝360*freq*delay(i，j)(1)

其中，φ(i，j)代表多端口被測(cè)件的端口j到端口i的相位偏移，freq為測(cè)試頻率點(diǎn)，delay(i，j)代表多端口被測(cè)件的端口j到端口i的延時(shí)；

步驟三：直通線損耗通過式(2)的函數(shù)來(lái)表示：

loss(freq)＝amp·freq^b(2)

其中，amp為損耗因子，b為損耗指數(shù)，可以通過步驟一測(cè)試得到散射參數(shù)sij計(jì)算得到；

步驟四：重復(fù)步驟二至步驟三，直至得到傳輸線夾具每個(gè)端口處的損耗和相位，則進(jìn)行步驟五；

步驟五：將直通線夾具和多端口被測(cè)件連接到多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上，將步驟一至步驟四得到的傳輸線夾具的損耗和相位加載到多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀去嵌入軟件模塊中，測(cè)試得到多端口被測(cè)件準(zhǔn)確的頻域散射參數(shù)。

可選地，所述步驟三中，采用如式(3)所描述的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)損耗函數(shù)進(jìn)行辨識(shí)和擬合：

其中，代表徑向基函數(shù)，cn代表第n個(gè)神經(jīng)元的中心向量，an代表神經(jīng)元的權(quán)值。

可選地，所述徑向基函數(shù)選擇如式(4)的高斯基函數(shù)：

可選地，所述徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用兩步學(xué)習(xí)算法對(duì)損耗函數(shù)進(jìn)行辨識(shí)和擬合，第一步是基于k-均值聚類方法得到神經(jīng)元的中心向量cn，第二步是使用最小二乘法求解得到神經(jīng)元的權(quán)值。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償，無(wú)需使用多種校準(zhǔn)件進(jìn)行去嵌入計(jì)算，降低了對(duì)校準(zhǔn)件的要求和計(jì)算的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單；

(2)通過可對(duì)多端口非同軸夾具進(jìn)行自動(dòng)損耗和相位補(bǔ)償算法，提高s參數(shù)測(cè)試精度，去除了夾具對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1a為本發(fā)明一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法的原理示意圖；

圖1b為本發(fā)明一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法的測(cè)試連接圖；

圖2為本發(fā)明一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法的流程圖；

圖3a為本發(fā)明一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法的直通線夾具測(cè)量連接圖；

圖3b為本發(fā)明一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法的誤差模型示意圖；

圖4為本發(fā)明一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法的夾具去嵌入示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明針對(duì)多端口非同軸被測(cè)件校準(zhǔn)去嵌入問題，提出了一種基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法，測(cè)試原理如圖1a和圖1b所示，本發(fā)明使用時(shí)域方法獲取相位偏移，結(jié)合徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合直通線的損耗，將同軸參考面與被測(cè)件參考面之間的直通線夾具的影響去除，獲得精確的多端口被測(cè)件散射參數(shù)。

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的補(bǔ)償方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖2所示，本發(fā)明的基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償方法包括以下步驟：

步驟一：首先，對(duì)多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)，將測(cè)試端面校準(zhǔn)到同軸參考面；然后，將多端口的直通線夾具通過同軸連接器或探針連接到多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試端口上；再然后，進(jìn)行測(cè)量獲得直通線夾具的頻域散射參數(shù)，具體的測(cè)試連接關(guān)系如圖3a和圖3b所示。

步驟二：使用快速傅里葉變換(fft)，將步驟一中得到的各端口直通線夾具的頻域散射參數(shù)sij變換為低通沖激響應(yīng)，通過自動(dòng)搜索響應(yīng)的最大值得到各端口直通線夾具的延時(shí)delay(i，j)，并根據(jù)下面的公式(1)變換為直通線夾具的相位偏移：

φ(i，j)＝360*freq*delay(i，j)(1)

其中，φ(i，j)代表多端口被測(cè)件的端口j到端口i的相位偏移，freq為測(cè)試頻率點(diǎn)，delay(i，j)代表多端口被測(cè)件的端口j到端口i的延時(shí)。

步驟三：直通線損耗(常見的如同軸線損耗、微帶線損耗)通過式(2)的函數(shù)來(lái)表示：

loss(freq)＝amp·freq^b(2)

其中，amp和b分別為損耗因子和損耗指數(shù)，可以通過步驟1測(cè)試得到散射參數(shù)sij計(jì)算得到。

為了更精確和靈活地描述各類直通線的損耗，本發(fā)明采用如式(3)所描述的徑向基(rbf)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)損耗函數(shù)進(jìn)行辨識(shí)和擬合：

其中，代表徑向基函數(shù)，cn代表第n個(gè)神經(jīng)元的中心向量，an代表神經(jīng)元的權(quán)值。

本發(fā)明的徑向基函數(shù)選擇如式(4)的高斯基函數(shù)：

本發(fā)明中的徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用兩步學(xué)習(xí)算法對(duì)損耗函數(shù)進(jìn)行辨識(shí)和擬合，第一步是基于k-均值聚類方法得到神經(jīng)元的中心向量cn，第二步是使用最小二乘法求解得到神經(jīng)元的權(quán)值。

步驟四：重復(fù)步驟二至步驟三，直至得到傳輸線夾具每個(gè)端口處的損耗和相位，則進(jìn)行步驟五。

步驟五：將直通線夾具和多端口被測(cè)件連接到多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上，如圖4a和圖4b所示，并將步驟一至步驟四得到的傳輸線夾具的損耗和相位加載到多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀去嵌入軟件模塊中，測(cè)試得到多端口被測(cè)件準(zhǔn)確的頻域散射參數(shù)。

本發(fā)明的方法是基于直通線的多端口自動(dòng)夾具損耗和相位補(bǔ)償，無(wú)需使用多種校準(zhǔn)件進(jìn)行去嵌入計(jì)算，降低了對(duì)校準(zhǔn)件的要求和計(jì)算的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單；本發(fā)明通過可對(duì)多端口非同軸夾具進(jìn)行自動(dòng)損耗和相位補(bǔ)償算法，提高s參數(shù)測(cè)試精度，去除了夾具對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。