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专利号: 2023112959282
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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;

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;

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。

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;

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。

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;

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。

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:计算电磁信号探测装置与主校准件耦合处的电流;

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;

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;

将误差盒子的S参数转化为ABCD矩阵;

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;

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;

将电磁信号测量Z参数转化为S参数。

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:根据特性阻抗和负载阻抗,计算反射系数,如下式:

其中,ZO为特征阻抗,ZL为负载阻抗,ΓL为反射系数;

假设ZL=ZO,一次反射相位延迟,如下式:

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;

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: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。

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:e11=S11‑e22S12

网络为互易网络,得到:

e12=e21

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。

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: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: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。

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: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,整理得到:定义以下矩阵:

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,如下式:得到校准矩阵,如下式:

‑1

C=C1 C2。

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:‑1

定义Au AI为系统的第二端口、第一虚拟端口、第二虚拟端口的Z参数,将Z参数转化为S参数,注入信号为单位电压: