CN106483486B - 一种连续波功率探头功率定标***及方法 - Google Patents

一种连续波功率探头功率定标***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种连续波功率探头功率定标***，其特征在于，由带有GPIB卡的计算机作为主控机，通过GPIB电缆连接信号发生器、标准功率计、生产用功率计；其中，标准功率计通过多芯电缆与标准功率探头连接，生产用功率计通过多芯电缆与被补偿的功率探头连接；在建标或者补偿过程中，标准功率探头或者被补偿的功率探头直接接到信号发生器的输出接口端。本发明的功率定标***构建简单，定标过程全部由计算机程控实现，无需人工参与；定标时间短，一个探头定标时间约10分钟；定标准确度高，相对于标准功率计和功率探头，误差小于0.4％，具有很好的生产性。

Description

一种连续波功率探头功率定标***及方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种连续波功率探头功率定标***，还涉及一种连续波功率探头功率定标方法。
背景技术
连续波功率探头在出厂之前，需要对其进行功率定标，以保证用户使用时的功率准确度。
现有的补偿方法采用手动定标方法，手动建立功率值与ADC的对应关系。而手动定标的方法效率低，大约25分钟完成一次定标；并且人为错误出现概率比较高。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种连续波功率探头功率定标***及方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种连续波功率探头功率定标***，由带有GPIB卡的计算机作为主控机，通过GPIB电缆连接信号发生器、标准功率计、生产用功率计；其中，标准功率计通过多芯电缆与标准功率探头连接，生产用功率计通过多芯电缆与被补偿的功率探头连接；在建标或者补偿过程中，标准功率探头或者被补偿的功率探头直接接到信号发生器的输出接口端。
可选地，针对连续波功率探头进行定标，其频率点为50MHz；功率定标的环境在22℃～25℃的恒温环境；标准功率计和标准功率探头都经过计量。
基于上述***，本发明还提出了一种功率定标方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将信号发生器、标准功率计、生产用功率计开机后预热；
步骤(2)，将标准功率探头接到标准功率计的校准源，进行校准操作，然后将标准功率探头接到信号发生器的输出端，关闭信号发生器的功率输出，进行校零操作；
步骤(3)，计算机通过GPIB程控信号发生器和标准功率计，以标准功率计和标准功率探头为标准，将信号发生器的输出功率逼近到+20dBm，并记录当前+20dBm时信号发生器的功率设定值P0+20dBm；在此要求信号发生器在设定P0+20dBm后，标准功率计测得值为+20dBm±0.01dB，计算机记录信号发生器的设定值P0+20dBm；
步骤(4)，按照步骤(3)，以1dB为步进，从+19dBm～-36dBm，依次记录信号发生器输出为整数功率值时的设定值P0-19dBm～P0-36dBm；
步骤(5)，关闭信号发生器功率输出，将标准功率探头从信号发生器的输出端移开，将被补偿的功率探头接到信号发生器的输出端，对生产用功率计进行校零操作；
步骤(6)，计算机通过GPIB程控，将信号发生器的功率值设定为P0+20dBm，计算机通过程控，读取生产用功率计测得的+20dBm对应ADC值ADC+20dBm；
步骤(7)，按照步骤(6)，以1dB为步进，计算机通过GPIB程控设置信号发生器功率分别为P0-19dBm～P0-36dBm，依次获得生产用功率计各个整数功率点对应的ADC值ADC+19dBm～ADC-36dBm；
步骤(8)，定标过程结束后，将ADC+20dBm～ADC-36dBm写入到被补偿的功率探头中的EEPROM中，作为被补偿的功率探头的功率与ADC的定标数据。
可选地，根据二极管检波器的物理特性，在-15dBm以下，输入功率值与检波器输出值呈线性关系，在-36dBm以下的功率值，通过线性扩展得到对应的ADC值。
可选地，所述生产用功率计、被补偿的功率探头在测量时，需要将定标得到的整数点功率和ADC值进一步扩展，扩展得到以ADC为索引表格，每一个整数点ADC对应着一个功率值。
可选地，所述ADC为16位，则扩展后的表格长度为216，在-15dBm以上的功率点，扩展算法采用的是牛顿插值，在-15dBm以下的功率点，扩展算法采用的是线性插值。
可选地，得到扩展后以ADC为索引的功率表格，在测量过程中，每得到一个ADC值，就从扩展表格中查表得到ADC对应的功率值。
本发明的有益效果是：
(1)功率定标***构建简单，定标过程全部由计算机程控实现，无需人工参与；定标时间短，一个探头定标时间约10分钟；
(2)定标准确度高，相对于标准功率计和功率探头，误差小于0.4％，具有很好的生产性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种连续波功率探头功率定标装置的***图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明的功率定标***由带有GPIB卡的计算机N1作为主控机，通过GPIB电缆连接信号发生器N2、标准功率计N3、生产用功率计N5。其中，标准功率计N3通过多芯电缆L1与标准功率探头N4连接，生产用功率计N5通过多芯电缆L2与被补偿的功率探头N6连接。在建标或者补偿过程中，标准功率探头或者被补偿的功率探头都要直接接到信号发生器的输出接口端J1。
本发明针对连续波功率探头进行定标，其频率点为50MHz；为了保证功率定标的准确度，要求功率定标的环境要求在22℃～25℃的恒温环境；标准功率计和标准功率探头都需要去有资质的计量单位进行计量，保证标准功率计的准确度。
基于本发明的上述功率定标***，本发明还提出了一种功率定标方法，功率定标采集过程如下：
步骤(1)，将带有GPIB卡的计算机N1、信号发生器N2、标准功率计N3、生产用功率计N5按照图1所示连接，并保证各个连接紧固，计算机N1能够程控信号发生器N2、标准功率计N3、生产用功率计N5，并将信号发生器N2、标准功率计N3、生产用功率计N5开机后预热30分钟；
步骤(2)，将标准功率探头N4接到标准功率计N3的校准源，进行校准操作，然后将标准功率探头N4接到信号发生器N2的输出端J1，关闭信号发生器N2的功率输出，进行校零操作；
步骤(3)，计算机N1通过GPIB程控信号发生器N2和标准功率计N3，以标准功率计N3和标准功率探头N4为标准，将信号发生器N2的输出功率逼近到+20dBm，并记录当前+20dBm时信号发生器N2的功率设定值P0+20dBm。在此要求信号发生器N2在设定P0+20dBm后，标准功率计N3测得值为+20dBm±0.01dB，计算机N1记录信号发生器N2的设定值P0+20dBm；
步骤(4)，按照步骤(3)，以1dB为步进，从+19dBm～-36dBm，依次记录信号发生器N2输出为整数功率值时的设定值P0+19dBm～P0-36dBm；
步骤(5)，关闭信号发生器N2功率输出，将标准功率探头N4从J1端移开，将被补偿的功率探头接到J1端，对生产用功率计N5进行校零操作；
步骤(6)，计算机N1通过GPIB程控，将信号发生器N2的功率值设定为P0+20dBm，计算机N1通过程控，读取生产用功率计N5测得的+20dBm对应ADC值ADC+20dBm；
步骤(7)，按照步骤(6)，以1dB为步进，计算机N1通过GPIB程控设置信号发生器N2功率分别为P0+19dBm～P0-36dBm，依次获得生产用功率计N5各个整数功率点对应的ADC值ADC-19dBm～ADC-36dBm；
步骤(8)，定标过程结束后，将ADC+20dBm～ADC-36dBm写入到被补偿的功率探头N6中的EEPROM中，作为被补偿的功率探头N6的功率与ADC的定标数据。
按照上述步骤(1)～(8)，可以获得被补偿的功率探头N6的从+20dBm～-36dBm之间整数点功率与ADC值之间的对应关系，该对应关系是被补偿的功率探头N6进行功率测量的基础。
根据二极管检波器的物理特性得知，在-15dBm以下，输入功率值与检波器输出值呈线性关系，因此，在-36dBm以下的功率值，通过线性扩展得到对应的ADC值。
生产用功率计N5、被补偿的功率探头N6在测量时，需要将定标得到的整数点功率和ADC值进一步扩展，扩展得到以ADC为索引表格，每一个整数点ADC对应着一个功率值。本发明中ADC为16位，则扩展后的表格长度为216。根据二极管特性，在不同的功率段，采用的扩展算法也不同，在-15dBm以上的功率点，扩展算法采用的是牛顿插值，在-15dBm以下的功率点，扩展算法采用的是线性插值。
得到扩展后以ADC为索引的功率表格，在测量过程中，每得到一个ADC值，就从扩展表格中查表得到ADC对应的功率值，从而快速简洁的得到准确的功率值。
本发明的功率定标***构建简单，定标过程全部由计算机程控实现，无需人工参与；定标时间短，一个探头定标时间约10分钟；定标准确度高，相对于标准功率计和功率探头，误差小于0.4％，具有很好的生产性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种功率定标方法，其特征在于，基于一连续波功率探头功率定标***，所述***由带有GPIB卡的计算机作为主控机，通过GPIB电缆连接信号发生器、标准功率计、生产用功率计；其中，标准功率计通过多芯电缆与标准功率探头连接，生产用功率计通过多芯电缆与被补偿的功率探头连接；在建标或者补偿过程中，标准功率探头或者被补偿的功率探头直接接到信号发生器的输出接口端；
所述方法包括以下步骤：
步骤(1)，将信号发生器、标准功率计、生产用功率计开机后预热；
步骤(2)，将标准功率探头接到标准功率计的校准源，进行校准操作，然后将标准功率探头接到信号发生器的输出端，关闭信号发生器的功率输出，进行校零操作；
步骤(3)，计算机通过GPIB程控信号发生器和标准功率计，以标准功率计和标准功率探头为标准，将信号发生器的输出功率逼近到+20dBm，并记录当前+20dBm时信号发生器的功率设定值P0+20dBm；在此要求信号发生器在设定P0+20dBm后，标准功率计测得值为+20dBm±0.01dB，计算机记录信号发生器的设定值P0+20dBm；
步骤(4)，按照步骤(3)，以1dB为步进，从+19dBm～-36dBm，依次记录信号发生器输出为整数功率值时的设定值P0+19dBm～P0-36dBm；
步骤(5)，关闭信号发生器功率输出，将标准功率探头从信号发生器的输出端移开，将被补偿的功率探头接到信号发生器的输出端，对生产用功率计进行校零操作；
步骤(6)，计算机通过GPIB程控，将信号发生器的功率值设定为P0+20dBm，计算机通过程控，读取生产用功率计测得的+20dBm对应ADC值ADC+20dBm；
步骤(7)，按照步骤(6)，以1dB为步进，计算机通过GPIB程控设置信号发生器功率分别为P0+19dBm～P0-36dBm，依次获得生产用功率计各个整数功率点对应的ADC值ADC+19dBm～ADC-36dBm；
步骤(8)，定标过程结束后，将ADC+20dBm～ADC-36dBm写入到被补偿的功率探头中的EEPROM中，作为被补偿的功率探头的功率与ADC的定标数据。
2.如权利要求1所述的功率定标方法，其特征在于，根据二极管检波器的物理特性，在-15dBm以下，输入功率值与检波器输出值呈线性关系，在-36dBm以下的功率值，通过线性扩展得到对应的ADC值。
3.如权利要求1所述的功率定标方法，其特征在于，所述生产用功率计、被补偿的功率探头在测量时，需要将定标得到的整数点功率和ADC值进一步扩展，扩展得到以ADC为索引表格，每一个整数点ADC对应着一个功率值。
4.如权利要求3所述的功率定标方法，其特征在于，所述ADC为16位，则扩展后的表格长度为216，在-15dBm以上的功率点，扩展算法采用的是牛顿插值，在-15dBm以下的功率点，扩展算法采用的是线性插值。
5.如权利要求4所述的功率定标方法，其特征在于，得到扩展后以ADC为索引的功率表格，在测量过程中，每得到一个ADC值，就从扩展表格中查表得到ADC对应的功率值。
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