CN108152575A - 射频功率时域测量***、测量校准***及校准验证*** - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种射频功率时域测量***、测量校准***及校准验证***，上述射频功率时域测量***包括：示波器，计算机，待测板微带线和功率探头；功率探头和待测板微带线相对放置，功率探头位于待测板微带线上方并垂直于待测板微带线，且功率探头线圈中心投影在待测板微带线上；功率探头通过符合测试要求的传输线分别接示波器的第一通道、第二通道，在向待测板微带线输入符合测试频率要求的测量信号时，示波器采集功率探头的功率输出信号，此时，功率探头的输出波形延时可以忽略，计算机根据功率输出信号获得待测板的射频功率。这种非接触式测量方法，可以在不修改***或者停止***的条件下进行对射频功率的时域测量，方便测试。
Description
技术领域
本发明涉及射频功率频域测量技术领域，特别是涉及一种射频功率时域测量***、测量校准***及校准验证***。
背景技术
功率时域测量，指测量功率参量随时间的变化数据。目前，多采用接触式测量***进行功率时域测量，但发明人在实现过程中，发现传统技术至少存在以下缺陷：传统的测试***因需直接接触被测点，所以要充分考虑不干预被测***，多需要修改***或停止***进行功率时域测试，测试不方便。随着测试对象的日益复杂，希望在不修改***或者停止***的条件下进行对射频功率的时域测量。
发明内容
基于此，有必要针对测试不方便的问题，提供一种射频功率时域测量***、测量校准***及校准验证***。
一方面，本发明实施例提供一种射频功率时域测量***，包括：
示波器，计算机，待测板微带线和功率探头；
功率探头和待测板微带线相对放置，功率探头位于待测板微带线上方并垂直于待测板微带线，且功率探头线圈中心投影在待测板微带线上；
功率探头通过符合测试要求的传输线分别与示波器的第一通道和第二通道连接；示波器用于在向待测板微带线输入符合测试频率要求的测量信号时采集功率探头的功率输出信号；
计算机与示波器的输出端相连，且计算机用于根据功率输出信号获得待测板的射频功率。
在其中一个实施例中，射频功率时域测量***，还包括夹具，支架和样品台；
待测板微带线固定在样品台上；
夹具安装在支架上，且用于固定功率探头，使功率探头垂直于待测板微带线，且使功率探头线圈投影在待测板微带线上。
在其中一个实施例中，功率探头线圈平面与待测板微带线平行，功率探头线圈中心投影在待测板微带线的中心处。
在其中一个实施例中，待测板微带线两端通过SMA焊接在待测板上；
待测板微带线一端连接负载，另一端用于接收符合测试频率要求的测量信号。
在其中一个实施例中，功率探头包括电压探头和电流探头；电流探头和电压探头分别通过符合测试要求的传输线与示波器的第一通道和第二通道连接。
在其中一个实施例中，电流探头包括采样线圈和第一SMA头射频连接器，采样线圈通过第一SMA头射频连接器与示波器的第一通道连接，采样线圈用于采集待测板微带线的第一输出电压；
电压探头包括单极子探测结构和第二SMA头射频连接器，单极子探测结构通过第二SMA头射频连接器与示波器的第二通道连接，单极子探测结构用于采集待测板微带线的第二输出电压。
另一方面，本发明实施例还提供了一种射频功率时域测量校准***，包括：
校准测量装置和上述射频功率时域测量***；
校准测量装置分别接功率探头和校准微带线；校准测量装置用于为校准微带线提供测量信号并获得校准微带线的校准参数，其中，校准参数用于对待测板的待测射频功率进行测量校准。
在其中一个实施例中，校准测试装置包括信号发生器，功率探头包括电压探头和电流探头；
信号发生器接校准微带线的一端，校准微带线的另一端接负载；信号发生器用于向校准微带线输入测量信号；
示波器通过传输线分别与电流探头的输出端、电压探头的输出端以及校准微带线的两端连接。
在其中一个实施例中，校准测试装置包括网络分析仪，功率探头包括电压探头和电流探头；网络分析仪分别接电压探头、电流探头和校准微带线的两端。
一种对上述射频功率时域测量校准***的校准验证***，包括：
任意波形发生器和上述射频功率时域测量***；
任意波形发生器的第一端口和第二端口分别与校准微带线的一端和示波器的第一通道连接，且校准微带线的另一端连接负载；其中，任意波形发生器用于向校准微带线输入任意波形；
功率探头的输出端分别与示波器的第二通道和第三通道连接。
本发明实施例至少具有以下有益效果：功率探头和待测板微带线相对放置，功率探头位于待测板微带线上方并垂直于待测板微带线，且功率探头线圈中心投影在待测板微带线上，此时待测板微带线中通入的电流产生的电场、磁场强度均最强，利于示波器通过功率探头采集待测板微带线的输出信号；功率探头通过符合测试要求的传输线分别与示波器的第一通道和第二通道连接，示波器用于在向待测板微带线输入符合测试频率要求的测量信号时采集功率探头的功率输出信号，此时，功率探头的输出波形延时可以忽略，计算机根据功率输出信号获得待测板的射频功率。这种非接触式测量方法，可以在不修改***或者停止***的条件下进行对射频功率的时域测量，方便测试。
附图说明
图1为本发明射频功率时域测量***实施例的第一结构示意图；
图2为本发明射频功率时域测量***实施例的待测板微带线示意图；
图3为本发明射频功率时域测量***实施例的第二结构示意图；
图4为本发明射频功率时域测量方法实施例的第一流程示意图；
图5为本发明射频功率时域测量方法实施例的第二流程示意图；
图6为本发明射频功率时域测量校准***实施例的第一结构示意图；
图7为本发明射频功率时域测量校准***实施例的第二结构示意图；
图8为本发明射频功率时域测量校准***实施例的第三结构示意图；
图9为本发明射频功率时域测量校准方法实施例的第一流程示意图；
图10为本发明射频功率时域测量校准方法实施例的第二流程示意图；
图11为本发明射频功率时域测量校准方法实施例的第三流程示意图；
图12为本发明校准验证***实施例的结构示意图；
图13为本发明射频功率时域测量校准方法实施例的第四流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明实施例提供一种射频功率时域测量***，包括：
示波器10，计算机，待测板微带线31和功率探头20；
功率探头20和待测板微带线31相对放置，功率探头20位于待测板微带线31上方并垂直于待测板微带线31，且功率探头20线圈中心投影在待测板微带线31上；
功率探头20通过符合测试要求的传输线分别与示波器10的第一通道11和第二通道12连接；示波器10用于在向待测板微带线31输入符合测试频率要求的测量信号时采集功率探头20的功率输出信号；
计算机与示波器10的输出端相连，且计算机用于根据功率输出信号获得待测板30的射频功率。
其中，功率探头20利用法拉第电磁感应定律来探测射频电流产生的磁场和利用电场耦合来探测射频电压产生的电场；示波器10的第一通道11和第二通道12用于连接功率探头20，并读取探头所采集到的输出波形，可选的，示波器10的终端阻抗可以设为50欧；计算机用于实现射频功率时域测量***的总控以及数据处理，与示波器10之间连接，可选的，连接方式可以是通过LAN或者GPIB等方式连接，也可以是计算机与示波器10之间通过远程无线连接。符合测试要求的传输线，是指对示波器10采集的功率探头20的功率输出信号的波形无延时影响的传输线；符合测试频率要求的测量信号是指对功率探头20的功率输出信号的波形无延时影响的一定频率范围内的测量信号。可选的，待测板微带线31一端接负载50，负载50可以是50欧。
具体的，功率探头20与待测板微带线31相对放置好后，使得线圈平面与待测板微带线31平行，线圈投影在待测板微带线31上，功率探头20位于待测板微带线31上方并垂直于待测板微带线31。此时，待测板微带线31中电流产生的磁场、电场最强，适合功率探头20采集待测板微带线31的功率输出信号。示波器10通过第一通道11和第二通道12与功率探头20连接，获取功率探头20采集的功率输出信号，计算机根据功率输出信号计算得到射频功率。
在其中一个实施例中，射频功率时域测量***，还包括夹具，支架和样品台；
待测板微带线31固定在样品台上；
夹具安装在支架上，且用于固定功率探头20，使功率探头20垂直于待测板微带线31，且使功率探头20线圈投影在待测板微带线31上。
其中，样品台指用于放置待测板30的试验台，具体的，固定了待测板微带线31后，将功率探头20固定在夹具上，并把安装了功率探头20的夹具固定在支架上，夹具固定在支架上后可以随意转动角度，以便调整夹具的位置，使得功率探头20位于待测板微带线31上方并垂直于待测板微带线31，且功率探头20线圈中心投影在待测板微带线31上，以便能够更好的测量待测板30的射频功率。可选的，夹具可以是卡接在支架上，或者夹具套接在支架上。
在其中一个实施例中，射频功率时域测量***还包括移动台，所述移动台用于放置待测板微带线31和微带线。其中，可以通过调整移动台的X、Y、Z、R轴四个维度的坐标，实现对待测板30位置的调整。R轴为以Z轴为中心的转轴。
在其中一个实施例中，功率探头20线圈平面与待测板微带线31平行，功率探头20线圈中心投影在待测板微带线31的中心处。可选的，功率探头20线圈中心与待测板微带线31表面的距离可以为1mm。
在其中一个实施例中，如图2所示，待测板微带线31两端通过SMA32焊接在待测板30上；
待测板微带线31一端连接负载50，另一端用于接收符合测试频率要求的测量信号。
在其中一个实施例中，如图3所示，功率探头20包括电压探头22和电流探头21；电流探头21和电压探头22分别通过符合测试要求的传输线与示波器10的第一通道11和第二通道12连接。
在其中一个实施例中，电流探头21包括采样线圈和第一SMA头射频连接器，采样线圈通过第一SMA头射频连接器与示波器10的第一通道11连接，采样线圈用于采集待测板微带线31的第一输出电压；
电压探头22包括单极子探测结构和第二SMA头射频连接器，单极子探测结构通过第二SMA头射频连接器与示波器10的第二通道12连接，单极子探测结构用于采集待测板微带线31的第二输出电压。
电流探头21测量原理是利用法拉第电磁感应定律来探测射频电流产生的磁场B。射频电流I在线圈内产生磁通量，该磁通量是交变的，从而在采样线圈内感应出第一输出电压，探头上的采样线圈与SMA头射频连接器连接，采样线圈所感应形成的第一输出电压通过SMA头往示波器10进行传输，通常地，存在第一输出电压与磁场强度成正比，而磁场强度与射频电流成正比，因此通过采集第一输出电压的信号可以推知射频电流。
电压探头22测量原理是通过电场耦合来探测被测待测板微带线31上射频电压产生的电场，被测射频电压在空间中产生交变电场，电压探头22利用电场耦合感应出由这交变电场产生的电动势，电压探头22的内导体与SMA头连接，所感应形成的第二感应电动势通过电压探头22的单极子探测结构和SMA头往示波器10进行传输，通常地，第二感应电动势与电场强度成正比，而电场强度绝对值与射频电压成正比。因此通过采集第二感应电动势的信号可以推知被测电压。
其中，示波器10的第一通道11接电流探头21，示波器10的第二通道12接电压探头22，当向待测板微带线31输入符合测试频率要求的测量信号时，示波器10第一通道11输出第一输出电压，示波器10第二通道12输出第二输出电压，其中，第一输出电压是指电流探头21采集的输出电压信号，第二输出电压是指电压探头22采集的输出电压信号，计算机根据示波器10输出的第一输出电压和第二输出电压获取射频功率。
如图4所示，本发明实施例还提供一种射频功率时域测量方法，包括：
S110：将功率探头20和待测板微带线31相对放置，使功率探头20位于待测板微带线31上方并垂直于待测板微带线31，且功率探头20线圈中心投影在待测板微带线31上；
S120：将功率探头20通过符合测试要求的传输线分别连接与示波器10的第一通道11和第二通道12；
S130：在向待测板微带线31输入符合测试要求的测量信号时，示波器10采集功率探头20的功率输出信号；
S140：计算机根据功率探头20的功率输出信号获得待测板30的射频功率。
其中，射频功率时域测量***与上述射频功率时域测量***实施例中一致，在此不做赘述。
具体的，将功率探头20和待测板微带线31相对放置，使功率探头20位于待测板微带线31上方并垂直于待测板微带线31，且功率探头20线圈中心投影在待测板微带线31上，此时功率探头20采集的待测板微带线31的电场强度最强，利于实现对待测板30的射频功率时域测量。向待测板微带线31输入符合测试要求的测量信号，此时微带线通电，流过电流，功率探头20根据电磁感应原理，采集待测板微带线31中的电场强度和磁场强度，功率探头20输出信号至示波器10，计算机根据示波器10的输出信号获得待测板30的射频功率。可选的，待测板微带线31一端接负载50，负载50可以是50欧。
在其中一个实施例中，如图5，将功率探头20和待测板微带线31相对放置的过程包括步骤：
S111：将功率探头20固定在夹具上，并将安装了功率探头20的夹具固定在支架上，使功率探头20垂直于样品台。
S112：将待测板微带线31固定在样品台上。
为了保证在测量过程中，探头的稳固性，将功率探头20固定在夹具上，该夹具固定在支架上，待测板微带线31固定在样品台上，其中，夹具与支架之间的连接可以是卡扣连接，也可以是夹具包括一个圆环，支架包括支柱，夹具的圆环匹配套接在支架的支柱上，夹具固定在支架上后，可以随意转动角度，但要保持夹具上的功率探头20垂直于样品台。
在其中一个实施例中，如图5所示，将功率探头20和待测板微带线31相对放置，使功率探头20位于待测板微带线31上方并垂直于待测板微带线31，且功率探头20线圈中心投影在待测板微带线31上的过程包括步骤：
S113：将功率探头20线圈中心投影在待测板微带线31的中心处，且使功率探头20线圈中心与待测板微带线31表面的距离为1mm。具体的，功率探头20与待测板微带线31表面保持1mm距离，此时利于功率探头20采集待测板微带线31的电场、磁场，功率探头20中的线圈与待测板微带线31通电后产生的磁场互感，与产生的电场耦合，获取待测板微带线31的输出电动势，计算机根据电动势与电压、电流关系，计算得到待测板30的射频功率。
在其中一个实施例中，如图5所示，功率探头20的功率输出信号包括第一输出电压和第二输出电压；
示波器10采集功率探头20的功率输出信号的过程包括步骤：
S131：将功率探头20的电流探头21和功率探头20的电压探头22分别通过符合测试要求的传输线连接示波器10的第一通道11和第二通道12；
S132:示波器10通过第一通道11采集第一输出电压，且示波器10通过第二通道12采集第二输出电压；
计算机根据功率输出信号获得待测板30的射频功率的过程包括步骤：
S141：计算机根据第一输出电压和第二输出电压获得待测板30的射频功率。
可选的，计算机获取射频功率可以通过以下计算得到：
计算电流探头21输出电流：
IMK(t)＝IFFT[FMK(ω)]
其中，
FM(ω)＝FFT[vM(t)]
其中，IMK(t)为待测板30的射频电流，FFT表示傅里叶变换，IFFT表示反傅里叶变换，vM(t)为示波器10的第一通道11的输出的第一输出电压，即电流探头21采集输出的电压；KI(ω)为电流校准因子。
然后，计算电压探头22输出电压：
vPK(t)＝IFFT[FPK(ω)]
其中，
FP(ω)＝FFT[vP(t)]
其中，vPK(t)为待测板30的射频电压，FFT表示傅里叶变换，IFFT表示反傅里叶变换，KV(ω)为电压校准因子，vP(t)为示波器10的第二通道12的输出的第二输出电压，即电压探头22采集输出的电压。
具体功率时域波形的实现，需要考虑两探头测量的相位问题，只有相位对应一致时，所得功率波形才正确。整个实验***中会产生时域时间延迟或是频域相位问题的因素主要有：连接示波器10和功率探头20输出端的两根传输线的参数，例如材质和长度差值等；测量信号频率的影响。在对射频功率时域测量***进行校准时，发现在向待测板微带线31输入某频率段内的测量信号时，基本可忽略功率探头20输出端波形的时域延迟，经过校准，发现符合测试要求的传输线以及符合测试频率要求的测量信号。本实施例中，向待测板微带线31输入符合测试要求的测量信号，并用符合测试要求的传输线连接示波器10与功率探头20，此时可以忽略时域延迟，射频功率如下：
Prec(t)＝vPK(t)·IMK(t)
其中，Prec(t)为待测板微带线31射频功率。
如图6所示，本发明实施例另一方面还提供了一种射频功率时域测量校准***，包括：
校准测量装置40和上述射频功率时域测量***；
校准测量装置40分别接功率探头20和校准微带线71，校准测量装置40用于为校准微带线71提供测量信号并获得校准微带线71的校准参数，其中，校准参数用于对待测板30的待测射频功率进行测量校准。
具体的，校准测量装置40接功率探头20和校准微带线71，向校准微带线71通入测量信号，然后采集校准微带线71的输出，根据输出获得校准微带线71的校准参数，以实现对射频功率时域测量***的校准。可选的，射频功率时域测量***的功率探头20线圈中心投影在被测校准微带线71的中心，此时，校准微带线71中电流产生的磁场、电场最强，适合用于校准电流、电压探测部分的探头。其中，校准微带线71位于校准板70上，校准微带线71与校准板70之间的连接关系和连接方式同上述实施例中待测板微带线31与待测板30之间的连接关系和连接方式相同，在此不做赘述。
在其中一个实施例中，微带线两端连接标准化的连接器(如SMA32)，一端用于输入测量信号。其中，校准微带线71可以是通过PCB工艺、LTCC工艺等多种方式制备。
在其中一个实施例中，如图7所示，校准测试装置包括信号发生器41，功率探头20包括电压探头22和电流探头21；
信号发生器41接校准微带线71的一端，校准微带线71的另一端接负载50；信号发生器41用于向校准微带线71输入测量信号；
示波器10通过传输线分别与电流探头21的输出端、电压探头22的输出端以及校准微带线71的两端连接。
其中，校准微带线71与示波器10的阻抗匹配，例如，校准微带线71的阻抗设计为50欧，示波器10阻抗也为50欧，与示波器10形成阻抗匹配，保证信号在传输过程中没有受到反射，从而保证校准的准确性。
在其中一个实施例中，如图8所示，校准测试装置包括网络分析仪42，功率探头20包括电压探头22和电流探头21；
所述网络分析仪42分别接所述电压探头22、所述电流探头21和所述校准微带线71的两端；
所述计算机连接所述网络分析仪42。
具体的，网络分析仪42用于测量由电流探头21、电压探头22与校准微带线71所组成的网络***的传输特性，从而得到校准因子。以校准微带线71为输入端(端口一421)，电流探头21和电压探头22为输出端(端口二422和端口三423)，校准微带线71的另一端接网络分析仪42的端口四424，利用网络分析仪42测量信号传输的幅值衰减情况以及相位变化情况，测量的模式是频率扫描，即通过更改输入端的测量信号的频率，并探测输出端的同一频率信号强度和相位变化。
如图9所示，本发明实施例提供一种射频功率时域测量校准方法，包括：
S210：将所述功率探头20和所述校准微带线71相对放置，使所述功率探头20位于所述校准微带线71上方并垂直于所述校准微带线71，且所述功率探头20线圈中心投影在所述校准微带线71上，将所述校准微带线71连接负载50，所述负载50的阻值与所述校准微带线71特征阻抗匹配。
S220：校准测量装置40向校准微带线71输入测量信号，功率探头20采集校准微带线71的输出信号；
S230：校准测量装置40获取功率探头20采集的输出信号并发送给计算机；
S240：计算机根据校准测量装置40发送的输出信号获得校准参数，其中，校准参数用于对待测板30的待测射频功率进行测量校准。
需要说明的是，射频功率时域测量校准方法的实现与上述射频功率时域测量校准***实施例中的实现一致，且校准过程中所需要依赖的射频功率时域测量***也与上述射频功率时域测量***实施例中的一致，均适用于本实施例。
在其中一个实施例中，如图10所示，校准测量装置40包括网络分析仪42，校准参数包括校准因子；
校准测量装置40向校准微带线71输入测量信号，功率探头20采集校准微带线71的输出信号的过程包括步骤：
S221：将网络分析仪42的端口一421至端口四424分别连接功率探头20的电压探头22、校准微带线71的两端和功率探头20的电流探头21；
S222：网络分析仪42向校准微带线71输入测量信号；
校准测量装置40获取功率探头20采集的输出信号并发送给计算机的过程包括步骤：
S231：网络分析仪42获取网络传输参数并发送给计算机；
计算机根据校准测量装置40发送的输出信号获得校准参数的过程包括步骤：
S241：计算机根据网络分析仪42发送的网络传输参数获得功率校准因子。
具体的，将网络分析仪42的端口一421至端口四424分别连接功率探头20的电压探头22、校准微带线71的两端和功率探头20的电流探头21，网络分析仪42向校准微带线71输入测量信号，网络分析仪42输出网络传输参数给计算机，计算机根据网络传输参数获得校准因子。
可选的，校准因子包括电压校准因子和电流校准因子，计算机根据网络分析仪42输出的电压网络传输参数和电流网络传输参数，获得电压校准因子和电流校准因子。可选的，计算机获得校准因子过程可以是：电压探头22部分的校准因子KV(ω)＝S13，电流探头21部分的校准因子KI(ω)＝S12Z0，其中，S13为电压网络传输参数(网络分析仪42端口一421和端口三423之间的传输系数)，S12为电流网络传输参数(网络分析仪42端口一421和端口二422之间的传输系数)，Z0是校准微带线71阻抗值。
在其中一个实施例中，如图11所示，校准测试装置还包括信号发生器41，校准参数还包括测试频率；
校准测量装置40向校准微带线71输入测量信号，功率探头20采集校准微带线71的输出信号的过程包括步骤：
S223：将信号发生器41接校准微带线71的一端，并将校准微带线71的另一端接负载50；
S224：信号发生器41向校准微带线71输入测量信号；
校准测量装置40获取功率探头20采集的输出信号并发送给计算机的过程包括步骤：
S232：示波器10通过第二通道12采集第一输出电压，通过第三通道13采集第二输出电压；
S233：示波器10将第一输出电压和第二输出电压发送给计算机；
计算机根据功率输出信号获得校准参数的过程包括步骤：
S242：计算机根据第一输出电压和第二输出电压获得波形延迟时间，若波形延迟时间在预设的延迟时间范围内，则将测量信号的频率记录为符合测试要求的测试频率。
其中，预设的延迟时间是对射频功率测量影响可以忽略的延迟时间。例如，当测量信号为脉冲信号时，宽度为W，则当Δt小于W/20时，认为该延迟时间可以忽略；如果测量信号是周期性信号时，周期为T，则当Δt小于T/20时，认为该延迟时间可以忽略；延迟时间在预设的延迟时间内时，射频功率时域测量可以通过分别对射频电流和射频电压进行获取后，相乘计算得到。具体的，信号发生器41向校准微带线71输入端输入测量信号，此时校准微带线71通电，功率探头20采集校准微带线71的第一输出电压和第二输出电压并通过示波器10传输至计算机，计算机根据第一输出电压和第二输出电压获得波形的延迟时间，判断延迟时间是否在预设的延迟时间范围内，若在，即认为此时时间延迟对射频功率时域测量的影响可以忽略，则认为此时的测试信号对应的测试频率时符合测试要求的。
可选的，计算机根据第一输出电压和第二输出电压获得波形延迟时间的步骤可以包括：
建立相位差计算模型：
上式中φ为相位差，其中
而u1(k)，u2(k)分别为示波器10第一通道11和第二通道12输出给计算机的三角函数波形。
求解
根据求解延迟时间Δt：
在其中一个实施例中，校准参数还包括传输线参数；
信号发生器41向校准微带线71输入测量信号的过程包括步骤：
信号发生器41向校准微带线71输入符合测试频率的测量信号；
计算机根据输出信号获得校准参数的过程包括步骤：
计算机根据第一输出电压和第二输出电压获得波形延迟时间，若波形延迟时间在预设的延迟时间范围内，则将传输线的参数记录为符合测试要求的传输线参数。
具体的，与上述实施例中一样，通过信号发生器41向校准微带线71中输入测量信号，计算机通过示波器10获取第一输出电压和第二输出电压，然后根据输出电压的波形获得延迟时间，若波形延迟时间在预设的延迟时间范围内，则认为当前传输线的参数是符合测量要求的，若波形延迟时间不在预设的延迟时间范围内，则认为当前传输线的参数不符合测量要求，调整传输线的参数后再获取波形延迟时间，直至波形延迟时间在预设的延迟时间范围内，记录符合测量要求的传输线的参数，以备进行射频功率时域测量时参考用。
在其中一个实施例中，校准测量装置40还包括功率放大器，功率放大器与信号发生器41连接，功率放大器用于对信号发生器41发出的测量信号进行放大后输入给校准微带线71。当信号发生器41产生的信号太小时，不足以使功率探头20探测到信号，通过调节功率放大器将信号发生器41输出的测量信号进行放大，可以确保功率探头20可以很好的采集校准微带线71的射频功率。
如图12所示，本发明实施例还提供一种对上述射频功率时域测量校准***的校准验证***，包括：
任意波形发生器60和上述射频功率时域测量***；
任意波形发生器60的第一端口61和第二端口62分别与校准微带线71的一端和示波器10的第一通道11连接，且校准微带线71的另一端连接负载50；其中，任意波形发生器60用于向校准微带线71输入任意波形；
功率探头20的输出端分别与示波器10的第二通道12和第三通道13连接。
其中，任意波形发生器60可以输出如方波、三角波或者锯齿波等波形，为校准微带线71输入任意波形，获取示波器10第一通道11至第三通道13的输出信号，计算机根据示波器10第一通道11至第三通道13的输出信号对校准参数进行验证。可选的，可以将任意波形发生器60的第一端口61和第二端口62的输出进行同步。
在其中一个实施例中，如图12所示，示波器10的第一通道11和第二通道12分别用于连接电流探头21和电压探头22，并读取电流探头21和电压探头22所采集到的电压波形。可选的，示波器10的第一通道11和第二通道12的终端阻抗可以是50欧，示波器10的第一通道11或第二通道12连接负载50，监测负载50段的电压，该电压波形的各时刻对应幅值除以电阻，可以得到校准微带线71上信号的电流波形，该电压波形和电流波形可用于验证校准因子的正确性。校准微带线71的一端接50欧的负载50，以保证与示波器10阻抗匹配。
如图13所示，在射频功率时域测量校准方法的其中一个实施例中，校准测量装置40还包括任意波形发生器60；
在计算机根据校准测量装置40发送的输出信号获得校准参数步骤之后还包括步骤：
S250：将任意波形发生器的第一端口和第二端口分别与校准微带线的一端和示波器的第一通道连接，且将校准微带线的另一端连接负载；
S260：将功率探头的输出端分别与示波器的第二通道和第三通道连接；
S270：任意波形发生器60通过第一端口61向校准微带线71输入任意波形；
S280：示波器10通过第一通道11采集所述任意波形发生器的第二端口62输出的校准微带线71的第一校准验证电信号；
S290：示波器10通过功率探头20采集校准微带线71的第二校准验证电信号；
S291：计算机根据第一校准验证电信号与第二校准验证电信号对校准参数进行验证。
需要说明的是，此处的校准方法的实施例对应射频功率时域测量校准***的校准验证***。
在其中一个实施例中，第二校准验证电信号包括第一输出电压和第二输出电压；
示波器10采集校准微带线71的第二校准验证电信号的过程包括步骤：
示波器10通过第三通道13采集第一输出电压，并通过第三通道13采集第二输出电压；
计算机根据第一校准验证电信号与第二校准验证电信号对校准参数进行验证的过程包括步骤：
计算机将第一校准验证电信号分别与第一输出电压、第二输出电压进行对比，以对校准参数进行验证。
可选的，校准因子包括电流校准因子和电压校准因子，计算机对电流校准因子和电压校准因子进行验证的步骤可以是：
获取示波器10第一通道11的输出信号vL(t)：
获取示波器10第二通道12的第一输出电压vPI(t)，即电流探头21采集的信号；
根据第一输出电压计算电流探头21采集的待测电流IPIK(t)：
FPI(ω)＝FFT[vPI(t)]
IPIK(t)＝IFFT[FPIK(ω)]
获取示波器10第三通道13的第二输出电压vPV(t)，即电压探头22采集的信号；
根据第二输出电压计算电压探头22采集的待测电压vPVK(t)：
FPV(ω)＝FFT[vPV(t)]
vPVK(t)＝IFFT[FPVK(ω)]
其中，FFT表示傅立叶变换，IFFT表示反傅立叶变换。
将IPIK(t)与IL(t)进行对比，当两者基本一致时，认为验证校准因子KI(ω)是正确的；同时将vPVK(t)与VL(t)进行对比，当两者基本一致时，认为验证校准因子KV(ω)是正确的。需要说明的是，射频功率时域测量***固定好功率探头20和待测板微带线31的位置，该位置应与校准***中一致，一致性越好，验证越准确。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种射频功率时域测量***，其特征在于，包括：
示波器，计算机，待测板微带线和功率探头；
所述功率探头和所述待测板微带线相对放置，所述功率探头位于所述待测板微带线上方并垂直于所述待测板微带线，且所述功率探头线圈中心投影在待测板微带线上；
所述功率探头通过符合测试要求的传输线分别与示波器的第一通道和第二通道连接；所述示波器用于在向所述待测板微带线输入符合测试频率要求的测量信号时采集所述功率探头的功率输出信号；
所述计算机与所述示波器的输出端相连，且所述计算机用于根据所述功率输出信号获得所述待测板的射频功率。
2.根据权利要求1所述的射频功率时域测量***，其特征在于，还包括夹具，支架和样品台；
所述待测板微带线固定在所述样品台上；
所述夹具安装在所述支架上，且用于固定所述功率探头，使所述功率探头垂直于所述待测板微带线，且使所述功率探头线圈投影在所述待测板微带线上。
3.根据权利要求2所述的射频功率时域测量***，其特征在于，所述功率探头线圈平面与所述待测板微带线平行，所述功率探头线圈中心投影在所述待测板微带线的中心处。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的射频功率时域测量***，其特征在于，所述待测板微带线两端通过SMA焊接在待测板上；
所述待测板微带线一端连接负载，另一端用于接收所述符合测试频率要求的测量信号。
5.根据权利要求4所述的射频功率时域测量***，其特征在于，所述功率探头包括电压探头和电流探头；所述电流探头和电压探头分别通过符合测试要求的传输线与所述示波器的第一通道和第二通道连接。
6.根据权利要求5所述的射频功率时域测量***，其特征在于，所述电流探头包括采样线圈和第一SMA头射频连接器，所述采样线圈通过所述第一SMA头射频连接器与所述示波器的第一通道连接，所述采样线圈用于采集所述待测板微带线的第一输出电压；
所述电压探头包括单极子探测结构和第二SMA头射频连接器，所述单极子探测结构通过所述第二SMA头射频连接器与所述示波器的第二通道连接，所述单极子探测结构用于采集所述待测板微带线的第二输出电压。
7.一种射频功率时域测量校准***，其特征在于，包括：
校准测量装置和上述射频功率时域测量***；
所述校准测量装置分别接所述功率探头和所述校准微带线；所述校准测量装置用于为所述校准微带线提供测量信号并获得所述校准微带线的校准参数，其中，所述校准参数用于对待测板的待测射频功率进行测量校准。
8.根据权利要求7所述的射频功率时域测量校准***，其特征在于，所述校准测试装置包括信号发生器，所述功率探头包括电压探头和电流探头；
所述信号发生器接所述校准微带线的一端，所述校准微带线的另一端接所述负载；所述信号发生器用于向所述校准微带线输入测量信号；
所述示波器通过传输线分别与所述电流探头的输出端、所述电压探头的输出端以及所述校准微带线的两端连接。
9.根据权利要求7所述的射频功率时域测量校准***，其特征在于，所述校准测试装置包括网络分析仪，所述功率探头包括电压探头和电流探头；
所述网络分析仪分别接所述电压探头、所述电流探头和所述校准微带线的两端。
10.一种对权利要求8所述的射频功率时域测量校准***的校准验证***，其特征在于，包括：
任意波形发生器和权利要求1所述的射频功率时域测量***；
所述任意波形发生器的第一端口和第二端口分别与所述校准微带线的一端和所述示波器的第一通道连接，且所述校准微带线的另一端连接负载；其中，所述任意波形发生器用于向所述校准微带线输入任意波形；
所述功率探头的输出端分别与示波器的第二通道和第三通道连接。
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