一種微波功率探頭的內(nèi)部校準(zhǔn)電路及校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種微波功率探頭的內(nèi)部校準(zhǔn)電路，還涉及 一種微波功率探頭的內(nèi)部校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為保證微波功率測試的準(zhǔn)確度，在測試之前，需要對功率探頭和主機進行校準(zhǔn)，將 功率探頭和主機定標(biāo)到功率標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]目前已有的功率標(biāo)準(zhǔn)采取的方案是在功率計主機內(nèi)部帶有一個頻率固定、而功率 可變的校準(zhǔn)源，具體指標(biāo)為：
[0004] 頻率：IGHz ;
[0005] 功率范圍：_40dBm ~+2OdBm ;
[0006] 校準(zhǔn)步進：IdB/點；
[0007] 校準(zhǔn)時間：120秒。
[0008] 目前在功率計主機內(nèi)部帶有校準(zhǔn)源的方案存在以下局限性：
[0009] (1)成本高：在主機內(nèi)部需要帶有一塊校準(zhǔn)源電路板，成本預(yù)計2000元~3000 元；
[0010] (2)校準(zhǔn)操作性差：校準(zhǔn)需要將功率探頭從被測設(shè)備端口移到校準(zhǔn)源的輸出端 口，校準(zhǔn)完成后再將功率探頭接到被測設(shè)備端口中，操作不方便；
[0011] (3)校準(zhǔn)時間長：整個校準(zhǔn)過程需要從+20dBm開始，以IdB/點為步進進行校準(zhǔn)， 一直校準(zhǔn)到_40dBm，整個校準(zhǔn)過程約120秒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明提出了一種微波功率探頭的內(nèi)部校準(zhǔn)電路及校準(zhǔn)方法，用戶在測試過程 中，無需將功率探頭從測試設(shè)備移開，即可實現(xiàn)功率探頭的準(zhǔn)確定標(biāo)，從而保證功率測量的 準(zhǔn)確性。
[0013] 本發(fā)明在微波功率探頭中實現(xiàn)了功率標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確傳遞，從而保證經(jīng)過定標(biāo)后的功 率探頭接在不同功率計主機上，都能保證功率的準(zhǔn)確測量。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
[0015] -種微波功率探頭內(nèi)部校準(zhǔn)電路，包括：
[0016] 微波功率探頭Al，多芯電纜A2,主機功率測量通道A3 ;
[0017] 微波信號Bl輸入后，經(jīng)過+、-檢波的二極管檢波器對（A4、A5)檢波輸出電壓相 反、幅度相同的+、-檢波電壓B2、B3 ;
[0018] 當(dāng)在正常測量時候，高速開關(guān)（A6、A7)將通路B2與B6導(dǎo)通、B3與B7導(dǎo)通；
[0019] 精密輸入運算放大器A12將D/A轉(zhuǎn)換器All的輸出電壓M進行反向I : 1的放 大；
[0020] EEPROM A13中保存了探頭的各種補償數(shù)據(jù)；
[0021] 接口擴展器A14通過IIC總線控制端口輸出狀態(tài)，分別用于控制高速開關(guān)（A6、A7) 的開關(guān)選擇和對D/A轉(zhuǎn)換器All的控制信號進行操作；
[0022] 線性差分放大器A6增強信號的傳輸能力，將信號通過電纜傳輸?shù)焦β视嬛鳈C。
[0023] 可選地，D/A轉(zhuǎn)換器All為14位輸出。
[0024] 可選地，EEPROM A13中保存了探頭的各種補償數(shù)據(jù)，包括自動校準(zhǔn)中+20dBm、0dBm 對應(yīng)的DAC設(shè)置值、二極管檢波器的線性、頻率響應(yīng)和溫度響應(yīng)的補償數(shù)據(jù)。
[0025] 可選地，接口擴展器A14為8端口 IIC總線的接口擴展器。
[0026] 基于上述微波功率探頭內(nèi)部校準(zhǔn)電路的校準(zhǔn)方法，包括以下步驟：
[0027] 步驟（1)，主機從EEPR0MA13中讀取出線性、頻率響應(yīng)和溫度響應(yīng)的補償數(shù)據(jù)，以 及+20dBm和OdBm的DAC設(shè)定值，并在主機中生成探頭線性補償表格、探頭頻響補償表格和 探頭溫度補償表格；
[0028] 步驟（2)，將通路M與B6、B5與B7導(dǎo)通，分別設(shè)置D/A轉(zhuǎn)換器All的DAC值為 +20dBm和OdBm定標(biāo)的DAC值；
[0029] 步驟（3)，分別記錄DAC設(shè)置為+20dBm和OdBm時的采樣ADC值（標(biāo)準(zhǔn)ADC+2QdBni，標(biāo) 準(zhǔn) ADCimbJ ;
[0030] 步驟（4)，在探頭線性補償表格中，查找+20dBm和OdBm對應(yīng)的ADC值（探頭 ADC+20(jBnij ADCodBm)；
[0031] 步驟（5)，計算該主機ADC與探頭線性補償數(shù)據(jù)ADC的線性誤差：
[0033] 步驟（6)，在實際測量中，需要將測得的ADC值（實測ADC)進行誤差修正，得到線 性修正后的ADC值（修正ADC):
[0034] 修正 ADC =實測 ADCX (I-E);
[0035] 步驟（7)，得到線性修正過ADC值（修正ADC)后，以修正ADC為基準(zhǔn)，在探頭線性 補償表格中查表得到準(zhǔn)確的功率值。
[0036] 本發(fā)明的有益效果是：
[0037] (1)本發(fā)明相對于在主機內(nèi)部帶有校準(zhǔn)源板的方法，成本預(yù)計節(jié)省2000元~3000 元；
[0038] (2)無需將微波功率探頭從被測設(shè)備端口移開，就可以完成校準(zhǔn)；
[0039] (3)校準(zhǔn)時間短：在1秒鐘之內(nèi)完成校準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0041] 圖1為本發(fā)明微波功率探頭內(nèi)部校準(zhǔn)電路的硬件原理圖。
[0042] 附圖標(biāo)記說明：
[0043] Al :微波功率探頭；
[0044] A2:多芯電纜；
[0045] A3 :主機功率測量通道；
[0046] A4、A5 :二極管檢波器；
[0047] A6、A7 :尚速開關(guān)；
[0048] A8 :對數(shù)放大器；
[0049] A9 :線性差分放大器；
[0050] AlO :2. 5V精密電壓基準(zhǔn)源；
[0051] All : 14位輸出的D/A轉(zhuǎn)換器；
[0052] A12 :精密輸入運算放大器；
[0053] A13 :串行電可擦除可編程存儲器（EEPROM);
[0054] A14 :具有IIC總線的接口擴展器；
[0055] A15 :通道內(nèi)線性差分運算放大器；
[0056] A16:ADC 轉(zhuǎn)換器。
【具體實施方式】
[0057] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0058] 如圖1所示，本發(fā)明的微波功率探頭內(nèi)部校準(zhǔn)電路包括：微波功率探頭A1，多芯電 纜A2,主機功率測量通道A3。
[0059] 微波信號Bl輸入后，經(jīng)過+、-檢波的二極管檢波器對（A4、A5)檢波輸出電壓相 反、幅度相同的+、-檢波電壓B2、B3。
[0060] 當(dāng)在正常測量時候，高速開關(guān)（A6、A7)將通路B2與B6導(dǎo)通、B3與B7導(dǎo)通。
[0061] 2. 5V精密電壓基準(zhǔn)源AlO其輸出2. 5V的電壓參考，電壓誤差小于±lmV，2. 5V電 壓參考在_40°C~+85°C之間溫度漂移小于3X 10 6/°C。
[0062] 14位輸出的D/A轉(zhuǎn)換器All輸出電壓的范圍為OV~2. 5V ;精密輸入運算放大器 A12將D/A轉(zhuǎn)換器All的輸出電壓M進行反向I : 1的放大，輸出B5，B5與M為電壓相 同、方向相反的直流參考，用于功率的內(nèi)部校準(zhǔn)。
[0063] 串行電可擦除可編程存儲器（EEPR0M)A13中保存了探頭的各種補償數(shù)據(jù)，包括自 動校準(zhǔn)中+20dBm、OdBm對應(yīng)的DAC設(shè)置值、二極管檢波器的線性、頻率響應(yīng)和溫度響應(yīng)的補 償數(shù)據(jù)。
[0064] 8端口 IIC總線的接口