一種精密程控步進衰減器頻響校正方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種精密程控步進衰減器的頻響校正方法及系統，包括以下步驟：根據測試儀器設定的頻率校準點逐級對串聯的衰減片進行校準，保存所述衰減片的校準值；按照由低到高的頻率順序和衰減片串聯順序對每一級衰減片校準數據進行壓縮處理，并將處理后的校準數據進行存儲；根據串聯的衰減片的不同組合獲取預期衰減量，并搜索當前頻率點處與理論衰減量偏差最小的衰減片組合，獲取最優解。本發明的有益效果是：根據輸入衰減量采用最優組合算法優化程控步進衰減器模塊的衰減片組合進行補償，能夠滿足寬頻帶范圍內信號完整性要求。
【專利說明】
一種精密程控步進衰減器頻響校正方法及系統
技術領域
[0001] 本發明涉及電子測試領域，尤其是一種精密程控步進衰減器的頻響校正方法及系 統。
【背景技術】
[0002] 程控步進衰減器是指用電信號控制衰減量的無源微波器件，其主要功能是對微波 信號的幅度進行精確衰減，實現從OdB到衰減器最大衰減量的步進衰減，可廣泛應用于各類 自動測試系統中。
[0003 ]精密程控步進衰減器的衰減頻響問題具體表現為頻率越高，衰減片上附加電感電 容產生的效果越明顯，在整件上表現為衰減片的衰減量偏離低頻段的值，甚至在高頻段沒 有衰減而是直接從輸入端口耦合至輸出端口。另外精密程控步進衰減器由多個衰減片單元 串聯組合而成，從理論上講，任意兩個衰減片串聯產生的衰減量應等于兩個衰減片衰減量 相加，但是由于傳輸線的不連續性，微波信號在不連續處會產生高次模，這些高次模信號導 致衰減器在高頻段、大衰減狀態下的衰減頻響變差。
[0004] 為解決精密程控步進衰減器存在的衰減頻響問題，進一步提高衰減精度，需要對 衰減器進行校準修正。目前衰減器一般采用結果補償的傳統校準方法。
[0005] 結果補償方法是一種根據衰減器在頻率點處實際衰減量與理論衰減量的偏差作 為補償值的校準方法。該校準方法的思想是在衰減器頻率和衰減量范圍內選取其需要校準 的特定頻率點和衰減量，利用測試儀器對校準點進行校準，計算并保存校準值與理論值的 偏差值，衰減器測試過程中根據存儲的校準偏差值對輸入衰減量進行處理，并將其結果作 為新的輸入衰減量用于測試。
[0006] 現有的傳統校準方法一定程度上提高了衰減器頻響精度，但也存在諸多問題和不 足，具體如下：
[0007] 1)傳統校準方法是一種基于測量結果基礎上衰減器補償值處理的校準方法，衰減 器輸出信號的實際衰減量不是理想衰減量，信號起伏問題依然存在，在寬頻帶范圍下尤其 嚴重，不滿足特定場合下對信號幅度平穩性的要求，不利于保持信號的完整性和平整性；
[0008] 2)校準點覆蓋范圍有限，傳統校準方法僅能夠選取特定頻率的特定衰減量進行 校準，不能夠實現某一頻率點處衰減量校準全覆蓋，因此有一定的局限性；
[0009] 3)基于測量結果的校準方式，用戶在使用過程中需要利用出廠校準數據對測量結 果進行處理，處理算法不同影響著測試數據的穩定性，同時補償流程較為復雜；
[0010] 4)傳統校準方法為滿足寬頻帶范圍內頻響的相對精度要求，生產調試較為復雜。

【發明內容】

[0011] 本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種精密程控步進衰減器的頻 響校正方法。
[0012] 為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：
[0013] 一種精密程控步進衰減器的頻響校正系統的頻響校正方法，包括以下步驟：
[0014] 步驟一:根據測試儀器設定的頻率校準點逐級對串聯的衰減片進行校準，保存所 述衰減片的校準值；
[0015] 步驟二:按照由低到高的頻率順序和衰減片串聯順序對每一級衰減片校準數據進 行壓縮處理，并將處理后的校準數據進行存儲；
[0016] 步驟三:根據串聯的衰減片的不同組合獲取預期衰減量，并搜索當前頻率點處與 理論衰減量偏差最小的衰減片組合，獲取最優解。
[0017] 優選的，所述步驟三中，根據衰減片最優組合算法尋找當前頻率點處與理論衰減 量偏差最小的衰減片組合。
[0018] 進一步優選的，所述步驟三中，衰減片最優組合算法包括以下步驟：
[0019] 步驟301:獲取當前頻率點Xi以及所述頻率點需要配置的衰減量fA(Xi)和動態衰減 量fb(Xi)，以衰減量f A(Xi)為中心，在滿足程控步進衰減器衰減量程范圍限定條件的情況 下，按照步長值△ P對動態衰減量fB(Xi)進行動態調整；
[0020] 步驟302:按照衰減片組合規則從動態衰減量fB(Xi)中選取衰減片，獲取衰減片組 的衰減量值；
[0021 ] 步驟303:計算頻率點Xi處程控步進衰減器的校準值fc(xi)，計算步驟S302的組合 方式中獲取的校準值fc(Xl)，從存儲空間中讀取校準數據，根據衰減片組的衰減量值累加計 算當前頻率點 Xl對應的程控步進衰減器校準值;步驟304:根據校準值fc(Xl)計算理論衰減 量與校準值fe(xi)的絕對偏差值δ，具體表達式為δ= |fA(Xi)-fe(Xi) |，若絕對偏差值δ小于 上一次偏差值，則更新絕對偏差值S，否則保持絕對偏差值δ;
[0022]步驟305:動態衰減量fB(Xi)以步長Δρ增加，若滿足步驟S301程控步進衰減器衰減 量程范圍限定條件，則重復執行步驟S302至步驟S304，否則執行步驟S306;
[0023]步驟306:將步驟S304中獲取的絕對偏差值δ最小的衰減片組合作為最優解值。
[0024] 優選的，所述衰減片組合規則為根據自身衰減量將串聯的衰減片劃分為1.1~1.9 小數值衰減片組、1~9個位整數值衰減片組、10~90十位整數值衰減片組及100百位整數值 衰減片組，將程控步進衰減器輸入衰減量分別處理為小數位值、個位值、十位值和百位值， 并根據輸入衰減量從上述小數值衰減片組、個位整數值衰減片組、十位整數值衰減片組和 百位整數值衰減片組中選取衰減片組。
[0025] 優選的，所述步驟S305中，程控步進衰減器衰減量程范圍限定條件為程控步進衰 減器衰減量小于等于衰減片組合中最大衰減量。
[0026]優選的，所述步驟301中，動態調整依據公式為以fA(Xi)為中心±2.5范圍內按Δ ρ 步進量動態調整，即仏(兀1)-2.5<&(兀〇<;1^(兀〇+2.5，步進量&口 = 0.1。
[0027]基于上述精密程控步進衰減器的頻響校正方法的校正系統，包括：
[0028] 校準單元，用于根據測試儀器設定的頻率校準點逐級對串聯的衰減片進行校準， 保存所述衰減片的校準值；
[0029] 壓縮處理單元，用于按照由低到高的頻率順序和衰減片串聯順序對每一級衰減片 校準數據進行壓縮處理，并將處理后的校準數據進行存儲；
[0030] 搜索單元，用于根據串聯的衰減片的不同組合獲取預期衰減量，并搜索當前頻率 點處與理論衰減量偏差最小的衰減片組合，獲取最優解。
[0031] 本發明的有益效果是：
[0032] 1.該方法根采用最優組合算法優化對程控步進衰減器的衰減片組合進行補償，程 控步進衰減器輸出信號精準度高，能夠滿足寬頻帶范圍內信號完整性和平整性要求；
[0033] 2.該方法能夠覆蓋衰減器在校準頻率點處衰減量程范圍內的所有衰減量，衰減量 校準范圍廣；
[0034] 3.該方法在測試過程中，無須用戶干預，根據輸入衰減量和頻率自動完成衰減片 的優化組合配置，自動化程度高、使用方便；
[0035] 4.該方法有利于增強精密程控步進衰減器的可生產性，降低生產調試難度。
【附圖說明】
[0036] 圖1是本發明提供的精密程控步進衰減器頻響校正方法流程圖；
[0037] 圖2是本發明提供的衰減片最優組合算法流程圖；
[0038] 圖3是現有技術的精密程控步進衰減器頻響校正結構示意圖；
[0039] 圖4是本發明提供的精密程控步進衰減器頻響校正系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0041] 如圖3所示，在衰減器輸入端進行衰減量的輸入，并對輸入衰減量進行結果補償， 衰減器輸出端進行衰減量測試，測試結束后將衰減量輸出，附圖的結構中，衰減器輸出信號 的實際衰減量不是理想衰減量，存在信號起伏的問題，在寬頻帶范圍下尤其嚴重，不滿足特 定場合下對信號幅度平穩性的要求，不利于保持信號的完整性和平整性;同時，校準點覆蓋 范圍有限，該校準方法無法實現某一頻率點處衰減量校準全覆蓋，具有局限性。
[0042] 針對現有技術的缺陷，本發明提出下述技術方案：
[0043] 一種精密程控步進衰減器的頻響校正系統的頻響校正方法，包括檢驗/出廠校準 階段和測試階段，步驟一和步驟二為檢驗/出廠校準階段;步驟三為測試階段，具體包括以 下步驟：
[0044] 如圖1所示，步驟一:根據測試儀器設定的頻率校準點逐級對串聯的衰減片進行校 準，保存所述衰減片的校準值；
[0045] 步驟二:校準完成后，按照由低到高的頻率順序和衰減片串聯順序對每一級衰減 片校準數據進行壓縮處理，并將處理后的校準數據進行存儲；
[0046] 步驟三:根據串聯的衰減片的不同組合獲取預期衰減量，并搜索當前頻率點處與 理論衰減量偏差最小的衰減片組合，獲取最優解。
[0047]所述步驟三中，根據衰減片最優組合算法尋找當前頻率點處與理論衰減量偏差最 小的衰減片組合。
[0048]如圖2所示，所述步驟三中，衰減片最優組合算法包括以下步驟：
[0049] 步驟301:獲取當前頻率點Xi以及所述頻率點需要配置的衰減量fA(Xi)和動態衰 減量fB(Xi)，以衰減量fA(Xi)為中心，在滿足程控步進衰減器衰減量程范圍限定條件的情況 下，按照步長值△ P對動態衰減量fB(Xi)進行動態調整；
[0050] 步驟302:按照衰減片組合規則從動態衰減量fB(Xi)中選取衰減片組，獲取衰減片 組的衰減量值；
[0051]所述衰減片組合規則為根據自身衰減量將串聯的衰減片劃分為1.1~1.9小數值 衰減片組、1~9個位整數值衰減片組、10~90十位整數值衰減片組及100百位整數值衰減片 組，將程控步進衰減器輸入衰減量分別處理為小數位值、個位值、十位值和百位值，并根據 輸入衰減量從上述小數值衰減片組、個位整數值衰減片組、十位整數值衰減片組和百位整 數值衰減片組中選取衰減片組。
[0052]例如:輸入衰減量為111. 5dB，則從小數值衰減片組中選取1.5dB，從十位整數值衰 減組中選取10dB，從百位值衰減片組中選取100dB，，選擇小數值衰減片衰減量、個位整數值 衰減片衰減量和百位整數值衰減片衰減量之和等于輸入衰減量。
[0053] 步驟303:計算頻率點Xi處程控步進衰減器的校準值fc(xi)，計算步驟S302的組合 方式中獲取的校準值fc(Xl)，從存儲空間中讀取校準數據，根據衰減片組的衰減量值累加計 算當前頻率點 Xl對應的程控步進衰減器校準值；
[0054]步驟304:根據校準值fc(Xi)計算理論衰減量與校準值fc( Xi)的絕對偏差值δ，具體 表達式為δ= |fA(Xi)-fe(Xi) |，若絕對偏差值δ小于上一次偏差值，則更新絕對偏差值δ，否 則保持絕對偏差值δ;
[0055]步驟305:動態衰減量fB(Xi)以步長Δρ增加，若滿足步驟S301程控步進衰減器衰減 量程范圍限定條件，則重復執行步驟S302至步驟S304，否則執行步驟S306;
[0056]步驟306:將步驟S304中獲取的絕對偏差值δ最小的衰減片組合作為最優解。
[0057]通過采用最優組合算法，能夠覆蓋衰減器在校準頻率點處衰減量程范圍內的所有 衰減量，衰減量校準范圍廣，提高了衰減器輸出信號的精度，同時，由于衰減器輸出信號精 準度高，能夠滿足寬頻帶范圍內信號完整性和平整性要求。
[0058]優選的，所述步驟301中，動態調整依據公式為以fA(Xi)為中心±2.5范圍內按Δ ρ 步進量動態調整，即仏(兀1)-2.5<&(兀〇<;1^(兀〇+2.5，步進量&口 = 0.1。
[0059]如圖4所示，基于上述精密程控步進衰減器的頻響校正方法的校正系統，包括：
[0060] 校準單元，用于根據測試儀器設定的頻率校準點逐級對串聯的衰減片進行校準， 保存所述衰減片的校準值；
[0061] 壓縮處理單元，用于按照由低到高的頻率順序和衰減片串聯順序對每一級衰減片 校準數據進行壓縮處理，并將處理后的校準數據進行存儲；
[0062] 搜索單元，用于根據串聯的衰減片的不同組合獲取預期衰減量，并搜索當前頻率 點處與理論衰減量偏差最小的衰減片組合，獲取最優解。
[0063] 實施例：
[0064] 實驗參數具體為：分別選取lGHZ、2GHz、6GHz頻率點處進行衰減量測試，且任一頻 率點分別選取1〇(^、64.5(^、116.5(^作為用于測試的程控步進衰減器輸入衰減量，實驗將 本發明提供的方法與現有技術采用的結果補償方法分別進行測試，兩種方法分別獲取最優 解和絕對偏差值，并將兩種方法的最優解和絕對偏差值進行比較，比較結果參考表1。
[0065]表1現有結果補償方法與本發明實驗測試結果
[0067] 由表1看出，頻率點為1GHz、2GHz、6GHz條件下，本發明的頻響校正方法的絕對偏差 值均小于結果補償方法絕對偏差值，且本申請的絕對偏差值大約為結果補償方法的絕對偏 差值的二分之一，進而表明，本發明得到的衰減量絕對值偏差比結果補償方法的衰減量絕 對值偏差精度大約提升一倍，因此，本發明與現有結果補償方法相比，對程控步進衰減器頻 率響應校準更加準確，同時，本發明可以對單個頻率點進行衰減量校準，因此，可以實現程 控步進衰減器頻率響應校準全覆蓋。
[0068] 上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范 圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不 需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【主權項】
1. 一種精密程控步進衰減器的頻響校正方法，其特征是，包括以下步驟： 步驟一:根據測試儀器設定的頻率校準點逐級對串聯的衰減片進行校準，保存所述衰 減片的校準值； 步驟二:按照由低到高的頻率順序和衰減片串聯順序對每一級衰減片校準數據進行壓 縮處理，并將處理后的校準數據進行存儲； 步驟三:根據串聯的衰減片的不同組合獲取預期衰減量，并搜索當前頻率點處與理論 衰減量偏差最小的衰減片組合，獲取最優解。2. 如權利要求1所述的精密程控步進衰減器的頻響校正方法，其特征是，所述步驟三 中，根據衰減片最優組合算法尋找當前頻率點處與理論衰減量偏差最小的衰減片組合。3. 如權利要求2所述的精密程控步進衰減器的頻響校正方法，其特征是，所述步驟三 中，衰減片最優組合算法包括以下步驟： 步驟301:獲取當前頻率點Xi以及所述頻率點需要配置的衰減量fA(Xi)和動態衰減量f B (Xl)，以衰減量fA(Xl)為中心，在滿足程控步進衰減器衰減量程范圍限定條件的情況下，按 照步長值A p對動態衰減量fB(Xi)進行動態調整； 步驟302:按照衰減片組合規則從動態衰減量fB(Xi)中選取衰減片組，獲取衰減片組的 衰減量值； 步驟303:計算頻率點xi處程控步進衰減器的校準值fc(xi)，計算步驟S302的組合方式 中獲取的校準值fc(Xl)，從存儲空間中讀取校準數據，根據衰減片組的衰減量值累加計算當 前頻率點^對應的程控步進衰減器校準值； 步驟304:根據校準值fG(Xi)計算理論衰減量與校準值fG( Xi)的絕對偏差值δ，具體表達 式為δ= | |fA(Xi)_fe(Xi) |，若絕對偏差值δ小于上一次偏差值，則更新絕對偏差值δ，否則保 持絕對偏差值δ; 步驟305:動態衰減量fB(Xi)以步長△ ρ增加，若滿足步驟S301程控步進衰減器衰減量程 范圍限定條件，則重復執行步驟S302至步驟S304，否則執行步驟S306; 步驟306:將步驟S304中獲取的絕對偏差值δ最小的衰減片組合作為最優解值。4. 如權利要求3所述的精密程控步進衰減器的頻響校正方法，其特征是，所述步驟302 中的衰減片組合規則為根據自身衰減量將串聯的衰減片劃分為1.1~1.9小數值衰減片組、 1~9個位整數值衰減片組、10~90十位整數值衰減片組及100百位整數值衰減片組，將程控 步進衰減器輸入衰減量分別處理為小數位值、個位值、十位值和百位值，并根據輸入衰減量 從上述小數值衰減片組、個位整數值衰減片組、十位整數值衰減片組和百位整數值衰減片 組中選取衰減片組。5. 如權利要求3所述的精密程控步進衰減器的頻響校正方法，其特征是，所述步驟S305 中，程控步進衰減器衰減量程范圍限定條件為程控步進衰減器衰減量小于等于衰減片組合 中最大衰減量。6. 如權利要求3所述的精密程控步進衰減器的頻響校正方法，其特征是，所述步驟301 中，動態調整依據公式為以fA(xi)為中心±2.5范圍內按"步進量動態調整，即以^)-2.5 <;1^(叉1)<;1^(叉〇+2.5，步進量么卩=0.1。7. 基于權利要求1至6任一所述的精密程控步進衰減器的頻響校正方法的頻響校正系 統，其特征是，包括校準單元，用于根據測試儀器設定的頻率校準點逐級對串聯的衰減片進 行校準，保存所述衰減片的校準值； 壓縮處理單元，用于按照由低到高的頻率順序和衰減片串聯順序對每一級衰減片校準 數據進行壓縮處理，并將處理后的校準數據進行存儲； 搜索單元，用于根據串聯的衰減片的不同組合獲取預期衰減量，并搜索當前頻率點處 與理論衰減量偏差最小的衰減片組合，獲取最優解。
【文檔編號】H03H17/00GK106026971SQ201610313177
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】孫建, 李龍, 白亮, 劉磊, 彭子健, 劉軍智
【申請人】中國電子科技集團公司第四十研究所, 中國電子科技集團公司第四十一研究所