矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法。本方法在12項(xiàng)經(jīng)典誤差模型的基礎(chǔ)上，引入隨機(jī)誤差導(dǎo)致的不確定度和系統(tǒng)噪聲，建立矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析模型；根據(jù)12項(xiàng)經(jīng)典誤差模型的推導(dǎo)，提取單項(xiàng)誤差；通過(guò)不確定度分析模型推導(dǎo)出不確定度算法公式并計(jì)算，得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量不確定度；將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析模型、及算法公式利用C#編程形成矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析平臺(tái)，得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量不確定度曲線。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法，非常全面的提取出各單項(xiàng)測(cè)量誤差，通過(guò)算法公式擬合出最終的測(cè)量誤差，全面且精確的評(píng)估矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量精度。
【專利說(shuō)明】矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的硬件水平已經(jīng)不再是制約測(cè)量精度的最主要因素，校準(zhǔn) 技術(shù)可以消除大部分由硬件引起的測(cè)量誤差，此時(shí)的研究主要集中在校準(zhǔn)算法、非線性測(cè) 量、差分器件測(cè)量、測(cè)量不確定度評(píng)定等方面。其中，測(cè)量不確定度作為評(píng)價(jià)測(cè)量結(jié)果質(zhì)量 的重要手段受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，已逐漸成為微波系統(tǒng)設(shè)計(jì)、應(yīng)用和驗(yàn)收的重要指 標(biāo)?，F(xiàn)有技術(shù)只能通過(guò)校準(zhǔn)后剩余誤差中的某一單項(xiàng)來(lái)評(píng)估矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量精度， 而接收機(jī)基底噪聲、接頭的重復(fù)性與線纜的穩(wěn)定性、信號(hào)源和接收機(jī)的不穩(wěn)定性、接收機(jī)壓 縮等誤差引起的測(cè)量精度卻一直無(wú)法分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方 法。本方法以12項(xiàng)系統(tǒng)誤差模型為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析模型。
[0004] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法，采用如下步驟：
[0006] (1)在12項(xiàng)經(jīng)典誤差模型的基礎(chǔ)上，引入隨機(jī)誤差導(dǎo)致的不確定度和系統(tǒng)噪聲， 建立矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析模型；
[0007] (2)根據(jù)12項(xiàng)經(jīng)典誤差模型的推導(dǎo)，提取單項(xiàng)誤差；
[0008] (3)通過(guò)不確定度分析模型推導(dǎo)出不確定度算法公式，并計(jì)算得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析 儀的測(cè)量不確定度；
[0009] (4)將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析模型、及算法公式利用C#編程形成矢量網(wǎng) 絡(luò)分析儀的不確定度分析平臺(tái)，得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量不確定度曲線。
[0010] 所述步驟（1)中所述12項(xiàng)經(jīng)典誤差包括方向性誤差eDi、校準(zhǔn)后剩余方向性誤差 EDi、串話誤差eXi、校準(zhǔn)后剩余串話誤差EXi、等效源失配誤差e Si、校準(zhǔn)后剩余等效源失配誤差 ESi、反射跟蹤誤差eKi、校準(zhǔn)后剩余反射跟蹤誤差EKi、傳輸跟蹤誤差e Ti、校準(zhǔn)后剩余傳輸跟蹤 誤差ETi、等效負(fù)載失配誤差eu、校準(zhǔn)后剩余等效負(fù)載失配誤差E u，其中i = 1或2,1對(duì)應(yīng) 前向激勵(lì)所產(chǎn)生的誤差，2對(duì)應(yīng)后向激勵(lì)所產(chǎn)生的誤差。
[0011] 所述步驟（1)中引入隨機(jī)誤差導(dǎo)致的不確定度和系統(tǒng)噪聲為由電纜不理想引起 的傳輸幅值的漂移誤差SCTj、由電纜不理想引起的反射幅值的漂移誤差δ 、由電纜不理 想引起的相位誤差S %、由接頭重復(fù)性引起的傳輸幅值的誤差δ κ"、由接頭重復(fù)性引起的 反射幅值的誤差系統(tǒng)整體溫漂誤差δ s"、信號(hào)源的不穩(wěn)定度δ sw、接收機(jī)不穩(wěn)定度 S 、本底噪聲NR#其中i = 1或2,對(duì)應(yīng)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個(gè)端口。
[0012] 所述步驟（2)中提取單項(xiàng)誤差，根據(jù)被測(cè)件反射系數(shù)真值為Γ\，反射系數(shù)測(cè)量值 為ΓΜ計(jì)算未知的方向性誤差eDi、等效源失配誤差eSi、及反射跟蹤誤差e Ki，根據(jù)已知參數(shù) 標(biāo)稱值和計(jì)算得到的方向性誤差eDi、等效源失配誤差eSi、及反射跟蹤誤差eKi，通過(guò)校準(zhǔn)后 三次測(cè)量計(jì)算得到校準(zhǔn)后剩余方向性誤差EDi、校準(zhǔn)后剩余等效源失配誤差ESi、及校準(zhǔn)后剩 余反射跟蹤誤差E Ki。
[0013] 所述步驟（3)中計(jì)算得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量不確定度，先提取反射信號(hào)不確 定模型和傳輸信號(hào)不確定模型，再通過(guò)流圖化簡(jiǎn)的方法，將前向激勵(lì)和后向激勵(lì)的不確定 度誤差模型合并，計(jì)算得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量不確定度。
[0014] 所述步驟（4)中矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析平臺(tái)包括用戶界面部分、數(shù)據(jù)分 析及處理部分、及圖形界面顯示部分。
[0015] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
[0016] 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法，非常全面的提取出各單項(xiàng)測(cè)量誤差，通過(guò) 算法公式擬合出最終的測(cè)量誤差，全面且精確的評(píng)估矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量精度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為12項(xiàng)經(jīng)典誤差模型示意圖。
[0018] 圖2為提取單項(xiàng)誤差的模型示意圖。
[0019] 圖3為根據(jù)圖2得到的單項(xiàng)誤差模型示意圖。
[0020] 圖4為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的前向激勵(lì)不確定度分析模型示意圖。
[0021] 圖5為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的后向激勵(lì)不確定度分析模型示意圖。
[0022] 圖6為簡(jiǎn)化不確定度誤差模型示意圖。
[0023] 圖7為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量傳輸幅度不確定度曲線示意圖。
[0024] 圖8為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量傳輸相位不確定度曲線示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 結(jié)合附圖1至8對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明：
[0026] 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法，采用如下步驟：
[0027] (1)在12項(xiàng)經(jīng)典誤差模型的基礎(chǔ)上，引入隨機(jī)誤差導(dǎo)致的不確定度和系統(tǒng)噪聲， 建立矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析模型；
[0028] (2)根據(jù)12項(xiàng)經(jīng)典誤差模型的推導(dǎo)，提取單項(xiàng)誤差；
[0029] (3)通過(guò)不確定度分析模型推導(dǎo)出不確定度算法公式，并計(jì)算得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析 儀的測(cè)量不確定度；
[0030] (4)將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析模型、及算法公式利用C#編程形成矢量網(wǎng) 絡(luò)分析儀的不確定度分析平臺(tái)，得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量不確定度曲線。
[0031] 所述步驟（1)中所述12項(xiàng)經(jīng)典誤差包括方向性誤差eDi、校準(zhǔn)后剩余方向性誤差 EDi、串話誤差eXi、校準(zhǔn)后剩余串話誤差EXi、等效源失配誤差e Si、校準(zhǔn)后剩余等效源失配誤差 ESi、反射跟蹤誤差eKi、校準(zhǔn)后剩余反射跟蹤誤差EKi、傳輸跟蹤誤差e Ti、校準(zhǔn)后剩余傳輸跟蹤 誤差ETi、等效負(fù)載失配誤差eu、校準(zhǔn)后剩余等效負(fù)載失配誤差E u，其中i = 1或2,1對(duì)應(yīng) 前向激勵(lì)所產(chǎn)生的誤差，2對(duì)應(yīng)后向激勵(lì)所產(chǎn)生的誤差。
[0032] 所述步驟（1)中引入隨機(jī)誤差導(dǎo)致的不確定度和系統(tǒng)噪聲為由電纜不理想引起 的傳輸幅值的漂移誤差S CTj、由電纜不理想引起的反射幅值的漂移誤差δ 、由電纜不理 想引起的相位誤差s %、由接頭重復(fù)性引起的傳輸幅值的誤差δ m、由接頭重復(fù)性引起的 反射幅值的誤差系統(tǒng)整體溫漂誤差δ STp信號(hào)源的不穩(wěn)定度δ sw、接收機(jī)不穩(wěn)定度 S 、本底噪聲NR#其中i = 1或2,對(duì)應(yīng)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個(gè)端口。
[0033] 所述步驟⑵中提取單項(xiàng)誤差，根據(jù)被測(cè)件反射系數(shù)真值為Γ\，反射系數(shù)測(cè)量值 為ΓΜ計(jì)算未知的方向性誤差e Di、等效源失配誤差eSi、及反射跟蹤誤差eKi，根據(jù)已知參數(shù) 標(biāo)稱值和計(jì)算得到的方向性誤差e Di、等效源失配誤差eSi、及反射跟蹤誤差eKi，通過(guò)校準(zhǔn)后 三次測(cè)量計(jì)算得到校準(zhǔn)后剩余方向性誤差E Di、校準(zhǔn)后剩余等效源失配誤差ESi、及校準(zhǔn)后剩 余反射跟蹤誤差EKi。
[0034] 首先由12項(xiàng)誤差模型中提取出反射系數(shù)的誤差模型，假設(shè)被測(cè)件反射系數(shù)真值 為Γ\，反射系數(shù)測(cè)量值為Γ Μ。首先由12項(xiàng)誤差模型中提取出反射系數(shù)的誤差模型，如圖 2所示。
[0035] 測(cè)量的反射系數(shù)ΓΜ:
[0036]

【權(quán)利要求】
1. 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法，其特征在于，采用如下步驟： (1) 在12項(xiàng)經(jīng)典誤差模型的基礎(chǔ)上，引入隨機(jī)誤差導(dǎo)致的不確定度和系統(tǒng)噪聲，建立 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析模型； (2) 根據(jù)12項(xiàng)經(jīng)典誤差模型的推導(dǎo)，提取單項(xiàng)誤差； (3) 通過(guò)不確定度分析模型推導(dǎo)出不確定度算法公式，并計(jì)算得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的 測(cè)量不確定度； (4) 將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析模型、及算法公式利用C#編程形成矢量網(wǎng)絡(luò)分 析儀的不確定度分析平臺(tái)，得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量不確定度曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法，其特征在于，所述步 驟（1)中所述12項(xiàng)經(jīng)典誤差包括方向性誤差e Di、校準(zhǔn)后剩余方向性誤差EDi、串話誤差eXi、 校準(zhǔn)后剩余串話誤差E Xi、等效源失配誤差eSi、校準(zhǔn)后剩余等效源失配誤差ESi、反射跟蹤誤 差e Ki、校準(zhǔn)后剩余反射跟蹤誤差EKi、傳輸跟蹤誤差eTi、校準(zhǔn)后剩余傳輸跟蹤誤差E Ti、等效 負(fù)載失配誤差eu、校準(zhǔn)后剩余等效負(fù)載失配誤差Eu，其中i = 1或2,1對(duì)應(yīng)前向激勵(lì)所產(chǎn) 生的誤差，2對(duì)應(yīng)后向激勵(lì)所產(chǎn)生的誤差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法，其特征在于，所述 步驟（1)中引入隨機(jī)誤差導(dǎo)致的不確定度和系統(tǒng)噪聲為由電纜不理想引起的傳輸幅值的 漂移誤差S CTj、由電纜不理想引起的反射幅值的漂移誤差δ 、由電纜不理想引起的相位 誤差由接頭重復(fù)性引起的傳輸幅值的誤差δ κ"、由接頭重復(fù)性引起的反射幅值的誤 差系統(tǒng)整體溫漂誤差δ 、信號(hào)源的不穩(wěn)定度δ sw、接收機(jī)不穩(wěn)定度δ _、本底噪聲 NR。」，其中i = 1或2,對(duì)應(yīng)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的兩個(gè)端口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法，其特征在于，所述步 驟（2)中提取單項(xiàng)誤差，根據(jù)被測(cè)件反射系數(shù)真值為Γ\，反射系數(shù)測(cè)量值為Γ Μ計(jì)算未知 的方向性誤差eDi、等效源失配誤差eSi、及反射跟蹤誤差e Ki，根據(jù)已知參數(shù)標(biāo)稱值和計(jì)算得 到的方向性誤差eDi、等效源失配誤差eSi、及反射跟蹤誤差e Ki，通過(guò)校準(zhǔn)后三次測(cè)量計(jì)算得 到校準(zhǔn)后剩余方向性誤差EDi、校準(zhǔn)后剩余等效源失配誤差E Si、及校準(zhǔn)后剩余反射跟蹤誤差 ERi 〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法，其特征在于，所述步 驟（3)中計(jì)算得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量不確定度，先提取反射信號(hào)不確定模型和傳輸信 號(hào)不確定模型，再通過(guò)流圖化簡(jiǎn)的方法，將前向激勵(lì)和后向激勵(lì)的不確定度誤差模型合并， 計(jì)算得到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量不確定度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析方法，其特征在于，所述步 驟（4)中矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的不確定度分析平臺(tái)包括用戶界面部分、數(shù)據(jù)分析及處理部分、 及圖形界面顯示部分。
【文檔編號(hào)】G01R35/00GK104297711SQ201410562925
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】劉敬坤, 趙永久, 張海洋, 王敏, 孫朋德, 馬世敏 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所