專利名稱：基于ntn校準與k-k變換的采樣示波器精細相位響應重構方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于NTN校準與K-K變換的采樣示波器精細相位響應重構方法， 屬于高速電子學計量技術領域。
背景技術：
上世紀90年代，隨著射頻、微波理論與技術的進步，直接測量含有非線性元件的 電路、器件和系統(tǒng)的復雜大信號響應得以大大簡化。非線性矢量網絡分析儀是直接完成大 信號網絡分析的最新最實用工具。在現階段非線性矢量網絡分析儀面臨著兩大難題一是 將目前最高頻率范圍(50GHz)推向更高的頻率極限；二是提高相位校準的頻率分辨率。非線性矢量網絡分析儀的相位校準件是由采樣示波器定標的，獲得采樣示波器的 相位響應因此顯得尤為重要。目前獲得采樣示波器的相位響應主要依靠NTN校準。NTN (Nose toNose)校準方法是利用兩臺示波器直接對接，其中一臺示波器產生kick-out脈沖作為激 勵信號源，另一臺示波器作為接收機，通過解卷積的方法可得到示波器的響應函數。由于 NTN自身技術的限制，其頻率分辨率只能達到250MHz，這極大的影響了后續(xù)測量的精度，所 以急需一種新的方法來獲得采樣示波器精細的相位響應。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決依靠NTN校準獲得采樣示波器的相位響應存在頻率分 辨率低的問題，提供一種基于NTN校準與K-K變換的采樣示波器精細相位響應重構方法。本發(fā)明包括以下步驟步驟一在理論上對示波器的幅度響應函數h (f)進行Kramers-Krong變換，得到 理論上示波器的相位響應函數Φ (f)；步驟二將工程實際中帶有截斷誤差的示波器的幅度響應函數經過 Kramers-Krong變換得到工程實際中示波器的相位響應函數Φ Ω (f)；步驟三由步驟一和步驟二獲得工程實際中截斷之后的相位誤差函數Δ (f)；步驟四對相位誤差函數Δ (f)做近似展開，并對展開后獲得的基函數進行正交 化；步驟五根據由NTN校準法得到的相位與Φ Ω (f)對應頻率點上的相位的差值計 算，獲得所述正交化的基函數的系數值，結合采樣值對工程實際中示波器的相位響應函數 Φ Ω (f)進行修正，得到工程實際中采樣示波器的精細相位響應函數。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明結合NTN校準法與掃頻法，利用Kramers-Krong(K-K)變 換重構出采樣示波器的精細相位響應。實驗表明重構出的最小相位響應與NTN校準法測 量的示波器相位響應在相應頻點上是十分接近的，此處認為NTN得到的結果為示波器相位 響應的真實值。


圖1為正交化的基函數{Ψ1; Ψ2，Ψ3}的曲線圖；圖2為NTN校準法采樣獲得的相位與采用本發(fā)明方法擬合獲得的相位的對比圖；圖3為實施方式六中示波器lMHz-40GHz相位響應擬合結果曲線圖；圖4為實施方式六中最小相位響應的不確定度曲線圖。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式包括以下步驟步驟一在理論上對示波器的幅度響應函數h (f)進行Kramers-Krong變換，得到 理論上示波器的相位響應函數Φ (f)；步驟二將工程實際中帶有截斷誤差的示波器的幅度響應函數經過 Kramers-Krong變換得到工程實際中示波器的相位響應函數Φ Ω (f)；步驟三由步驟一和步驟二獲得工程實際中截斷之后的相位誤差函數Δ (f)；步驟四對相位誤差函數Δ (f)做近似展開，并對展開后獲得的基函數進行正交 化；步驟五根據由NTN校準法得到的相位與Φ Ω (f)對應頻率點上的相位的差值計 算，獲得所述正交化的基函數的系數值，結合采樣值對工程實際中示波器的相位響應函數 Φ Ω (f)進行修正，得到工程實際中采樣示波器的精細相位響應函數。
具體實施方式
二 本實施方式為對實施方式一的進一步說明，所述步驟一中理論 上示波器的相位響應函數Φ (f)的表達式為
權利要求
1.一種基于NTN校準與K-K變換的采樣示波器精細相位響應重構方法，其特征在于 它包括以下步驟步驟一在理論上對示波器的幅度響應函數h (f)進行Kramers-Krong變換，得到理論 上示波器的相位響應函數Φ (f)；步驟二 將工程實際中帶有截斷誤差的示波器的幅度響應函數經過Kramers-Krong變 換得到工程實際中示波器的相位響應函數ΦΩ( ·)；步驟三由步驟一和步驟二獲得工程實際中截斷之后的相位誤差函數Δ (f)； 步驟四對相位誤差函數Δ (f)做近似展開，并對展開后獲得的基函數進行正交化； 步驟五根據由NTN校準法得到的相位與Φ Ω (f)對應頻率點上的相位的差值計算，獲 得所述正交化的基函數的系數值，結合采樣值對工程實際中示波器的相位響應函數Φ Ω (f) 進行修正，得到工程實際中采樣示波器的精細相位響應函數。
2.根據權利要求1所述的基于NTN校準與K-K變換的采樣示波器精細相位響應重構方 法，其特征在于所述步驟一中理論上示波器的相位響應函數Φ (f)的表達式為
3.根據權利要求2所述的基于NTN校準與K-K變換的采樣示波器精細相位響應重構方 法，其特征在于所述步驟四中對相位誤差函數Δ (f)做近似展開獲得的表達式為
4.根據權利要求3所述的基于NTN校準與K-K變換的采樣示波器精細相位響應重構方 法，其特征在于所述步驟五中直接對采樣示波器進行采樣并最終獲得工程實際中采樣示波器的精細 相位響應函數的方法為利用掃頻法對示波器進行幅頻校準，其幅度響應函數的頻率為{fn|n = 1，. . .，N}；利 用NTN校準法對示波器進行復頻率校準，其相位響應函數的頻率為{f' Jm= 1, ..., Μ}, 由此得到MXN階的稠密矩陣K(f' m，fn)，其中M是相位響應函數的頻率點數，N是幅度響 應函數的頻率點數；所述稠密矩陣K(f' m，fn)第m，η項的元素的求解公式為 Kffl.n = KBn(f), 式中K為算子，且
5.根據權利要求4所述的基于NTN校準與K-K變換的采樣示波器精細相位響應重構 方法，其特征在于所述幅度響應函數的頻率{fn|n = 1，...，N}和相位響應函數的頻率 if' Jm= Ι,.,.,Μ}之間的關系為Min{fJ ^ Min{f' J < Max{f' J <Max{fn}0
全文摘要
基于NTN校準與K-K變換的采樣示波器精細相位響應重構方法，屬于高速電子學計量技術領域。它解決了依靠NTN校準獲得采樣示波器的相位響應存在頻率分辨率低的問題。它首先在理論上對示波器的幅度響應函數h(f)進行變換，得到相位響應函數φ(f)；將工程實際中帶有截斷誤差的示波器的幅度響應函數經過變換得到相位響應函數φΩ(f)；進而得到相位誤差函數Δ(f)；對相位誤差函數Δ(f)做近似展開，并進行正交化；根據由NTN校準法得到的相位與φΩ(f)對應頻率點上的相位的差值計算，獲得基函數的系數值，再對工程實際中示波器的相位響應函數φΩ(f)進行修正，得到工程實際中采樣示波器的精細相位響應函數。本發(fā)明用于獲得采樣示波器的精細相位響應。
文檔編號G01R35/00GK102121975SQ20101059203
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權日2010年12月16日
發(fā)明者張亦弛, 張喆, 徐清華, 時穎, 林茂六 申請人:哈爾濱工業(yè)大學