本發(fā)明涉及射頻電壓頻域測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種時(shí)域電壓測(cè)量裝置、測(cè)量校準(zhǔn)裝置及測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證裝置。

背景技術(shù)：

所謂時(shí)域測(cè)量，就是測(cè)量該變量隨時(shí)間的變化數(shù)據(jù)。非接觸式的板級(jí)射頻電壓時(shí)域測(cè)量是當(dāng)前高精密測(cè)試技術(shù)日益先進(jìn)之后延伸出來(lái)的一個(gè)重要的測(cè)試課題。當(dāng)前大部分的電流測(cè)試需要直接接觸被測(cè)點(diǎn)，但是這種直接接觸通常需要保證不干預(yù)被測(cè)系統(tǒng)。隨著被測(cè)對(duì)象的日益復(fù)雜，有相當(dāng)一部份是希望在微帶線電壓的同時(shí)不希望修改系統(tǒng)或者停止系統(tǒng)，這時(shí)，非接觸式的板級(jí)射頻電壓時(shí)域測(cè)量非常有必要。

傳統(tǒng)的非接觸式的板級(jí)射頻電壓時(shí)域測(cè)量方式適合于大電壓的探測(cè)，當(dāng)電壓較小時(shí)，測(cè)量精確度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)電壓較小時(shí)測(cè)量精確度較低的問(wèn)題，提供一種時(shí)域電壓測(cè)量裝置、測(cè)量校準(zhǔn)裝置及測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證裝置。

一種時(shí)域電壓測(cè)量裝置，包括：

示波器，電壓探頭，待測(cè)pcb板微帶線和計(jì)算機(jī)；

所述電壓探頭放置在所述待測(cè)pcb板微帶線的上方，使所述電壓探頭底端中心的投影落在所述待測(cè)pcb板微帶線上，且所述電壓探頭與所述待測(cè)pcb板微帶線垂直，所述電壓探頭的輸出端與所述示波器的第一通道相連接，所述示波器的輸出端與所述計(jì)算機(jī)相連接；

所述電壓探頭利用電場(chǎng)耦合感應(yīng)出由待測(cè)板級(jí)射頻電壓在所述待測(cè)pcb板微帶線周圍產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所述示波器采集所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并發(fā)送到計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述待測(cè)板級(jí)射頻電壓。

上述時(shí)域電壓測(cè)量裝置，通過(guò)將電壓探頭放置在規(guī)定位置處，檢測(cè)并采集待測(cè)pcb板微帶線周圍的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)采集到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述待測(cè)板級(jí)射頻電壓，能夠精確地測(cè)量出所述板級(jí)射頻電壓的時(shí)域波形，提高了測(cè)量精確度。

一種時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)裝置，包括：

校準(zhǔn)pcb板微帶線，電壓探頭，網(wǎng)絡(luò)分析儀和負(fù)載；

所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的一端連接所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的第一端口，所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的另一端連接所述負(fù)載，所述電壓探頭放置在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的上方，使所述電壓探頭底端中心的投影落在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上，且所述電壓探頭與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線垂直，所述電壓探頭的輸出端與所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的第二端口相連接；

所述網(wǎng)絡(luò)分析儀通過(guò)所述第一端口和第二端口測(cè)試由所述校準(zhǔn)pcb板微帶線與所述電壓探頭構(gòu)成的二端口網(wǎng)絡(luò)，得到用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)的校準(zhǔn)因子。

上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)裝置，通過(guò)將電壓探頭放置在規(guī)定位置處，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試由校準(zhǔn)pcb板微帶線與電壓探頭構(gòu)成的二端口網(wǎng)絡(luò)，能夠精確計(jì)算出用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)的校準(zhǔn)因子，從而提高時(shí)域電壓測(cè)量精確度。

一種時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證裝置，包括：

校準(zhǔn)pcb板微帶線，電壓探頭，示波器，任意波形發(fā)生器和計(jì)算機(jī)；

所述電壓探頭放置在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的上方，使所述電壓探頭底端中心的投影落在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上，且所述電壓探頭與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線垂直，所述電壓探頭的輸出端與所述示波器的第一通道相連接；

所述任意波形發(fā)生器的輸出通道通過(guò)所述校準(zhǔn)pcb板微帶線連接至所述示波器的第二通道；

所述任意波形發(fā)生器的輸出通道通過(guò)所述校準(zhǔn)pcb板微帶線連接至所述示波器的第二通道；所述任意波形發(fā)生器向所述校準(zhǔn)pcb板微帶線輸入電壓信號(hào)，所述電壓探頭利用電場(chǎng)耦合感應(yīng)出由所述電壓信號(hào)在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線周圍產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所述示波器通過(guò)所述第一通道采集電壓探頭輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并通過(guò)所述第二通道采集所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上的第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述示波器采集到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，并根據(jù)所述第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓和第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓對(duì)校準(zhǔn)因子進(jìn)行校驗(yàn)；其中，所述校準(zhǔn)因子用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)。

上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證裝置，通過(guò)將電壓探頭放置在規(guī)定位置處，通過(guò)任意波形發(fā)生器向所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的一端輸入任意波形的電壓信號(hào)，通過(guò)示波器采集感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與校準(zhǔn)pcb板微帶線上的第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，根據(jù)采集到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，并根據(jù)所述第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓和第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓對(duì)校準(zhǔn)因子進(jìn)行校驗(yàn)，能夠提高用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)的校準(zhǔn)因子的精確度，從而提高時(shí)域電壓測(cè)量精確度。

附圖說(shuō)明

圖1為一個(gè)實(shí)施例的電壓探頭的示意圖；

圖2為一個(gè)實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為一個(gè)實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量方法流程圖；

圖4為一個(gè)實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為一個(gè)實(shí)施例的校準(zhǔn)pcb板微帶線的示意圖；

圖6為一個(gè)實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)方法流程圖；

圖7為一個(gè)實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為一個(gè)實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證方法流程圖；

圖9為一個(gè)實(shí)施例的校準(zhǔn)因子的示意圖；

圖10(a)為一個(gè)實(shí)施例的校準(zhǔn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)中電壓探頭的輸出電壓；

圖10(b)為一個(gè)實(shí)施例的校準(zhǔn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)中根據(jù)電壓探頭的輸出電壓計(jì)算還原得到的第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓；

圖10(c)為一個(gè)實(shí)施例的實(shí)際測(cè)得的板級(jí)射頻電壓。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說(shuō)明。

本實(shí)施例提供一種時(shí)域電壓測(cè)量裝置，可包括待測(cè)印制電路板(printedcircuitboard，pcb)微帶線，電壓探頭，示波器和計(jì)算機(jī)。各部分功能如下：

電壓探頭：可用同軸線纜所制，利用電場(chǎng)耦合來(lái)探測(cè)射頻電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該探頭可由一個(gè)阻抗為50ω的同軸線纜構(gòu)成。如圖1所示，探測(cè)部位由內(nèi)導(dǎo)體外伸構(gòu)成，在一個(gè)實(shí)施例中，外伸長(zhǎng)度大概在1mm-3mm左右，太短會(huì)導(dǎo)致信號(hào)耦合太弱，太長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致引入干擾太大。其原理是通過(guò)電場(chǎng)耦合來(lái)探測(cè)板級(jí)射頻電壓在被測(cè)微帶線上產(chǎn)生的電場(chǎng)被測(cè)的板級(jí)射頻電壓v(t)在空間中產(chǎn)生交變電場(chǎng)，電壓探頭利用電場(chǎng)耦合感應(yīng)出由這交變電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電壓探頭的內(nèi)導(dǎo)體與sma(subminiatureversiona，超小型a型)頭連接，所形成的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)vp(t)通過(guò)探頭的內(nèi)導(dǎo)體和sma頭往信號(hào)采集設(shè)備進(jìn)行傳輸，通常地，存在而即電壓探頭探測(cè)到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與被測(cè)板級(jí)射頻電壓在空間中產(chǎn)生的電場(chǎng)成正比，被測(cè)板級(jí)射頻電壓在空間中產(chǎn)生的電場(chǎng)與被測(cè)射頻電壓成正比。因此通過(guò)采集vp(t)的信號(hào)可以推知被測(cè)的板級(jí)射頻電壓v(t)。

示波器：電壓探頭的電壓信號(hào)采集，示波器的一個(gè)通道(例如，通道1)連接電壓探頭讀取探頭所采集到的電壓波形。在一個(gè)實(shí)施例中，通道的終端阻抗設(shè)為50ω。為了與示波器形成阻抗匹配，微帶線的阻抗可設(shè)計(jì)為50ω。

計(jì)算機(jī)：處理數(shù)據(jù)。

上述時(shí)域電壓測(cè)量裝置的連接結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，所述電壓探頭放置在所述待測(cè)pcb板微帶線的上方，使所述電壓探頭底端中心的投影落在所述待測(cè)pcb板微帶線上，且所述電壓探頭與所述待測(cè)pcb板微帶線垂直，所述電壓探頭的輸出端與所述示波器的第一通道相連接，所述示波器的輸出端與所述計(jì)算機(jī)相連接；所述電壓探頭利用電場(chǎng)耦合感應(yīng)出由待測(cè)板級(jí)射頻電壓在所述待測(cè)pcb板微帶線周圍產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所述示波器采集所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并發(fā)送到計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述待測(cè)板級(jí)射頻電壓。

可選地，在一個(gè)實(shí)施例中，為了便于放置所述電壓探頭，本實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量裝置還可包括夾具、支架和樣品臺(tái)。各部分功能如下：

夾具：用于固定所述電壓探頭，由于所述電壓探頭上需要連接同軸線纜，同軸線纜具有一定的剛性，需要有所述夾具來(lái)固定所述電壓探頭的位置。

支架：用來(lái)固定所述電壓探頭夾具，從而固定所述電壓探頭的空間位置。這是由于整個(gè)探測(cè)過(guò)程中，所述電壓探頭的空間位置會(huì)影響被探測(cè)信號(hào)的采集；另外，所述電壓探頭的空間位置影響了所述校準(zhǔn)因子的大小以及系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。因此可設(shè)置支架來(lái)固定所述電壓探頭的空間位置。

樣品臺(tái)：放置樣品，所謂樣品即是輸入有待測(cè)板級(jí)射頻電壓的待測(cè)pcb板微帶線。待測(cè)pcb板微帶線可通過(guò)sma頭焊接在pcb板上。

可將所述電壓探頭固定在所述夾具上，并把安裝了所述電壓探頭的夾具固定在所述支架上，使所述電壓探頭與所述pcb板垂直；將所述待測(cè)pcb板微帶線固定在所述樣品臺(tái)上；調(diào)整所述樣品臺(tái)，使得所述電壓探頭底端中心的投影落在所述待測(cè)pcb板微帶線上。進(jìn)一步地，為了提高測(cè)量精確度，可調(diào)整所述樣品臺(tái)，使得所述電壓探頭底端的平面與所述待測(cè)pcb板微帶線表面平行，所述電壓探頭底端中心的投影在所述待測(cè)pcb板微帶線的中心處，并且使所述電壓探頭底端與所述待測(cè)pcb板微帶線表面的距離為1毫米(誤差可控制在0.1mm)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述夾具固定在所述支架上后，所述支架在水平方向和垂直方向可調(diào)。當(dāng)所述電壓探頭中心投影在所述待測(cè)pcb板微帶線的中心時(shí)，在固定高度下，探頭感應(yīng)到的電場(chǎng)最強(qiáng)，最適合用于校準(zhǔn)探頭。

如圖3所示，本實(shí)施例提供一種時(shí)域電壓測(cè)量方法，可包括以下步驟：

s101，固定待測(cè)pcb板微帶線與電壓探頭的相對(duì)位置，在向所述待測(cè)pcb板上輸入待測(cè)板級(jí)射頻電壓時(shí)，將所述電壓探頭放置在所述待測(cè)pcb板微帶線上方，使所述電壓探頭底端中心的投影落在所述待測(cè)pcb板微帶線上，且所述電壓探頭與所述待測(cè)pcb板微帶線垂直；

s102，通過(guò)所述電壓探頭利用電場(chǎng)耦合感應(yīng)出由所述待測(cè)板級(jí)射頻電壓在所述待測(cè)pcb微帶線周圍產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；

s103，通過(guò)與所述電壓探頭的輸出端相連接的示波器采集所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；

s104，通過(guò)計(jì)算機(jī)根據(jù)所述示波器采集到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述待測(cè)板級(jí)射頻電壓。

計(jì)算機(jī)可根據(jù)所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和預(yù)先計(jì)算的校準(zhǔn)因子計(jì)算所述待測(cè)板級(jí)射頻電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)如下公式計(jì)算所述待測(cè)板級(jí)射頻電壓：

v(t)＝ifft[fpk(ω)](1)

其中，

fp(ω)＝fft[vp(t)](3)

式中，v(t)為所述待測(cè)板級(jí)射頻電壓，vp(t)為所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，k(ω)為所述校準(zhǔn)因子，fft表示傅里葉變換，ifft表示反傅里葉變換。

本實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量方法可基于上述實(shí)施例提供的時(shí)域電壓測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)。

如圖4所示，本實(shí)施例提供一種時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)測(cè)量，可包括：校準(zhǔn)pcb板微帶線，電壓探頭，網(wǎng)絡(luò)分析儀和負(fù)載；所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的一端連接所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的第一端口(即圖中的端口1)，所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的另一端連接所述負(fù)載，所述電壓探頭放置在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的上方，使所述電壓探頭底端中心的投影落在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上，且所述電壓探頭與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線垂直，所述電壓探頭的輸出端與所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的第二端口(即圖中的端口2)相連接；所述網(wǎng)絡(luò)分析儀通過(guò)所述第一端口和第二端口測(cè)試由所述校準(zhǔn)pcb板微帶線與所述電壓探頭構(gòu)成的二端口網(wǎng)絡(luò)，得到用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)的校準(zhǔn)因子。

上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)裝置，通過(guò)將電壓探頭放置在規(guī)定位置處，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試由校準(zhǔn)pcb板微帶線與電壓探頭構(gòu)成的二端口網(wǎng)絡(luò)，能夠精確計(jì)算出用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)的校準(zhǔn)因子，從而提高時(shí)域電壓測(cè)量精確度。

如圖5所示，所述校準(zhǔn)pcb板微帶線作為校準(zhǔn)件，用來(lái)獲得和確定探頭的校準(zhǔn)因子。其中，所述校準(zhǔn)pcb板微帶線阻抗50歐姆，適用頻率越高越好，通常至少在2ghz以上。所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的阻抗可設(shè)計(jì)為與信號(hào)采集設(shè)備和信號(hào)輸出設(shè)備形成阻抗匹配，保證信號(hào)在傳輸過(guò)程中沒(méi)有受到反射，從而保證校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。

所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的作用是測(cè)量由所述電壓探頭與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線所組成的二端口網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的傳輸特性，從而得到所述校準(zhǔn)因子。所述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，通常以所述校準(zhǔn)pcb板微帶線為端口1，而所述電壓探頭為端口2，利用所述網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)姆邓p情況以及相位變化情況，測(cè)量的模式是頻率掃描。在使用所述網(wǎng)絡(luò)分析儀之前，可進(jìn)行所述網(wǎng)絡(luò)分析儀自校，并設(shè)置所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的掃描頻率范圍、輸出功率以及帶寬。校準(zhǔn)因子算法如下：k(ω)＝s21。s21是網(wǎng)絡(luò)分析儀所測(cè)得的傳輸系數(shù)。

可選地，本實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)測(cè)量還可包括夾具、支架和樣品臺(tái)。在一個(gè)實(shí)施例中，在使用所述網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)前，可將所述電壓探頭固定在所述夾具上，并把安裝了所述電壓探頭的夾具固定在所述支架上，使所述電壓探頭與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線垂直；將所述校準(zhǔn)pcb板微帶線固定在所述樣品臺(tái)上；調(diào)整所述樣品臺(tái)，使得所述電壓探頭底端中心的投影落在所述校準(zhǔn)pcb微帶線上。進(jìn)一步地，為了提高測(cè)量精確度，可調(diào)整所述樣品臺(tái)，使得所述電壓探頭底端的平面與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線平面平行，所述電壓探頭底端中心的投影在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的中心處，并且使所述電壓探頭底端與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線表面的距離為1毫米(誤差可控制在0.1mm)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述夾具固定在所述支架上后，支架在水平方向和垂直方向上可調(diào)。當(dāng)所述電壓探頭中心投影在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的中心時(shí)，在固定高度下，探頭感應(yīng)到的電場(chǎng)最強(qiáng)，最適合用于校準(zhǔn)探頭。上述電壓探頭、夾具、支架和樣品臺(tái)等器件的實(shí)施例可與時(shí)域電壓測(cè)量裝置的實(shí)施例中對(duì)應(yīng)的器件的實(shí)施例相同，此處不再贅述。

在實(shí)際應(yīng)用中，可先通過(guò)本實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)裝置獲取校準(zhǔn)因子，再將校準(zhǔn)因子用于時(shí)域電壓測(cè)量裝置中進(jìn)行時(shí)域電壓測(cè)量。這樣，能夠獲得更高的測(cè)量精確度。

如圖6所示，本實(shí)施例提供一種時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)方法，可包括以下步驟：

s201，固定校準(zhǔn)pcb板微帶線和所述電壓探頭的相對(duì)位置，在向所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上輸入校準(zhǔn)板級(jí)射頻電壓時(shí)，將所述電壓探頭放置在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上方，使所述電壓探頭底端中心的投影落在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上，且所述電壓探頭與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線垂直；

s202，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試由所述校準(zhǔn)pcb板微帶線與所述電壓探頭構(gòu)成的二端口網(wǎng)絡(luò)，得到用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)的校準(zhǔn)因子；

其中，所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的第一端口(即圖中的端口1)與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的一端連接，所述網(wǎng)絡(luò)分析儀的第二端口(即圖中的端口2)與所述電壓探頭的輸出端連接，所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的另一端與阻抗匹配的負(fù)載連接。

上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)方法，通過(guò)將電壓探頭放置在規(guī)定位置處，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試由校準(zhǔn)pcb板微帶線與電壓探頭構(gòu)成的二端口網(wǎng)絡(luò)，能夠精確計(jì)算出用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)的校準(zhǔn)因子，從而提高時(shí)域電壓測(cè)量精確度。

本實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)方法可基于上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)裝置實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，可先通過(guò)本實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)方法獲取校準(zhǔn)因子，再將校準(zhǔn)因子用于時(shí)域電壓測(cè)量方法中進(jìn)行時(shí)域電壓測(cè)量。這樣，能夠進(jìn)一步獲得更高的測(cè)量精確度。具體地，在得到校準(zhǔn)因子之后，可以將校準(zhǔn)因子代入公式(2)，從而根據(jù)所述校準(zhǔn)因子和所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算所述待測(cè)板級(jí)射頻電壓。

如圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證裝置，可包括：校準(zhǔn)pcb板微帶線，電壓探頭，任意波形發(fā)生器，示波器和計(jì)算機(jī)所述電壓探頭放置在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的上方，使所述電壓探頭底端中心的投影落在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上，且所述電壓探頭與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線垂直，所述電壓探頭的輸出端與所述示波器的第一通道相連接；所述任意波形發(fā)生器的輸出通道通過(guò)所述校準(zhǔn)pcb板微帶線連接至所述示波器的第二通道；所述任意波形發(fā)生器向所述校準(zhǔn)pcb板微帶線輸入電壓信號(hào)，所述電壓探頭利用電場(chǎng)耦合感應(yīng)出由所述電壓信號(hào)在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線周圍產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所述示波器通過(guò)所述第一通道采集電壓探頭輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并通過(guò)所述第二通道采集所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上的第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，所述計(jì)算機(jī)根據(jù)所述示波器采集到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，并根據(jù)所述第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓和第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓對(duì)校準(zhǔn)因子進(jìn)行校驗(yàn)；其中，所述校準(zhǔn)因子用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)。

上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證裝置，通過(guò)將電壓探頭放置在規(guī)定位置處，通過(guò)任意波形發(fā)生器向所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的一端輸入任意波形的電壓信號(hào)，通過(guò)示波器采集感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與校準(zhǔn)pcb板微帶線上的第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，根據(jù)采集到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，并根據(jù)所述第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓和第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓對(duì)校準(zhǔn)因子進(jìn)行校驗(yàn)，能夠提高用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)的校準(zhǔn)因子的精確度，從而提高時(shí)域電壓測(cè)量精確度。

任意波形發(fā)生器應(yīng)用于校準(zhǔn)驗(yàn)證部分，給所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的其中一端輸入任意的波形?？稍O(shè)置所述任意波形發(fā)生器內(nèi)部阻抗與采集裝置(即所述示波器)的內(nèi)部阻抗相匹配，例如，當(dāng)示波器采集通道的內(nèi)部阻抗為50ω時(shí)，任意波形發(fā)生器的內(nèi)部阻抗也為50ω。給所述校準(zhǔn)pcb板微帶線輸入的波形可以是方波、三角波或者鋸齒波等波形。

示波器在系統(tǒng)驗(yàn)證部分作為信號(hào)的采集。所述示波器的其中一個(gè)通道與所述電壓探頭連接來(lái)讀取所述電壓探頭所采集到的電壓波形，所述通道的內(nèi)部阻抗設(shè)為50ω，該電壓波形用于還原被測(cè)電壓，該還原的被測(cè)電壓作為第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓；與此同時(shí)，所述示波器的另一個(gè)通道同樣設(shè)定內(nèi)部阻抗為50ω，并連接所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的另一端，監(jiān)測(cè)校準(zhǔn)pcb板微帶線上的電壓，該電壓波形作為第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，與第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓對(duì)比后來(lái)驗(yàn)證所述校準(zhǔn)因子的正確性。

可選地，還可包括夾具、支架和樣品臺(tái)。在一個(gè)實(shí)施例中，在使用所述任意波形發(fā)生器輸入電壓信號(hào)前，可將所述電壓探頭固定在所述夾具上，并把安裝了所述電壓探頭的夾具固定在所述支架上，使所述電壓探頭與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線垂直；將所述校準(zhǔn)pcb板微帶線固定在所述樣品臺(tái)上；調(diào)整所述樣品臺(tái)，使得所述電壓探頭底端中心的投影落在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上。進(jìn)一步地，為了提高測(cè)量精確度，可調(diào)整所述樣品臺(tái)，使得所述電壓探頭底端的平面與校準(zhǔn)pcb微帶線平面平行，所述電壓探頭底端中心的投影在校準(zhǔn)pcb板微帶線的中心處，并且使所述電壓探頭底端與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線表面的距離為1毫米(誤差可控制在0.1mm)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述夾具固定在支架上后，所述支架在水平方向和垂直方向上可調(diào)。當(dāng)所述電壓探頭中心投影在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的中心時(shí)，在固定高度下，探頭感應(yīng)到的電場(chǎng)最強(qiáng)，最適合用于校準(zhǔn)探頭。上述電壓探頭、夾具、支架和樣品臺(tái)等器件的實(shí)施例可與時(shí)域電壓測(cè)量裝置的實(shí)施例中對(duì)應(yīng)的器件的實(shí)施例相同，此處不再贅述。

在實(shí)際應(yīng)用中，可先通過(guò)上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)裝置獲取校準(zhǔn)因子，再通過(guò)本實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證裝置對(duì)獲取的校準(zhǔn)因子進(jìn)行校準(zhǔn)驗(yàn)證，若驗(yàn)證成功，表示校準(zhǔn)因子符合實(shí)際條件，可將校準(zhǔn)因子用于時(shí)域電壓測(cè)量裝置中進(jìn)行時(shí)域電壓測(cè)量；若驗(yàn)證失敗，表示校準(zhǔn)因子不符合實(shí)際條件，可通過(guò)上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)裝置重新獲取校準(zhǔn)因子。這樣，能夠獲得更高的測(cè)量精確度。

如圖8所示，本實(shí)施例提供一種時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證方法，可包括以下步驟：

s301，固定所述校準(zhǔn)pcb板微帶線和所述電壓探頭的相對(duì)位置，在向所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上輸入校準(zhǔn)板級(jí)射頻電壓時(shí)，將所述電壓探頭放置在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的上方，使所述電壓探頭底端中心的投影落在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上，且所述電壓探頭與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線垂直；

s302，通過(guò)任意波形發(fā)生器向所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的一端輸入任意波形的電壓信號(hào)；

s303，通過(guò)所述電壓探頭利用電場(chǎng)耦合感應(yīng)出由所述電壓信號(hào)在所述校準(zhǔn)pcb板微帶線周圍產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；

s304，將示波器的第一通道與所述電壓探頭的輸出端連接，通過(guò)所述第一通道采集電壓探頭輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；

s305，將所述示波器的第二通道與所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的另一端連接，通過(guò)所述第二通道采集所述校準(zhǔn)pcb板微帶線上的第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓；

s306，通過(guò)計(jì)算機(jī)根據(jù)所述示波器采集到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，并根據(jù)所述第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓和第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓對(duì)校準(zhǔn)因子進(jìn)行校驗(yàn)；其中，所述校準(zhǔn)因子用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)。

上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證方法，通過(guò)將電壓探頭放置在規(guī)定位置處，通過(guò)任意波形發(fā)生器向所述校準(zhǔn)pcb板微帶線的一端輸入任意波形的電壓信號(hào)，通過(guò)示波器采集感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與校準(zhǔn)pcb板微帶線上的第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，根據(jù)采集到的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)計(jì)算第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，并根據(jù)所述第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓和第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓對(duì)校準(zhǔn)因子進(jìn)行校驗(yàn)，能夠提高用于對(duì)待測(cè)pcb板微帶線的待測(cè)板級(jí)射頻電壓進(jìn)行測(cè)量校準(zhǔn)的校準(zhǔn)因子的精確度，從而提高時(shí)域電壓測(cè)量精確度。

本實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證方法可基于上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證裝置實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，可先通過(guò)上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)方法獲取校準(zhǔn)因子，再通過(guò)本實(shí)施例的時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)驗(yàn)證方法對(duì)獲取的校準(zhǔn)因子進(jìn)行校準(zhǔn)驗(yàn)證，若驗(yàn)證成功，表示校準(zhǔn)因子符合實(shí)際條件，可將校準(zhǔn)因子用于時(shí)域電壓測(cè)量方法中進(jìn)行時(shí)域電壓測(cè)量；若驗(yàn)證失敗，表示校準(zhǔn)因子不符合實(shí)際條件，可通過(guò)上述時(shí)域電壓測(cè)量校準(zhǔn)方法重新獲取校準(zhǔn)因子。這樣，能夠進(jìn)一步獲得更高的測(cè)量精確度。

在一個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)如下公式計(jì)算第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓：

vmk(t)＝ifft[fmk(ω)](5)

其中，

fmk(ω)＝fm(ω)·k(ω)(6)

fm(ω)＝fft[vm(t)](7)

式中，vm(t)為所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，vmk(t)為所述第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓，k(ω)為校準(zhǔn)因子。

若所述第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓與所述第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓的差值小于預(yù)設(shè)的閾值，判定校驗(yàn)成功，可將所述校準(zhǔn)因子代入公式(2)中進(jìn)行計(jì)算，得到所述待測(cè)板級(jí)射頻電壓的時(shí)域波形；反之，判定校驗(yàn)失敗，則重新計(jì)算所述校準(zhǔn)因子。

值得一提的是，校準(zhǔn)部分、校準(zhǔn)驗(yàn)證部分及測(cè)量部分中所述電壓探頭與pcb板微帶線(包括所述校準(zhǔn)pcb板微帶線和所述待測(cè)pcb板微帶線)的位置應(yīng)盡量保持一致。一致性越好，測(cè)量準(zhǔn)確度越高。

圖9為一個(gè)典型測(cè)量所得s21的參數(shù)，即所述校準(zhǔn)因子k(ω)。圖10(a)和圖10(b)分別為校準(zhǔn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)中所述電壓探頭的輸出電壓和根據(jù)該輸出電壓計(jì)算還原得到的第一校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓。圖10(c)為實(shí)際測(cè)得的板級(jí)射頻電壓，即第二校準(zhǔn)驗(yàn)證電壓。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。