本發(fā)明屬于待測設(shè)備散射參數(shù)的感應(yīng)耦合式測量領(lǐng)域，具體涉及一種使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)在線測量裝置及畸變補償方法。

背景技術(shù)：

1、寬頻信號的感應(yīng)耦合式非接觸通訊技術(shù)被廣泛應(yīng)用在電力線通信(plc)、電磁兼容測試、設(shè)備故障非接觸/在線診斷、局部放電(pd)監(jiān)測等領(lǐng)域。其中，感應(yīng)耦合式設(shè)備，諸如電感耦合器、大電流注入探頭、檢測探頭、高頻電流傳感器(hfct)、羅戈夫斯基線圈等，被采用來進行非接觸信號通訊，可避免測量儀器與待測設(shè)備(dut)之間的直接電氣連接，有利于保護設(shè)備及操作人員，并實現(xiàn)設(shè)備和系統(tǒng)散射參數(shù)的帶電測量。然而，感應(yīng)耦合式設(shè)備被視為一種射頻變壓器，通過這些設(shè)備傳輸?shù)男盘柎嬖陲@著畸變，這對dut的散射參數(shù)測量造成不利影響。因此，有必要研究畸變形成機理并對畸變進行補償。

2、傳統(tǒng)的感應(yīng)耦合式散射參數(shù)測量主要采用雙耦合器配置，其中一個耦合器用于注入信號，一個耦合器用于接收信號。傳統(tǒng)的感應(yīng)耦合式雙耦合器散射參數(shù)測量裝置存在成本高、探頭間電磁干擾等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)在線測量裝置及畸變補償方法，提出的使用單耦合器的散射參數(shù)在線測量方案，可降低成本并避免電磁干擾問題，提出的針對單耦合器的信號畸變補償方案，可使通過在線原位測量的散射參數(shù)與通過離線測量的散射參數(shù)等效。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)在線測量裝置，包括：信號處理系統(tǒng)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀vna、感應(yīng)式耦合器和限位絕緣柱；

4、所述信號處理系統(tǒng)通過miniusb電纜與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀vna建立通訊連接，控制矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀vna實施測量，傳輸并處理測量的數(shù)據(jù)；

5、所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀vna通過n型連接器連接所述感應(yīng)式耦合器，并將掃頻式正弦激勵信號注入所述感應(yīng)式耦合器以測量待測設(shè)備dut的散射參數(shù)；

6、所述限位絕緣柱被套裝在電源線上，用于限定所述感應(yīng)式耦合器的位置，使電源線穿過感應(yīng)式耦合器耦合窗口的中心；其中，所述電源線用于連接所述待測設(shè)備dut和供電電源。

7、本發(fā)明還提供了一種使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)畸變補償方法，應(yīng)用所述的使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)在線測量裝置實現(xiàn)，包括以下步驟：

8、根據(jù)測量裝置連接線路；

9、將測量裝置進行二端口網(wǎng)絡(luò)化表征；

10、測量耦合器與待測設(shè)備整體的散射參數(shù)；

11、基于測量的耦合器與待測設(shè)備整體的散射參數(shù)以及二端口網(wǎng)絡(luò)化表征的測量裝置，獲取耦合器端口電壓和端口電流；

12、測量基于專用夾具和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀vna測量耦合器的散射矩陣；

13、將所述散射矩陣轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)移矩陣；

14、基于所述耦合器端口電壓和端口電流以及所述轉(zhuǎn)移矩陣，獲取待測設(shè)備端口電壓和端口電流；

15、基于所述待測設(shè)備端口電壓和端口電流，獲取待測設(shè)備輸入阻抗；

16、基于所述待測設(shè)備輸入阻抗，獲取待測設(shè)備實際散射參數(shù)，完成畸變補償。

17、優(yōu)選的，獲取耦合器端口電壓和端口電流的方法包括：

18、

19、其中，vs、z0分別表示矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的源電壓和參考阻抗，s11為待測系統(tǒng)整體的散射參數(shù)。

20、優(yōu)選的，將所述散射矩陣轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)移矩陣的方法為：

21、

22、其中，sp11和sp22分別分別耦合器兩端的回波損耗，sp12和sp21表示耦合器的插入損耗，z0表示50ω參考阻抗。

23、優(yōu)選的，獲取待測設(shè)備端口電壓和端口電流的方法包括：

24、

25、其中，vdut和idut分別表示待測設(shè)備的端口電壓和端口電流，tp-1表示tp的逆矩陣。

26、優(yōu)選的，獲取待測設(shè)備輸入阻抗的方法包括：

27、

28、優(yōu)選的，基于所述待測設(shè)備輸入阻抗，獲取待測設(shè)備實際散射參數(shù)，完成畸變補償?shù)姆椒òǎ?/p>

29、

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

31、本發(fā)明提出一種基于單耦合器的散射參數(shù)在線測量方案，可降低成本、避免雙耦合器配置中耦合器之間的相互電磁干擾，并實現(xiàn)散射參數(shù)的原位在線測量。而不是實際效用有限的非接觸測量。此外，本發(fā)明提出信號通過耦合器傳輸導(dǎo)致的畸變補償方案，使基于耦合器在線原位測量的散射參數(shù)與通過連接器離線測量的散射參數(shù)等效。

1.一種使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)在線測量裝置，其特征在于，包括：信號處理系統(tǒng)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀vna、感應(yīng)式耦合器和限位絕緣柱；

2.一種使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)畸變補償方法，其特征在于，應(yīng)用權(quán)利要求1所述的使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)在線測量裝置實現(xiàn)，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)畸變補償方法，其特征在于，獲取耦合器端口電壓和端口電流的方法包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)畸變補償方法，其特征在于，將所述散射矩陣轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)移矩陣的方法為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)畸變補償方法，其特征在于，獲取待測設(shè)備端口電壓和端口電流的方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)畸變補償方法，其特征在于，獲取待測設(shè)備輸入阻抗的方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)畸變補償方法，其特征在于，基于所述待測設(shè)備輸入阻抗，獲取待測設(shè)備實際散射參數(shù)，完成畸變補償?shù)姆椒òǎ?/p>
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種使用單感應(yīng)式耦合器的散射參數(shù)在線測量裝置及畸變補償方法，涉及待測設(shè)備散射參數(shù)的感應(yīng)耦合式測量領(lǐng)域，裝置包括：信號處理系統(tǒng)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA、感應(yīng)式耦合器、限位絕緣柱、待測設(shè)備DUT及供電電源；信號處理系統(tǒng)通過miniUSB電纜與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA建立通訊連接，控制矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA實施測量，傳輸并處理測量的數(shù)據(jù)；矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA通過N型連接器連接感應(yīng)式耦合器，并將掃頻式正弦激勵信號注入感應(yīng)式耦合器以測量待測設(shè)備DUT的散射參數(shù)；限位絕緣柱被套裝在電源線上，用于限定感應(yīng)式耦合器的位置，使電源線穿過感應(yīng)式耦合器耦合窗口的中心；供電電源用于為待測設(shè)備DUT供電。

技術(shù)研發(fā)人員：常開興,王立欣,張剛
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6