[发明专利]RF校准装置和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及校准技术的领域，并且涉及与RF测量装置一起使用的校准方法和系统。

背景技术

校准是任何测量技术中的一种重要处理：校准精度越高，则测量结果就越好，即，测量系统对于小测量变化的灵敏度越高。

RF校准过程旨在校正测量误差，因而确保正确地记录被测装置(DUT)的响应。根据指定类型的常规技术，经常使用包括信号发送机/接收机的矢量网络分析器(VNA)；当校准负载连接到VNA的适当信号端口时，测量该校准负载，每次将要进行校准时就执行这种连接。校准装置包括一组校准负载或具有已知负载的端子。校准包括(手动地或自动地)在校准负载之间切换，以针对这些负载中的每一个顺序地测量VNA的响应，并且通过这样来确定信号发送/接收面和DUT连接面之间的信号传播受到这些平面之间的信号发送介质多大的影响。在完成校准过程后，使用DUT来替换校准装置。

美国专利5,434,511和美国专利6,914,436说明了所指定类型的校准处理的一些示例。

发明内容

在本领域中，需要促进RF校准处理，使得一方面能够得到更高精度的校准处理，另一方面能够消除或者至少显著减少在校准装置和DUT(被测装置)之间进行替换的必要。对于各种应用(例如，不允许测量装置的频繁断开和/或不允许接入测量装置的那些应用)来说，后一个特点是非常重要的。

本发明通过提供一种新颖的RF校准方法和系统解决了上述问题，该RF校准方法和系统允许立即将信号发送/接收面传输到测量装置的输入面(即，连接到测量装置的平面)，并且还能够将测量装置的输入面传输到传感器测量面或者传感器支持电路测量面。通过使用具有已知反射系数(即，负载或已知(经预先测试的)负载的端子)的校准装置并将这种校准装置与测量装置集成起来而实现本发明。

本发明可以与将要被校准的测量单元阵列(即，包括超过一个测量单元(通常是至少两个这种测量单元))一起使用。就此而言，本发明还使得能够考虑测量期间的测量单元(探测阵列)之间的串扰的影响。

根据本发明的一个广义方面，提供了一种测量装置，该测量装置被配置为能够经由至少一个RF端口连接而连接至分析器单元，该测量装置包括至少一个测量单元和至少一个校准和控制单元，所述至少一个校准和控制单元连接至所述至少一个测量单元，并且与所述至少一个测量单元集成在一起，所述校准和控制单元被配置为使得所述至少一个测量单元中的每一个能够经由至少一个RF连接器而连接到所述分析器单元，所述校准和控制单元包括分别与具有已知RF反射系数的多个校准负载相关联的多个端子，并且包括包含指示所述RF反射系数的记录数据和指示所述校准和控制单元的RF传输系数的记录数据的存储器装置，从而使得在所述至少一个测量单元保持与所述校准和控制单元集成在一起的同时能够计算所述至少一个测量单元中的每一个的RF响应。

由于所述校准和控制单元与所述测量单元集成在一起，因此可以在任何期望的时间(例如，连续地或周期性地)执行对所述测量单元的(所述RF响应的)校准处理。

所述校准单元包括控制器装置和可控操作开关，该可控操作开关使得所述多个端子和所述至少一个测量单元中的每一个都能够选择性地连接至所述分析器单元(所述分析器单元的网络分析器)。所述校准和控制单元的所述控制器装置可以连接至所述分析器单元的控制器。

所述测量装置可以包括两个或更多个测量单元，各个测量单元经由一个或更多个RF连接器而连接至所述校准和控制(CPC)单元；并且所述测量装置可以包括超过一个CPC单元。在后一种情况下，各CPC单元都与所述RF端口连接中相应的一个关联起来。

在本发明的一些实施方式中，所述CPC单元被包含在具有RF罩的壳体内。这为所述CPC单元提供了机械强度和电磁抗扰。

所述CPC单元可以包括超过一个可操作以提供多个校准负载的开关。所述存储器装置可以存储表征所述多个校准负载的数据。表征所述校准负载的数据可以包括指示所述校准负载的值对一个或更多个环境条件的依赖性的数据。所述存储器装置可以存储表征所述CPC单元的数据；所述数据可以类似地包括指示所述校准和控制单元的响应对环境条件的依赖性的数据。在一些其它实施方式中，所述存储器装置(还)可以存储表征所述测量单元的数据；所述数据可以包括针对所述CPC单元与所述测量单元之间的RF信号传播的RF校准数据，并且还可以包括指示所述测量单元的响应对一个或更多个环境条件的依赖性的数据。

因此，可以在所述测量装置中设置用于感测环境条件的一个或更多个传感器。