(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210707605.9 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市太白南路2号 (72)发明人 赵伟　郭钊　张涛　顾航　 (74)专利代理 机构 陕西电子 工业专利中心 61205 专利代理师 陈宏社　王品华 (51)Int.Cl. G01R 31/58(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种传输线校准件的长度优化方法 (57)摘要 本发明提出了一种传输线校准件的长度优 化方法， 用于解决现有技术中存在的过于依赖经 验， 以及公开的传输线 校准件长度设计结果难以 直接用于其他介质材料上的技术问题， 实现步骤 为： 1)对待测件的频率范围进行划分； 2)计算传 输线校准件与直通校准件的相对长度； 3)根据最 大加工能力作长度判断； 4)计算待测件 频率范围 上的传输线校准件初始长度； 5)构建目标函数； 6)获取传输线 校准件初始长度的优化结果。 本发 明通过模拟数据和算法迭代对传输线校准件的 长度作优化， 减小了传输线 校准件长度对于矢量 网络分析仪测量结果精度的影 响， 并且适用于各 种介质材 料下传输线校准件长度的优化。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 115061069 A 2022.09.16 CN 115061069 A 1.一种传输线校准件的长度优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)对待测件的频率范围进行划分： 在待测件的频率范围[fstart,fend]内选取M个频率点， 以θ～(180 ‑θ )度为传输线校准件 与直通校准件相位差的变化间隔， 对[fstart,fend]进行划分， 得到N个均包含Q个频率点的频 率子区间， 其中20 °≤θ ≤70°， M＝N×Q， N≥2， fstart、 fend分别为频率范围的起始频率、 终止频 率， 直通校准件是长度为 l0的传输线校准件； (2)计算每 个频率点fn处传输线校准件与直 通校准件的相对长度： 计算每个 频率子区间的首个频率点组成的频率点集合F＝{f1,f2,...,fn...,fN}中每个 频率点fn处传输线校准件与直通校准件的相对长度， 得到相对长度集合 其中： 其中， εeff表示无耗传输线校准件的有效介电常数； (3)对第一个频率子区间上的传输线校准件长度与传输线校准件介质材料下的最大加 工长度进行比较： 将直通校准件的长度l0分别与 中的每个长度相加， 令 并判断第一个频率子 区间上的传输线校准件长度l1与传输线校准件介质材料下的最大加工长度lmax是否满足l1 ＞lmax， 若是， 令l1＝lmax， 并执行步骤(4)； 否则， 得到N个频率子区间的传输线校准件初始长 度集合L＝{l1,l2,...,ln,...,lN}， 执行步骤(5)； (4)计算待测件频率范围上的传输线校准件初始长度： 当长度为lmax的传输线校准件与直通校准件的相位差为150度时， 计算得到频率点 f′start， 并将lmax作为待测件频率范围[fstart,f′start]上的传输线校准件长度， 在待测件频率 范围[f′start,fend]上重新划分等间隔 的频率子区间， 得到N ‑1个均包含Q个频率点的频率子 区间， 然后计算每个频率子区间的首个频率点组成的频率点集合F ′＝{f′2,f′3,...,f ′n...,f′N}中每个频率点f ′n处传输线 校准件与直通校准件的相对长度， 再将直通校准件的 长度l0分别与传输线校准件的相对长度相加， 相加后的传输线校准件长度与最大能力线长 组成了传输线校准件的初始长度集 合L＝{l1,l2,...,ln,...,lN}； (5)构建目标函数： 通过计算传输线校准件的长度li在M个频率点处的最大误差 进而构建目标函数 Serror： 其中， ∑表示求和操作， min( ·)表示取最小值操作， 表示每个传输线校准件长度li 上的最小 有效相位差， i ＝0,1,...,I,I＝N； (6)获取传输线校准件初始长度的优化结果：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115061069 A 2(6a)初始优化次数为t， 最大优化次数为T， 1≤T≤10， 并令t＝0； (6b)基于传 输线校准件的初始长度集合L， 通过参数可调的算法， 计算Serror输出值最小 时所对应的传输线校准件的长度； (6c)基于(6b)中确定的传输线校准件长度， 通过数据生成模型产生传输线校准件的测 试数据以及待测件的真值和 测试数据； (6d)利用传输线校准件的测试数据进行MTRL算法校准， 得到矢量网络分析仪的误差 值， 再通过误差值对待测件的测试数据做误差修正， 得到待测件误差修正后散射参数 的估 计值； (6e)判断待测件误差修正后散射参数的估计值与真值之间的相对误差是否小于预设 的阈值ξ， 若是， 得到传输线校准件初始长度的优化结果 否则令t＝t+ 1， 更新传输线校准件的初始长度集 合L和算法参数， 执 行步骤(6b)， 其中0＜ ξ ≤ 5％。 2.根据权利要求1所述一种传输线校准件的长度优化方法， 其特征在于， 步骤(1)中所 述的包含Q个频率 点的频率子区间的个数N的计算公式为： 其中fstart、 fend分别表示计算传 输线校准件长度时的频率范围的起始 频率和终止频率， lg表示以10为底的对数函数， θ与所划分的频率子区间数量 N成反比。 3.根据权利要求1所述一种传输线校准件的长度优化方法， 其特征在于， 步骤(2)中所 述的直通校准件的长度为 l0， 基于测试端口 的电磁耦合、 高次模以及加工条件设计得到 。 4.根据权利要求1所述一种传输线校准件的长度优化方法， 其特征在于， 步骤(5)中所 述的每个传输线校准件li上的最小 有效相位差 其计算公式为： 其中， 表示传输线校准件的长度li与lj之间的差值， j＝0,1,...,J,J＝N,j≠i， γ表 示[fstart,fend]上传输线校准件的传播常数， arcsi n表示反正弦函数。 5.根据权利要求1所述一种传输线校准件的长度优化方法， 其特征在于， 步骤(6b)中所 述的计算Serror输出值最小时所对 应的传输线校准件的长度， 采用参 数可调的粒子群优化算 法、 差分进化 算法或模拟退火算法。 6.根据权利要求1所述一种传输线校准件的长度优化方法， 其特征在于， 步骤(6c)中所 述的数据生成模型， 包括系统误差网络、 随机误差网络、 MTRL校准件三个子模块， 通过集总 参数元件、 有限长度的传输线以及数据文件互相组合模拟矢量网络 分析仪中的系统误差网 络， 使用长度服 从正态分布的传输线模拟产生随机误差网络， 将模拟的系统误差网络、 随机 误差网络分别与传输线校准件和待测件的散射参数级联， 得到传输线校准件的测试数据以 及待测件的真值和 测试数据。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115061069 A 3