一种谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法的制作方法

本发明涉及射频测量，具体涉及一种谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法。

背景技术：

1、在进行长时间、不间断的材料电磁参数自动化测试过程中，测试设备矢量网络分析仪内部有源器件（如本振源、接收机、混频器）持续发热以及环境温度波动，会导致仪器内部温度发生缓慢变化。这种温度变化会引发散射参数测量曲线的基线漂移，即在远离被测器件谐振频率的频带区间内，原本应平坦的底噪呈现出慢变的、非线性的弯曲或偏移。该基线漂移严重畸变了真实的谐振曲线形态，进而对后续基于谐振特性（如谐振峰幅值、半高宽、品质因数等）的材料参数反演造成显著的精度损失。现有技术中，为了抑制温度漂移对测量结果的影响，通常采用以下三种方法，但它们各自存在明显的缺点：

2、1.延长预热时间。即开机后等待数十分钟甚至数小时，待矢量网络分析仪内部达到热平衡后再开始测试。该方法仅能减小开机初期的快速漂移，但无法消除连续长时间测试中因环境温度缓慢波动引起的持续性漂移；同时，过长的预热等待严重降低了测试效率，不适用于高吞吐量的自动化生产测试场景。

3、2.定期执行硬件校准。每隔一小时重新进行一次全双端口solt校准。该方法虽然能够暂时恢复测量基准，但频繁的中断会破坏测试的连续性。

4、3.简单直流偏移扣除。即取谐振峰两侧若干频点幅值的平均值作为基线常数，从全频段数据中减去。该方法无法拟合实际中常见的非线性、弯曲型漂移曲线，对于不对称或s形漂移形态，校正后反而会引入新的畸变，甚至使谐振峰参数提取误差进一步放大。

5、因此，现需一种在不中断矢量网络分析仪连续测试、不依赖任何外部温度传感器或额外硬件校准操作的情况下，直接从已采集的散射参数的数据中，精确识别并分离由温度变化引起的非线性基线漂移成分，对谐振曲线进行保形校正的谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决矢量网络分析仪在连续测试过程中，因温度变化导致谐振曲线发生非线性基线漂移从而影响测量精度的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法，具体包括以下步骤：

4、s1，获取原始散射参数测量数据并对原始散射参数测量数据进行预处理，得到去噪后的散射参数测量曲线。

5、s2，从去噪后的散射参数测量曲线中识别并提取基线参考数据点，得到基线参考点集合。

6、s3，基于最小二乘法对基线参考点集合进行三次多项式拟合，获取拟合基线。

7、s4，根据去噪后的散射参数测量曲线和拟合基线，计算得到校正后的散射参数。

8、进一步地，步骤s1具体包括如下步骤：

9、s1.1，通过矢量网络分析仪获取表征被测器件谐振响应的散射参数：

10、；

11、其中，是经矢量网络分析仪测量得到的原始散射参数，是无干扰的纯净散射参数，是由温度导致的慢变基线热漂移，是随机噪声，是矢量网络分析仪扫描的频率点集合，，是频率点索引，是频率点数量。

12、s1.2，对被测器件的原始散射参数测量数据进行滤波处理，得到去噪后的散射参数测量曲线：

13、。

14、进一步地，步骤s2具体为，从去噪后的散射参数测量曲线中识别非谐振区域，提取非谐振区域中的频率点及对应的散射参数值，得到基线参考点集合。

15、进一步地，非谐振区域的识别方式包括：

16、在被测器件的谐振频率范围已知的情况下，将谐振频率范围向两侧各扩展预设保护带宽，得到保护区间，将保护区间之外的区域作为非谐振区域。

17、在被测器件的谐振频率范围未知的情况下，对去噪后的散射参数测量曲线求一阶或二阶导数，识别出曲率变化剧烈的区域作为谐振区域，其余区域作为非谐振区域。

18、进一步地，基线参考点集合具体为，其中，是第个基线参考数据点的频率值，是第个基线参考数据点的散射参数值，，是基线参考数据点的总数，且。

19、进一步地，步骤s3具体包括如下步骤：

20、s3.1，构建拟合基线的三次多项式函数：

21、；

22、其中，为频率值，，，，是待拟合系数，采用三次多项式函数对基线参考数据点进行最小二乘拟合，对每个基线参考数据点的残差定义为：

23、；

24、其中，是第个基线参考数据点的残差，最小二乘法的目标是使残差平方和最小：

25、；

26、s3.2，构建范德蒙德矩阵：

27、；

28、令系数向量，令观测向量，，基于系数向量和观测向量构建正规方程：

29、；

30、对系数向量进行求解，得到使残差平方和最小的系数向量的最优解：

31、；

32、s3.3，将系数向量中拟合系数的值代入拟合基线的三次多项式函数，得到拟合基线。

33、进一步地，步骤s4具体为，根据去噪后的散射参数测量曲线与拟合基线，对频率范围内的各频率点分别进行散射参数校正，公式如下：

34、；

35、其中，是矢量网络分析仪扫描的第个频率点，是频率点对应的校正后的散射参数值，是去噪后的散射参数测量曲线中，频率点对应的散射参数值,是拟合基线中频率点对应的散射参数值。

36、本发明具有如下有益效果：

37、本发明无需任何额外硬件或人工干预，能够在不依赖额外硬件校准、不中断测试流程的前提下，利用散射参数幅度数据的二阶导数或曲率特征，自动判断出受谐振影响较小的频点，即基线候选区域，避免谐振信号混入漂移拟合过程，确保参考点的纯净性。通过最小二乘法对基线参考点进行拟合，准确捕捉温度引起的慢变、非线性弯曲形态，同时防止高阶过拟合。将原始散射参数经去噪预处理后，在全频段内减去拟合得到的基线曲线，得到校正后的纯净谐振曲线，保留谐振峰的幅值、带宽等特征不变。

1.一种谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法，其特征在于，步骤s1具体包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法，其特征在于，步骤s2具体为，从去噪后的散射参数测量曲线中识别非谐振区域，提取非谐振区域中的频率点及对应的散射参数值，得到基线参考点集合。

4.根据权利要求3所述的一种谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法，其特征在于，所述非谐振区域的识别方式包括：

5.根据权利要求3所述的一种谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法，其特征在于，所述基线参考点集合具体为，其中，是第个基线参考数据点的频率值，是第个基线参考数据点的散射参数值，，是基线参考数据点的总数，且。

6.根据权利要求1所述的一种谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法，其特征在于，步骤s3具体包括如下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种谐振模式自适应热漂移基线跟踪与校正算法，其特征在于，步骤s4具体为，根据去噪后的散射参数测量曲线与拟合基线，对频率范围内的各频率点分别进行散射参数校正，公式如下：