一文讓你掌握三大網(wǎng)分校準(zhǔn)技能！

2017-06-30 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

這個是不一定需要的,盡量將每次校準(zhǔn)的state存入VNA,名字最好為校準(zhǔn)狀態(tài),例如頻率范圍,輸入激勵功率等。如果有新的測試項(xiàng)目,但是它的測試條件和已有狀態(tài)相似,且load state后,檢查校準(zhǔn)狀態(tài)良好,就可用使用以前的校準(zhǔn)狀態(tài),而不需要重新校準(zhǔn)。將校準(zhǔn)state保存并調(diào)用的好處在于:Calibration Kit也是有使用壽命的,多次的校準(zhǔn),會使得校準(zhǔn)件多次和校準(zhǔn)電纜接觸,可能污染校準(zhǔn)件,使得校準(zhǔn)件特性發(fā)生改變,影響下一次校準(zhǔn)。盡量養(yǎng)成如下習(xí)慣:將網(wǎng)絡(luò)分析儀的port不用的時(shí)候加上防塵套;對測試電纜進(jìn)行標(biāo)號,使得VNA每個port盡可能固定連接某個電纜;對測試電纜不用時(shí),也需要加上防塵套; 盡量不用很臟的測試電纜等。

VNA的校準(zhǔn)是精確測量前必要的準(zhǔn)備

以單端口DUT測量為例,測試模型參考o(jì)ne port error model。

由于VNA的輸出和DUT的待測輸入一般都存在中間過渡件/連接件,使得理想網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試平面和DUT的待測平面間出現(xiàn)了一個誤差網(wǎng)絡(luò)。對于單端口誤差模型,有三個誤差項(xiàng)。為了求解三個誤差項(xiàng),由線性矩陣?yán)碚?需要建立三個不相關(guān)的方程來求解,校準(zhǔn)的原理就是建立這三個方程。

通過在測試面加入三個已知特性的校準(zhǔn)件,例如開路件,反射系數(shù)理論上為1,短路件,反射系數(shù)理論上為-1,負(fù)載件反射系數(shù)理論上為0。通過VNA測量這三個校準(zhǔn)件,得到實(shí)際測量結(jié)果。也就得到包含三個誤差模型的線性方程,通過求解就能得到三個誤差項(xiàng)。在后續(xù)的測量中,在直接獲得的測試結(jié)果中,先通過數(shù)學(xué)運(yùn)算,消除三個誤差項(xiàng)帶來的影響,顯示給用戶的就是校準(zhǔn)后DUT的特性。

當(dāng)然兩端口誤差模型更加復(fù)雜,分為正向和反向,正向具有6個誤差項(xiàng),反向也有6個誤差項(xiàng),總共有12個誤差項(xiàng)需要求解,求解方法可用參考“RF Measurement of Die and Packages”

當(dāng)然一般網(wǎng)絡(luò)分析儀提供的二端口矢量校準(zhǔn)方法為SOLT,通過單端口的分析,其實(shí)校準(zhǔn)件的本質(zhì)是建立誤差模型方程,選擇不同已知反射系數(shù)的校準(zhǔn)件,就得到了很多不同的校準(zhǔn)方法,例如LRM,LRRM,TRL等等。

當(dāng)然校準(zhǔn)的本質(zhì)也是去嵌入(De-embedding)的過程,去嵌入的本質(zhì)是得到誤差網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù),通過轉(zhuǎn)換到T參數(shù),運(yùn)用級聯(lián)運(yùn)算進(jìn)行消除。去嵌入還能夠消除非傳輸線網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù),應(yīng)用也比校準(zhǔn)廣泛。

實(shí)際校準(zhǔn)的方法:

盡管一般VNA的User Guider上都有儀器校準(zhǔn)的方法,但是還有很多細(xì)節(jié)需要注意的:

1、設(shè)定測試參數(shù)

選擇測試頻率范圍:一般的頻率范圍要稍微大于測試指標(biāo)規(guī)定的范圍,選擇VNA Port激勵功率,對于無源器件,可以選擇稍微大的激勵功率,例如0dBm,但是對于測試Amplifier等小信號器件,一般激勵信號要小于器件的 1dB壓縮點(diǎn),對于Power Amplifier等大功率器件,需要減小VNA的輸入信號功率,同時(shí)要在PA的輸出和VNA的輸入間加入衰減器。但是過分減小VNA的輸入信號功率,可能會使得S11和S22測量誤差增大。如果對于多端口VNA,還需要選擇測試port。

2、選擇校準(zhǔn)件,選擇校準(zhǔn)方法,通過儀器校準(zhǔn)的Guide完成校準(zhǔn)

每個公司都有不同的規(guī)格的校準(zhǔn)件,例如N型的,SMA型的,這個在校準(zhǔn)之前一定要選擇好,這個是因?yàn)閺S家提供的校準(zhǔn)件,開路短路負(fù)載等也不是理想的反射系數(shù) 分別為1,-1和0。同公司的VNA中會定義校準(zhǔn)件,將校準(zhǔn)件的特性預(yù)先存入VNA,以便校準(zhǔn)時(shí)求解誤差方程。因此,如果校準(zhǔn)件選擇不當(dāng),校準(zhǔn)的意義也就沒有了。

在校準(zhǔn)過程中,顯示format對于校準(zhǔn)是沒有影響的,可用選擇顯示S11或者S21,顯示可用為VSWR或者Smith Chart,這個不影響校準(zhǔn)。已SOLT為例,首先進(jìn)行單端口校準(zhǔn),分別將開路短路負(fù)載加至VNA的port1和port2,按照儀器指示進(jìn)行完成校準(zhǔn),再連接Thru件,完成直通校準(zhǔn)。

3、校準(zhǔn)結(jié)果檢查

這一步不是必須的,但個人覺得作為一個優(yōu)秀的射頻工程師,這一步是至關(guān)重要的。

開路校準(zhǔn)特性的檢查:校準(zhǔn)完成后,將開路件取下,顯示S11和S22的Smith Chart,良好的校準(zhǔn)使得測試顯示曲線在整個測量頻率范圍內(nèi)都在Smith Chart的開路點(diǎn)。負(fù)載校準(zhǔn)特性的檢查:校準(zhǔn)完成后,將測試端口連接負(fù)載件,測試S11和S22的Smith Chart,良好的校準(zhǔn)使得測試曲線在整個測量頻率范圍內(nèi)都在Smith Chart的中心點(diǎn)。

直通檢查:校準(zhǔn)完成后,將兩端口連接Thru件,測試S12或者S21的dB曲線,良好的校準(zhǔn)使得測試曲線在整個頻率范圍內(nèi)平坦,且都在0dB。

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