一文讓你掌握三大網分校準技能！

2017-06-30 by:CAE仿真在線來源:互聯網

這個是不一定需要的,盡量將每次校準的state存入VNA,名字最好為校準狀態,例如頻率范圍,輸入激勵功率等。如果有新的測試項目,但是它的測試條件和已有狀態相似,且load state后,檢查校準狀態良好,就可用使用以前的校準狀態,而不需要重新校準。將校準state保存并調用的好處在于:Calibration Kit也是有使用壽命的,多次的校準,會使得校準件多次和校準電纜接觸,可能污染校準件,使得校準件特性發生改變,影響下一次校準。盡量養成如下習慣:將網絡分析儀的port不用的時候加上防塵套;對測試電纜進行標號,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,也需要加上防塵套; 盡量不用很臟的測試電纜等。

VNA的校準是精確測量前必要的準備

以單端口DUT測量為例,測試模型參考one 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,使得理想網絡分析儀的測試平面和DUT的待測平面間出現了一個誤差網絡。對于單端口誤差模型,有三個誤差項。為了求解三個誤差項,由線性矩陣理論,需要建立三個不相關的方程來求解,校準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件,例如開路件,反射系數理論上為1,短路件,反射系數理論上為-1,負載件反射系數理論上為0。通過VNA測量這三個校準件,得到實際測量結果。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。在后續的測量中,在直接獲得的測試結果中,先通過數學運算,消除三個誤差項帶來的影響,顯示給用戶的就是校準后DUT的特性。

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

當然一般網絡分析儀提供的二端口矢量校準方法為SOLT,通過單端口的分析,其實校準件的本質是建立誤差模型方程,選擇不同已知反射系數的校準件,就得到了很多不同的校準方法,例如LRM,LRRM,TRL等等。

當然校準的本質也是去嵌入(De-embedding)的過程,去嵌入的本質是得到誤差網絡的S參數,通過轉換到T參數,運用級聯運算進行消除。去嵌入還能夠消除非傳輸線網絡的S參數,應用也比校準廣泛。

實際校準的方法:

盡管一般VNA的User Guider上都有儀器校準的方法,但是還有很多細節需要注意的:

1、設定測試參數

選擇測試頻率范圍:一般的頻率范圍要稍微大于測試指標規定的范圍,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,對于Power Amplifier等大功率器件,需要減小VNA的輸入信號功率,同時要在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、選擇校準件,選擇校準方法,通過儀器校準的Guide完成校準

每個公司都有不同的規格的校準件,例如N型的,SMA型的,這個在校準之前一定要選擇好,這個是因為廠家提供的校準件,開路短路負載等也不是理想的反射系數分別為1,-1和0。同公司的VNA中會定義校準件,將校準件的特性預先存入VNA,以便校準時求解誤差方程。因此,如果校準件選擇不當,校準的意義也就沒有了。

在校準過程中,顯示format對于校準是沒有影響的,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。已SOLT為例,首先進行單端口校準,分別將開路短路負載加至VNA的port1和port2,按照儀器指示進行完成校準,再連接Thru件,完成直通校準。

3、校準結果檢查

這一步不是必須的,但個人覺得作為一個優秀的射頻工程師,這一步是至關重要的。

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

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

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