網(wǎng)絡(luò)分析儀可用于表征射頻(RF)器件。盡管最初只是測量 S 參數(shù)，但為了優(yōu)于被測器件，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)分析儀已經(jīng)高度集成，并且非常*。

　　射頻電路需要的測試方法。在高頻內(nèi)很難直接測量電壓和電流，因此在測量高頻器件時(shí)，必須通過它們對射頻信號的響應(yīng)情況來對其進(jìn)行表征。網(wǎng)絡(luò)分析儀可將已知信號發(fā)送到器件、然后對輸入信號和輸出信號進(jìn)行定比測量，以此來實(shí)現(xiàn)對器件的表征。

　　早期的網(wǎng)絡(luò)分析儀只測量幅度。這些標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測量回波損耗、增益、駐波比，以及執(zhí)行其他一些基于幅度的測量。

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為什么要校準(zhǔn)

　　現(xiàn)如今，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)分析儀都是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀——可以同時(shí)測量幅度和相位。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是用途極廣的一類儀器，它們可以表征 S 參數(shù)、匹配復(fù)數(shù)阻抗以及進(jìn)行時(shí)域阻抗測量等。

　　PNA-X網(wǎng)絡(luò)分析儀的完整配置

　　有一個(gè)正向發(fā)送的信號通過被測器件的輸入端到達(dá)了輸出端。從器件的輸入端到輸出端的測量被稱為正向測量。網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收端可以測量入射、反射和傳輸?shù)男盘枺员阌?jì)算正向 S 參數(shù)。

　　隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，元器件的類型越來越復(fù)雜，頻率越來越高，端口數(shù)越來越多，帶寬越來越寬，應(yīng)用的場景越來越繁多，對于測試的要求也越來越嚴(yán)苛。作為準(zhǔn)確的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量的基礎(chǔ)，校準(zhǔn)也面臨著更多、更大的挑戰(zhàn)，有些特殊的應(yīng)用場景更是需要格外注意的!

　　射頻測量極其敏感。測試電纜、連接器和夾具都會影響測量。我們要表征的是被測器件，而不是被測器件與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀之間的電纜。

　　在默認(rèn)情況下，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀會把測試端口之外的一切都視為被測器件。這就意味著網(wǎng)絡(luò)分析儀的參考平面就在測試端口上。超出參考平面的一切都會包含在測量中。

　　校準(zhǔn)前后的參考平面。在校準(zhǔn)之前，網(wǎng)絡(luò)分析儀端口之外的一切，包括電纜和連接器，都包括在測量中。

　　在校準(zhǔn)之后，參考平面已經(jīng)移動，因此矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀會校正電纜和連接器，僅測量被測器件。在一個(gè)非常高的水平來看，對電纜和連接器執(zhí)行校準(zhǔn)類似于在稱重時(shí)進(jìn)行重量歸零。

　　兩種常用的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)方法

　　兩種常用的校準(zhǔn)方法是 TRL(直通、反射、線路)和 SOLT(短路、開路、負(fù)載、直通)。這些方法是阻抗和傳輸測量的不同組合，用于表征電纜和夾具以進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　這些校準(zhǔn)技術(shù)包括將具有已知屬性的標(biāo)準(zhǔn)件連接到測量裝置，以便代替被測器件。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以通過將測量值與標(biāo)準(zhǔn)件的值進(jìn)行比較，對電纜和連接器進(jìn)行校正。

　　在傳統(tǒng)上，執(zhí)行校準(zhǔn)時(shí)會使用機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件。操作員需要單獨(dú)進(jìn)行每個(gè)連接，然后利用儀器執(zhí)行測量。一次全雙端口校準(zhǔn)需要七次機(jī)械連接。這個(gè)過程非常耗時(shí)，并且可能會產(chǎn)生人為錯(cuò)誤。

　　電子校準(zhǔn)件僅需一次連接，便可通過電氣計(jì)算來重現(xiàn)不同類型的負(fù)載。電子校準(zhǔn)具有快速、可重復(fù)和減少連接器磨損的優(yōu)點(diǎn)。

　　SOLT和TRL/TRL*校準(zhǔn)之間的差別

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀要求在誤差校正測量前執(zhí)行測量校準(zhǔn)。對于二端口測量，確定響應(yīng)校準(zhǔn)套件的校準(zhǔn)算法為SOLT或TRL/TRL*。

　　傳統(tǒng)的二端口校準(zhǔn)通常用3個(gè)阻抗標(biāo)準(zhǔn)和1個(gè)傳輸標(biāo)準(zhǔn)定義校準(zhǔn)參考平面。這些標(biāo)準(zhǔn)一般為短路、開路、負(fù)載和直通，這就就構(gòu)成了SOLT校準(zhǔn)套件。

　　另一種二端口校準(zhǔn)用最少的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義校準(zhǔn)參考平面。TRL/TRL*校準(zhǔn)套件中的饋通、反射和線路標(biāo)準(zhǔn)測量參數(shù)提供與使用不同算法SOLT校準(zhǔn)同樣的信息。

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)，為什么這么重要?

　　即使再好的測試設(shè)備也會存在瑕疵，從而導(dǎo)致測量結(jié)果不太理想。這些導(dǎo)致測量誤差的缺陷中，有一些是隨著時(shí)間和溫度的變化而可重復(fù)和可預(yù)測的，并且可以消除，而另一些則是隨機(jī)的，無法消除。

　　誤差修正對測量結(jié)果的影響非常顯著。如果修正，帶通濾波器的測量結(jié)果顯示出相當(dāng)大的損耗和紋波。經(jīng)雙端口校準(zhǔn)后的跡線消除了系統(tǒng)誤差的影響而更加平滑，并且更準(zhǔn)確的表示了被測件 (DUT) 的實(shí)際性能。

　　測量濾波器插入損耗

　　所有測量系統(tǒng)，包括那些使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的系統(tǒng)，都可能受到三種測量誤差的困擾：

　　• 系統(tǒng)性誤差

　　• 隨機(jī)誤差

　　• 漂移誤差

　　系統(tǒng)誤差是由測試設(shè)備和測試設(shè)置的缺陷引起的。這些誤差不隨時(shí)間而變化，它們可以通過校準(zhǔn)來表征，并在測量過程中以數(shù)學(xué)方法來消除。網(wǎng)絡(luò)測量中遇到的系統(tǒng)誤差與信號泄漏、信號反射和頻率響應(yīng)有關(guān)。有六種類型的系統(tǒng)誤差：•與信號泄漏有關(guān)的方向性和串?dāng)_誤差•與反射有關(guān)的源和負(fù)載阻抗失配•由測試接收機(jī)內(nèi)的反射和傳輸跟蹤引起的頻率響應(yīng)誤差( 完整的兩端口誤差模型包括所有六個(gè)用于表示正向的誤差和另外的六個(gè)反向誤差，總共有十二個(gè)誤差項(xiàng)。這就是為什么經(jīng)常將兩端口校準(zhǔn)稱為十二項(xiàng)誤差修正)

　　隨機(jī)誤差隨時(shí)間而隨機(jī)變化。由于它們不可預(yù)測，因此無法通過校準(zhǔn)將其移除。造成隨機(jī)誤差的主要因素包括儀器噪聲(例如IF本底噪聲)、開關(guān)可重復(fù)性和連接器可重復(fù)性等。使用網(wǎng)絡(luò)分析儀時(shí)，通常可以通過提高源功率、減小IF帶寬或使用多次掃描的跡線平均等方法來降低噪聲誤差。漂移誤差是指經(jīng)過校準(zhǔn)的測試系統(tǒng)的性能發(fā)生的變化。這主要是由溫度變化引起的，可以通過額外的校準(zhǔn)來消除。漂移率決定了需要額外校準(zhǔn)的頻率。但是，通過構(gòu)建環(huán)境溫度穩(wěn)定的測試環(huán)境，通常可以將漂移誤差降低。雖然可以測試設(shè)備在0°C 至+55°C 的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，而更可控的溫度范圍(例如 +25°C ± 5°C)可以通過最大限度地減少漂移誤差來提高測量精度，并減少或消除對定期重新校準(zhǔn)的依賴。

　　【矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀多端口校準(zhǔn)】

　　網(wǎng)絡(luò)分析的早期，幾乎所有測量都集中在2端口S參數(shù)上。隨著矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA功能的擴(kuò)展，測試功分器、混頻器、差分設(shè)備等能力的提升推動了4端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA的發(fā)展，多端口測試的需求越來越多。

　　現(xiàn)在，很多元器件集成了多種功能于一體，其端口數(shù)量不斷增加，復(fù)雜度也越來越高。像智能手機(jī)中多頻段操作的射頻前端模塊 (FEM)、MIMO天線，以及用于射頻連接器或電纜組件等高速數(shù)字應(yīng)用的無源互連產(chǎn)品等。

　　作為完成準(zhǔn)確、高效的多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA測試的前提，多端口校準(zhǔn)是必要且挑戰(zhàn)性的。校準(zhǔn)多端口VNA測試系統(tǒng)要比校準(zhǔn)2端口或4端口VNA更耗時(shí)，也更復(fù)雜。對于N端口設(shè)備，有(N-1)*N/2 條可能的路徑，每條路徑都需要進(jìn)行相應(yīng)的2端口校準(zhǔn)，些許的疏忽都會造成前功盡棄，因此需要格外注意。

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