網(wǎng)絡(luò)分析儀是通過在所考察頻率范圍內(nèi)的激勵---響應(yīng)測試來建立線性網(wǎng)絡(luò)的傳遞和(或)阻抗特性的數(shù)據(jù)模型的過程。網(wǎng)絡(luò)分析儀可直接測量有源或無源、可逆或不可逆的雙口和單口網(wǎng)絡(luò)的復(fù)數(shù)散射參數(shù),并以掃頻方式給出各散射參數(shù)的幅度、相位頻率特性。因為網(wǎng)絡(luò)分析儀所提供的各種參數(shù)對于后續(xù)射頻電路的研究設(shè)計有著導(dǎo)向性作用,所以控制誤差是必要的,它的同軸校準就顯得十分重要。
網(wǎng)絡(luò)分析儀是否可以不校準?
不校準直接測試,這是網(wǎng)絡(luò)分析儀的降檔使用方法,不校準狀態(tài)比校準后的誤差可能大10倍以上,可以用來臨時觀察評估,不可用作正式測量報告數(shù)據(jù)。
校準件配套精確數(shù)據(jù)的必要性
精確的配套數(shù)據(jù)是校準件價值所在,沒有數(shù)據(jù)的校準件不能用來做校準。
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準時,必須選定激活所使用的校準件配套的精確數(shù)據(jù),不能不選,也不能選擇不配套的其它數(shù)據(jù),也不能選ideal理想值,否則導(dǎo)致校準錯誤。配套數(shù)據(jù)不準確,會導(dǎo)致極大的校準誤差。
什么是SOLT和TOSM校準?它們的區(qū)別?
兩者是同樣的校準技術(shù)。
SOLT是Keysight的叫法,Short - Open - Load - Through;
TOSM是R&S的叫法,Through - Open - Short - Match。
推薦稱為TOSM,因為Load和Line的縮寫都是L,可能產(chǎn)生混淆。
正確TOSM校準基礎(chǔ)要求?
校準件接口類型必須與DUT完全一致;
Through - Open - Short - Match各個校準件的配套數(shù)據(jù)必須精確匹配,多項式模型或s1p數(shù)據(jù)均可;
在矢網(wǎng)Cal kit菜單中檢查Through校準件數(shù)據(jù),是否male-male, female - female以及male - female 三種類型齊備,而且通常male - female直通不需要物理器件,實際是測試電纜接口直接互聯(lián),Delay(或電長度)和loss等于零,其它兩種直通這兩項參數(shù)大于零,或者完整s2p數(shù)據(jù);
在矢網(wǎng)Cal kit菜單中檢查Through校準件數(shù)據(jù),如果僅有THRU(m-f),delay=0,而其它OSM校準件數(shù)據(jù)齊備,此套校準件不支持male-female以外的TOSM校準,如果是m-m或f-f的被測件測量,只能應(yīng)用未知直通UOSM校準;
在矢網(wǎng)Cal kit菜單中檢查Through校準件數(shù)據(jù),如果THRU(m-f)的delay=0,那么即使校準箱中存在THRU(m-f)物理器件,也不能在TOSM校準值使用;
注意,可能在使用的校準箱中,發(fā)現(xiàn)有各種接口類型的直通連接器,但是Cal kit中沒有配套數(shù)據(jù),說明這僅僅是連接器,只能作為未知直通,不能用作THRU直通校準件。
同軸校準常用方法?
雙端口和多端口測試時,如果Through - Open - Short - Match各個校準件的配套數(shù)據(jù)精確完整且在校準周期內(nèi),推薦使用TOSM;
如果直通校準件沒有精確的配套數(shù)據(jù),推薦采用未知直通校準,SOLR是Keysight的叫法,UOSM是R&S的叫法,校準過程與TOSM類似,執(zhí)行OSM校準步驟后,用一個普通同軸連接器代替THRU做未知直通校準;
單端口器件測試時,推薦OSM(OSL)校準。
UOSM的"未知直通"連接器的要求?
未知直通連接器,實現(xiàn)測試界面之間的連接,與DUT接口類型一致,駐波沒有特殊要求,損耗不大且滿足互易性(S21=S12 >> -40dB)即可。
校準件的配套數(shù)據(jù)類型格式?
校準件的配套數(shù)據(jù),有兩種類型,一種是多項式模型,另一種是S參數(shù)數(shù)據(jù)。
校準時必須采用配套的校準件數(shù)據(jù),不可使用ideal理想數(shù)據(jù);
S參數(shù)數(shù)據(jù)類型,是校準件配套精確計量的S參數(shù)數(shù)據(jù);
多項式模型,除了特性阻抗以外,一般給出Open的電容多項式系數(shù)、Short的電感多項式系數(shù)、Through的延時(單位ps)或電長度(單位mm),以及上述校準件的loss(GΩ/s或dB/√GHz);
精密級校準件,每套校準件必須嚴格的出廠測試,配套精確計量的S參數(shù)數(shù)據(jù)類型,并且給出基于此精確數(shù)據(jù)的多項式模型;
經(jīng)濟型校準件一般都采用多項式模式的模式,而且每個型號的多項式系數(shù)都是一樣的,無需出廠測試,產(chǎn)品線保證工藝誤差,不確定度比精密級校準件差。
測試專用同軸連接器的要求?
測試電纜末端連接器要求很高,隨意使用的普通商用轉(zhuǎn)接器無法保證精度要求。生產(chǎn)工藝和精度的原因,造成同軸內(nèi)導(dǎo)體連接縫隙,造成阻抗不連續(xù),反射駐波會惡化。另據(jù)計量學(xué)界對此連接縫隙的仿真研究,要求校準件有一定的縫隙避免出現(xiàn)諧振,且不同同軸類型和頻率范圍的連接器,要求的最小縫隙尺寸不同。對于空氣線校準件,為了保證兩側(cè)的對稱性,盡量保證縫隙最小化。
快速查驗網(wǎng)絡(luò)分析儀是否故障
各端口不接電纜開路進行全頻段波量測試,顯示水平功率曲線,數(shù)值等于網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置功率,起伏不超過2dB,說明狀態(tài)完好;
曲線如果出現(xiàn)大的波峰波谷,說明網(wǎng)絡(luò)分析儀故障。
快速查驗校準件故障方法?
以下是正常校準件的表現(xiàn):
端口1分別直接連接Short - Open - Load(Match),S11掃頻測試;
Open和Short,S11幅度接近0dB,S11的delay與配套數(shù)據(jù)一致;
Open的起始相位0°左右,Short的起始相位180°左右;
匹配負載的S11<-20dB,相位隨機;
Through連接端口1-2,觀察測試S11≈S22<-20dB,S21≈S12且數(shù)值很小。
如何校準同軸校準件的精確數(shù)據(jù)
初始檢驗校準件,包括特殊設(shè)計的精密空氣線、精密負載和短路器,精密測試電纜和連接器;
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀使用上述裝置完成初始TRL校準后,對校準件進行測試獲取S參數(shù)數(shù)據(jù),作為配套數(shù)據(jù)。依據(jù)這些S參數(shù)進行曲線擬合運算,可以得到多項式模型系數(shù)數(shù)據(jù)。
校準件的維護保養(yǎng)
校準件是精密校準器具,嚴防物理損傷,保持日常清潔防塵維護。另外注意日常使用中的磨損造成校準件數(shù)據(jù)的變化,使用一段時間需要重新校準,校準周期建議1年或500次連接,原廠和計量機構(gòu)可以提供校準服務(wù)。
建議與生產(chǎn)企業(yè)簽訂保修、維修和校準服務(wù)合同,校準件用量大且頻繁的用戶需要注意,有些廠商規(guī)定拒絕單體校準件維修替換,必須整套購置,這種情況需考慮維護預(yù)案以避免損失。