網絡分析儀是通過在所考察頻率范圍內的激勵---響應測試來建立線性網絡的傳遞和(或)阻抗特性的數據模型的過程。網絡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絡的復數散射參數,并以掃頻方式給出各散射參數的幅度、相位頻率特性。因為網絡分析儀所提供的各種參數對于后續射頻電路的研究設計有著導向性作用,所以控制誤差是必要的,它的同軸校準就顯得十分重要。
網絡分析儀是否可以不校準?
不校準直接測試,這是網絡分析儀的降檔使用方法,不校準狀態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據。
校準件配套精確數據的必要性
精確的配套數據是校準件價值所在,沒有數據的校準件不能用來做校準。
矢量網絡分析儀校準時,必須選定激活所使用的校準件配套的精確數據,不能不選,也不能選擇不配套的其它數據,也不能選ideal理想值,否則導致校準錯誤。配套數據不準確,會導致極大的校準誤差。
什么是SOLT和TOSM校準?它們的區別?
兩者是同樣的校準技術。
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,可能產生混淆。
正確TOSM校準基礎要求?
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據必須精確匹配,多項式模型或s1p數據均可;
在矢網Cal kit菜單中檢查Through校準件數據,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,Delay(或電長度)和loss等于零,其它兩種直通這兩項參數大于零,或者完整s2p數據;
在矢網Cal kit菜單中檢查Through校準件數據,如果僅有THRU(m-f),delay=0,而其它OSM校準件數據齊備,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,只能應用未知直通UOSM校準;
在矢網Cal kit菜單中檢查Through校準件數據,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,發現有各種接口類型的直通連接器,但是Cal kit中沒有配套數據,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據精確完整且在校準周期內,推薦使用TOSM;
如果直通校準件沒有精確的配套數據,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。
校準件的配套數據類型格式?
校準件的配套數據,有兩種類型,一種是多項式模型,另一種是S參數數據。
校準時必須采用配套的校準件數據,不可使用ideal理想數據;
S參數數據類型,是校準件配套精確計量的S參數數據;
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、Short的電感多項式系數、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參數數據類型,并且給出基于此精確數據的多項式模型;
經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都是一樣的,無需出廠測試,產品線保證工藝誤差,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接器無法保證精度要求。生產工藝和精度的原因,造成同軸內導體連接縫隙,造成阻抗不連續,反射駐波會惡化。另據計量學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,為了保證兩側的對稱性,盡量保證縫隙最小化。
快速查驗網絡分析儀是否故障
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,數值等于網絡分析儀設置功率,起伏不超過2dB,說明狀態完好;
曲線如果出現大的波峰波谷,說明網絡分析儀故障。
快速查驗校準件故障方法?
以下是正常校準件的表現:
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與配套數據一致;
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且數值很小。
如何校準同軸校準件的精確數據
初始檢驗校準件,包括特殊設計的精密空氣線、精密負載和短路器,精密測試電纜和連接器;
矢量網絡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參數數據,作為配套數據。依據這些S參數進行曲線擬合運算,可以得到多項式模型系數數據。
校準件的維護保養
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據的變化,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,原廠和計量機構可以提供校準服務。
建議與生產企業簽訂保修、維修和校準服務合同,校準件用量大且頻繁的用戶需要注意,有些廠商規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案以避免損失。