《矢量网络分析仪的校准技术ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矢量网络分析仪的校准技术ppt课件.ppt（56页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、矢量网络分析仪的校准技术,Rohde&SchwarzPushing limits,罗德与施瓦茨中国有限公司,安毅产品经理Tel: 010-6431 2828Email: Adams.Anrsbp.rohde-,主要内容,概述系统误差模型校准方法及应用,概述,测量原理,概述,矢量网络分析仪的结构,概述,矢量网络分析仪的结构,概述,矢量网络分析仪的结构,概述,三通道矢量网络分析仪,概述,四通道矢量网络分析仪,概述,测量误差系统误差矢量网络分析仪内部测试装置的系统响应外部测试装置的系统响应随机误差测试装置的稳定性仪器的稳定性,系统误差模型,5误差项模型,系统误差模型,误差网络变换,系统误差模型,5误
2、差项模型的校准如采用TOSM四个标准件进行校准，则可以根据由标准件所决定的端口信号之间的关系确定矩阵R和T的参数。,系统误差模型,10误差项模型（三通道矢量网络分析仪）,系统误差模型,开关切换对于误差模型的影响因为开关位于参考接收机和三端口误差网络R,T之间，所以在四端口误差网络K中包含了下列影响：位置1 功率分配器，开关（位置1）和三端口误差网络R位置2 功率分配器，开关（位置2)和三端口误差网络T前向和反向测量时，对应的误差网络和误差项不同。(R11, R22, R12R21, T11, T21 R21 和 T“11, T“22, T“12T“21, R“22, T“12R“12)称为10
3、误差项模型在10误差项模型中加入开关的泄漏误差，eI0，eII0。 称为12误差项模型,系统误差模型,10(12)误差项模型中对开关的要求高重复性高隔离度（大于VNA本身的动态范围)无需良好匹配可以有损耗两个切换位置无需相等,系统误差模型,7误差项模型(四通道矢量网络分析仪),系统误差模型,7误差项模型,将八个误差现进行归一化,得到七个误差项,系统误差模型,端口互耦消除的误差模型,系统误差模型,15误差项模型(四通道）,系统误差模型,15误差项模型(四通道）,系统误差模型,15误差项模型(四通道）,系统误差模型,15误差项模型(四通道）(a)-无端口互耦，采用TRM进行校准，只测量DUT(b)
4、-以20dB衰减器模拟端口互耦，TRM校准，测量DUT(c)-以20dB衰减器模拟端口互耦，采用15误差项校准方法（如TMSO）进行校准，测量DUT,系统误差模型,22误差项模型(三通道）,系统误差模型,22误差项模型(三通道）下表列出了可能的校准标准件的组合需要至少两个传输标准件为了达到最好的校准性能，A标准件应具有180度相移,校准方法及应用,校准技术主要参考文献1 Churchill, H. M., Susman, L., “A Six-Port Automatic Network Analyzer“, IEEE Transactions on Microwave Theory and
5、Techniques, MTT-25, 1977, pp. 1086-10912 Engen, G. F., Hoer, C. A., “Thru-Reflect-Line: An Improved Technique for Calibrating the Dual Six Port Automatic Network Analyzer“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, MTT-27, 1979, pp. 987-9933 Eul, H.-J., Schiek, B., “Thru-Match-Reflect: O
6、ne Result of a Rigorous Theory for De-embedding and Network Analyzer Calibration“, Proceedings of the 18th European Microwave Conference, September 12-16, Stockholm (Sweden), 1988, pp. 909-9144 Eul, H.-J., Schiek, B., “A Generalized Theory and New Calibration Procedures for Network Analyzer Self-Cal
7、ibration“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, MTT-39, 1991, pp. 724-7315 Heuermann, H., Schiek, B., “The In-Fixture Calibration Procedure Line- Network-Network-LNN“, Proceedings of the 23rd European Microwave Conference, September 6-9, Madrid (Spain), 1993, pp. 500-5056 Heuermann,
8、 H., Schiek, B., “Results of Network Analyzer Measurements with Leakage Errors Corrected with the TMS-15-Term Procedure“, Proceedings of the IEEE MTT-S International Microwave Symposium, May 23-27, San Diego (California), 1994, pp. 1361-1364,校准方法及应用,校准方法分类NORMALIZATION包括反射与传输的归一化，提供了最快的测量速度。FULL ONE
9、 PORT校准一个端口的T、D、S误差项，适用于精确测量端口的反射。 ONE PATH TWO PORT前二者的合成，适用于单向传输测试，如放大器。FULL TWO PORT适用于双向测量，可校准两个端口，并进行所有S参数的测量。提供了最高的精度,校准方法及应用,全双端口校准技术,校准方法及应用,TOSM经典的全双端口校准技术,校准方法及应用,TOSM经典的全双端口校准技术through/open/short/match由于是三通道，所以前向和反向通道中的误差项不同12个误差项泄漏设为常数4个校准件的10个已知参数可以确定10个误差项缺点：7个校准步骤需知道所有校准件的参数无法克服校准误差,校
10、准方法及应用,TOSM校准方法的扩展端口泄漏补偿两个端口需要两个匹配负载校准和测量过程可能会呈现不同的泄漏特性在校准过程中，两个端口完全匹配，进行隔离测量。所以，只有测量端口良好匹配的被测件能被准确测量，如果被测件端口反射很大，则可能会导致较大的测量误差。,校准方法及应用,TOSM校准方法的扩展滑动负载非理想匹配标准件的补偿高频测量时所需的校准标准件提高有效方向性提高幅度和相位精度,校准方法及应用,校准方法的改进TOSM校准方法存在的不足需要校准标准件的全部参数：例如，长度，损耗，寄生电容，寄生电感等。不能对校准的质量做进一步的评估和检测。改进方法减少所需的校准标准件采用无需全部参数已知的校准
11、标准件应用范围测试夹具，芯片，PCB等,校准方法及应用,三个标准件的校准方法七误差项模型适用于多种应用场合TOM带有内部认证TNA,TRM,TRL适用于PCB，芯片，测试夹具等,校准方法及应用,TOMthrough/open/match适用于四通道仪器，采用7误差项的模型3个校准件具有八个已知参数，用来估计7个误差项多出的一个等式用于认证校准结果正确与否，称为内部认证，从而保证校准精度，避免校准误差，在生产应用中具有很高的可靠性。只需五个步骤适用于同轴系统,校准方法及应用,TRMthrough/reflect/matchR可以未知，但在两个测试端口需相等适用于测试夹具的校准7误差项模型，T具有
12、4个已知参数，M具有两个R对称提供一个，从而可以估计7个误差。如将端口空载，则只需3个步骤。SHORT可以用来验证校准结果,校准方法及应用,TNAthrough/network/attenuator利用三个双端口器件进行校准。network参数可以未知，但需对称。attenuator的衰减可以未知，但需良好匹配T、N、A提供了七个已知参数进行7个误差项的估计。如将端口空载，则只需2步校准。适于夹具和芯片校准。SHORT可以用来验证校准结果。,校准方法及应用,夹具测量,校准方法及应用,Through标准件的制作示例S11/S22取决于线的几何结构，基片的介电常数和厚度。S21/S12取决于线的电
13、长度,校准方法及应用,Attenuator标准件的制作示例S11=S22=0S21/S12可以任意选择，并且未知。但是要有别于Through.,校准方法及应用,Network标准件可以简单地将端口空载对称性主要由适配器来保证无需Network标准件,校准方法及应用,TNA应用示例,校准方法及应用,TNA校准夹具,校准方法及应用,TNA校准标准件,校准方法及应用,TNA应用示例,校准方法及应用,TRLThrough/Reflect/Line标准件Line和Through的长度差不能等于半波长的整数倍。以避免奇异点的出现。校准的频率范围受到限制，换言之，终止频率和起始频率的最大比值为8:1,校准方
14、法及应用,TRL增加校准标准件来扩展校准频率范围(Line2,Match)高端频率的扩展：Line2的长度较Line1短，从而可以覆盖更高的频率范围。例如Line2=2Line1/3。低端频率的扩展：对于扫描频率低于较长的Line所对应的20度限制值，可以采用Match进行TRM校准。,校准方法及应用,TOM-X将2个双端口误差模型推广为一个四端口误差模型15项误差消除端口互耦,校准方法及应用,Factory Calibration全双端口校准无用户自校准时，数据激活参考面位于Port1/Port2（或测试电缆端口）所有矢量网络分析仪均提供工厂校准即使没有用户自校准，也可以满足大部分测量的精度
15、要求,校准方法及应用,功率校准需要功率探头和功率计可以对下列项目进行功率校准：ZVx输出功率的修正外部源输出功率的修正接收机通道的修正在测量参考面获得最高的电平精度可对任意功率电平进行校准，甚至是驱动放大器的输出功率变频测量时，不能采用系统误差补偿技术,校准方法及应用,功率校准采用外部功率计来校准内部信号源采用校准后的内部源来校准接收机校准精度受功率探头的限制，一般要好于0.1dB,校准方法及应用,T-Check快速测试矢量网络分析仪的测量精度校准矢量网络分析仪测量T-Checker的所有S参数将数据保存为*.s2p的格式利用评估软件来得到当前仪器设备的不确定性,校准方法及应用,T-Check的原理 Prof. Dr. Ing. Seigfried Martius, University of ErlangenNuremberg三端口器件的S参数该三端口器件无需对称，互易和匹配，唯一的要求是无损，从而有推导得到T-Check参数CT,校准方法及原理,T-Check在理想情况下，参数CT应为1或100%.偏离1（100%）的程度指示了网络分析仪的测量不确定度,校准方法及应用,T-Checker,Thank you for your attention.,
