矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)技術(shù).ppt

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)技術(shù),Rohde&SchwarzPushinglimits,羅德與施瓦茨中國有限公司,安毅產(chǎn)品經(jīng)理Tel:010-64312828Email:Adams.Anrsbp.rohde-,主要內(nèi)容,概述系統(tǒng)誤差模型校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,概述,測量原理,概述,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的結(jié)構(gòu),概述,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的結(jié)構(gòu),概述,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的結(jié)構(gòu),概述,三通道矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,概述,四通道矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,概述,測量誤差系統(tǒng)誤差矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部測試裝置的系統(tǒng)響應(yīng)外部測試裝置的系統(tǒng)響應(yīng)隨機誤差測試裝置的穩(wěn)定性儀器的穩(wěn)定性,系統(tǒng)誤差模型,5誤差項模型,系統(tǒng)誤差模型,誤差網(wǎng)絡(luò)變換,系統(tǒng)誤差模型,5誤差項模型的校準(zhǔn)如采用TOSM四個標(biāo)準(zhǔn)件進行校準(zhǔn)，則可以根據(jù)由標(biāo)準(zhǔn)件所決定的端口信號之間的關(guān)系確定矩陣R和T的參數(shù)。,系統(tǒng)誤差模型,10誤差項模型（三通道矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀）,系統(tǒng)誤差模型,開關(guān)切換對于誤差模型的影響因為開關(guān)位于參考接收機和三端口誤差網(wǎng)絡(luò)R,T之間，所以在四端口誤差網(wǎng)絡(luò)K中包含了下列影響：位置1功率分配器，開關(guān)（位置1）和三端口誤差網(wǎng)絡(luò)R位置2功率分配器，開關(guān)（位置2)和三端口誤差網(wǎng)絡(luò)T前向和反向測量時，對應(yīng)的誤差網(wǎng)絡(luò)和誤差項不同。(R11,R22,R12R21,T11,T21R21和T“11,T“22,T“12T“21,R“22,T“12R“12)稱為10誤差項模型在10誤差項模型中加入開關(guān)的泄漏誤差，eI0，eII0。稱為12誤差項模型,系統(tǒng)誤差模型,10(12)誤差項模型中對開關(guān)的要求高重復(fù)性高隔離度（大于VNA本身的動態(tài)范圍)無需良好匹配可以有損耗兩個切換位置無需相等,系統(tǒng)誤差模型,7誤差項模型(四通道矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀),系統(tǒng)誤差模型,7誤差項模型,將八個誤差現(xiàn)進行歸一化,得到七個誤差項,系統(tǒng)誤差模型,端口互耦消除的誤差模型,系統(tǒng)誤差模型,15誤差項模型(四通道）,系統(tǒng)誤差模型,15誤差項模型(四通道）,系統(tǒng)誤差模型,15誤差項模型(四通道）,系統(tǒng)誤差模型,15誤差項模型(四通道）(a)-無端口互耦，采用TRM進行校準(zhǔn)，只測量DUT(b)-以20dB衰減器模擬端口互耦，TRM校準(zhǔn)，測量DUT(c)-以20dB衰減器模擬端口互耦，采用15誤差項校準(zhǔn)方法（如TMSO）進行校準(zhǔn)，測量DUT,系統(tǒng)誤差模型,22誤差項模型(三通道）,系統(tǒng)誤差模型,22誤差項模型(三通道）下表列出了可能的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件的組合需要至少兩個傳輸標(biāo)準(zhǔn)件為了達到最好的校準(zhǔn)性能，A標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)具有180度相移,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,校準(zhǔn)技術(shù)主要參考文獻1Churchill,H.M.,Susman,L.,“ASix-PortAutomaticNetworkAnalyzer“,IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,MTT-25,1977,pp.1086-10912Engen,G.F.,Hoer,C.A.,“Thru-Reflect-Line:AnImprovedTechniqueforCalibratingtheDualSixPortAutomaticNetworkAnalyzer“,IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,MTT-27,1979,pp.987-9933Eul,H.-J.,Schiek,B.,“Thru-Match-Reflect:OneResultofaRigorousTheoryforDe-embeddingandNetworkAnalyzerCalibration“,Proceedingsofthe18thEuropeanMicrowaveConference,September12-16,Stockholm(Sweden),1988,pp.909-9144Eul,H.-J.,Schiek,B.,“AGeneralizedTheoryandNewCalibrationProceduresforNetworkAnalyzerSelf-Calibration“,IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,MTT-39,1991,pp.724-7315Heuermann,H.,Schiek,B.,“TheIn-FixtureCalibrationProcedureLine-Network-Network-LNN“,Proceedingsofthe23rdEuropeanMicrowaveConference,September6-9,Madrid(Spain),1993,pp.500-5056Heuermann,H.,Schiek,B.,“ResultsofNetworkAnalyzerMeasurementswithLeakageErrorsCorrectedwiththeTMS-15-TermProcedure“,ProceedingsoftheIEEEMTT-SInternationalMicrowaveSymposium,May23-27,SanDiego(California),1994,pp.1361-1364,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,校準(zhǔn)方法分類NORMALIZATION包括反射與傳輸?shù)臍w一化，提供了最快的測量速度。FULLONEPORT校準(zhǔn)一個端口的T、D、S誤差項，適用于精確測量端口的反射。ONEPATHTWOPORT前二者的合成，適用于單向傳輸測試，如放大器。FULLTWOPORT適用于雙向測量，可校準(zhǔn)兩個端口，并進行所有S參數(shù)的測量。提供了最高的精度,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,全雙端口校準(zhǔn)技術(shù),校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TOSM經(jīng)典的全雙端口校準(zhǔn)技術(shù),校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TOSM經(jīng)典的全雙端口校準(zhǔn)技術(shù)through/open/short/match由于是三通道，所以前向和反向通道中的誤差項不同12個誤差項泄漏設(shè)為常數(shù)4個校準(zhǔn)件的10個已知參數(shù)可以確定10個誤差項缺點：7個校準(zhǔn)步驟需知道所有校準(zhǔn)件的參數(shù)無法克服校準(zhǔn)誤差,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TOSM校準(zhǔn)方法的擴展端口泄漏補償兩個端口需要兩個匹配負(fù)載校準(zhǔn)和測量過程可能會呈現(xiàn)不同的泄漏特性在校準(zhǔn)過程中，兩個端口完全匹配，進行隔離測量。所以，只有測量端口良好匹配的被測件能被準(zhǔn)確測量，如果被測件端口反射很大，則可能會導(dǎo)致較大的測量誤差。,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TOSM校準(zhǔn)方法的擴展滑動負(fù)載非理想匹配標(biāo)準(zhǔn)件的補償高頻測量時所需的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件提高有效方向性提高幅度和相位精度,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,校準(zhǔn)方法的改進TOSM校準(zhǔn)方法存在的不足需要校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件的全部參數(shù)：例如，長度，損耗，寄生電容，寄生電感等。不能對校準(zhǔn)的質(zhì)量做進一步的評估和檢測。改進方法減少所需的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件采用無需全部參數(shù)已知的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)用范圍測試夾具，芯片，PCB等,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,三個標(biāo)準(zhǔn)件的校準(zhǔn)方法七誤差項模型適用于多種應(yīng)用場合TOM帶有內(nèi)部認(rèn)證TNA,TRM,TRL適用于PCB，芯片，測試夾具等,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TOMthrough/open/match適用于四通道儀器，采用7誤差項的模型3個校準(zhǔn)件具有八個已知參數(shù)，用來估計7個誤差項多出的一個等式用于認(rèn)證校準(zhǔn)結(jié)果正確與否，稱為內(nèi)部認(rèn)證，從而保證校準(zhǔn)精度，避免校準(zhǔn)誤差，在生產(chǎn)應(yīng)用中具有很高的可靠性。只需五個步驟適用于同軸系統(tǒng),校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TRMthrough/reflect/matchR可以未知，但在兩個測試端口需相等適用于測試夾具的校準(zhǔn)7誤差項模型，T具有4個已知參數(shù)，M具有兩個R對稱提供一個，從而可以估計7個誤差。如將端口空載，則只需3個步驟。SHORT可以用來驗證校準(zhǔn)結(jié)果,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TNAthrough/network/attenuator利用三個雙端口器件進行校準(zhǔn)。network參數(shù)可以未知，但需對稱。attenuator的衰減可以未知，但需良好匹配T、N、A提供了七個已知參數(shù)進行7個誤差項的估計。如將端口空載，則只需2步校準(zhǔn)。適于夾具和芯片校準(zhǔn)。SHORT可以用來驗證校準(zhǔn)結(jié)果。,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,夾具測量,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,Through標(biāo)準(zhǔn)件的制作示例S11/S22取決于線的幾何結(jié)構(gòu)，基片的介電常數(shù)和厚度。S21/S12取決于線的電長度,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,Attenuator標(biāo)準(zhǔn)件的制作示例S11=S22=0S21/S12可以任意選擇，并且未知。但是要有別于Through.,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,Network標(biāo)準(zhǔn)件可以簡單地將端口空載對稱性主要由適配器來保證無需Network標(biāo)準(zhǔn)件,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TNA應(yīng)用示例,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TNA校準(zhǔn)夾具,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TNA校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TNA應(yīng)用示例,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TRLThrough/Reflect/Line標(biāo)準(zhǔn)件Line和Through的長度差不能等于半波長的整數(shù)倍。以避免奇異點的出現(xiàn)。校準(zhǔn)的頻率范圍受到限制，換言之，終止頻率和起始頻率的最大比值為8:1,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TRL增加校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件來擴展校準(zhǔn)頻率范圍(Line2,Match)高端頻率的擴展：Line2的長度較Line1短，從而可以覆蓋更高的頻率范圍。例如Line2=2Line1/3。低端頻率的擴展：對于掃描頻率低于較長的Line所對應(yīng)的20度限制值，可以采用Match進行TRM校準(zhǔn)。,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,TOM-X將2個雙端口誤差模型推廣為一個四端口誤差模型15項誤差消除端口互耦,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,FactoryCalibration全雙端口校準(zhǔn)無用戶自校準(zhǔn)時，數(shù)據(jù)激活參考面位于Port1/Port2（或測試電纜端口）所有矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀均提供工廠校準(zhǔn)即使沒有用戶自校準(zhǔn)，也可以滿足大部分測量的精度要求,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,功率校準(zhǔn)需要功率探頭和功率計可以對下列項目進行功率校準(zhǔn)：ZVx輸出功率的修正外部源輸出功率的修正接收機通道的修正在測量參考面獲得最高的電平精度可對任意功率電平進行校準(zhǔn)，甚至是驅(qū)動放大器的輸出功率變頻測量時，不能采用系統(tǒng)誤差補償技術(shù),校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,功率校準(zhǔn)采用外部功率計來校準(zhǔn)內(nèi)部信號源采用校準(zhǔn)后的內(nèi)部源來校準(zhǔn)接收機校準(zhǔn)精度受功率探頭的限制，一般要好于0.1dB,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,T-Check快速測試矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量精度校準(zhǔn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量T-Checker的所有S參數(shù)將數(shù)據(jù)保存為*.s2p的格式利用評估軟件來得到當(dāng)前儀器設(shè)備的不確定性,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,T-Check的原理Prof.Dr.Ing.SeigfriedMartius,UniversityofErlangenNuremberg三端口器件的S參數(shù)該三端口器件無需對稱，互易和匹配，唯一的要求是無損，從而有推導(dǎo)得到T-Check參數(shù)CT,校準(zhǔn)方法及原理,T-Check在理想情況下，參數(shù)CT應(yīng)為1或100%.偏離1（100%）的程度指示了網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量不確定度,校準(zhǔn)方法及應(yīng)用,T-Checker,Thankyouforyourattention.,