我们知道仪表的校准需要用到校准件,前几期我们简要分享了几种校准方式,本期我想跟大家简单聊聊校准件。校准件依类型及用途主要来说分为机械校准器、电子校准器Ecal、波导校准件、On-Wafer在片晶圆校准件。从指标及理论来讲,最好的TRL机械校准件能提供最高的校准质量,这种通常都是用于计量级别,接下来相对校好的是Ecal,然后是带有滑动负载的SOLT,最后才是大家常用到的机械校准件,有些是连体式,也有分体式,笔者甚至见过某些指标要求不严谨的产品用50欧姆堵头当Load使用,开路的针都断了,然后想着开路麻,不接也没关系,最后测试发现了问题还来问我为什么校准不好。
早期的Ecal电子校准件可能由于模块的稳定性等因素,工程师对它感觉甚至还不如机械校准件到精准,但是现代的Ecal模块只比最好的计量级别TRL校准件差,甚至搭配上未知直通的校准方式(Uknown Thru)校准质量都很好。这里既然提到了未知直通的校准方式就简单说明一下:我们校准完在做直通Thru的时候低频或是要求不严的产品通常会用一个母转母的SMA转接头将端口1和端口2的两根线对接。有些转接头物理尺寸长一点,有些短一点,你知道它的直通长度吗?很多产品指标严格是绝对不允许这样操作的,这个时候如果不知道直通长度就可以让仪表自己去计算直通长度。以安立MS46322B为例,如下选择【Reciprocal】就是代表未知直通,当然也可以通过S2P档案去调用已知的直通文件。
回到前面的话题,通常仪表端口处会接延长电缆,电缆的弯曲会在校准过程中引入很大的方向性误差,如果使用TRL校准件或是机械校准件就很难去除这些误差项,这也就是现在为什么很多电缆生产商会提供稳幅稳相的电缆的原因之一,通过手摇去晃动电缆,它的幅度及相位特性是稳定的。如果您手边的电缆不是稳幅稳相的话,您可在校准前将电缆固定位置以防止晃动。当然更推荐的还是Ecal,因为如果再考虑人工操作的误差和机械校准件的一致性,毫无疑问,Ecal在实际应用中总能比机械校准能提供更好的质量。在使用Ecal时也可以尝试将默认的直通改为未知直通,以尽可能降低校准后电缆晃动带来的影响。我有用过的安立公司的两款分别是For 40G和70G的电子校准件,足以满足目前现有绝大多数产品的测试需求。(当然也用过Keysight的)
36585K Precision AutoCal, 70 kHz to 40 GHz,2-port
36585V Precision AutoCal, 70 kHz to 70 GHz,2-port
校准完了以后我们通常会用标准件的Load去判断校准结果好坏,负载标准件通常是最难生产的,随着频率的升高误差也会显著增加,很难在不同频率下确保阻抗的一致性。这里就引入第二个概念就是:滑动负载。
滑动负载顾名思义就是负载是可以滑动的,如果准确一点来讲就是滑动失配,它是由一段空气线加上一个适当的终端构成。
空气线的中心导体可以滑动到外部导体达不到的地方,以便产生平滑的连接。下图是一个母头的滑动负载,通过滑动白色圆圈向右边滑动以调整负载匹配。(桌子有年头了,照片拍的不好看兄弟们见谅)
滑动负载常见的起始频率是在2~3GHz,下图可以明显看出我校准的是10MHz~20GHz,在大概2GHz以前不管是阻抗还是回波损耗都是处理不理想的状态,所以建议3GHz以下还是用固定负载去校准。
通过下图还可以看出,滑动负载的阻抗通常不是标准的50欧姆,另外回波损耗也会随着负载匹配的不同而变化。
滑动负载在滑动的时候表现出的阻抗在Smith图上是排列成一圈,下图看的不清楚,实际上显示的是一个个的小圆圈。对于滑动负载来说,需要采集多次数据,因为每次滑动的长度偏移都不一样,这就对应在Smith圆图上显示成了一系列的点的轨迹。
当我们正常使用滑动负载时,建议用偶数步进改变滑动位置,以避免产生周期性的影响,而且最好朝着一个方向滑动以使稳定性误差最小。
具体操作还是以安立的MS46322B为例进行说明如下:
首先点击【CalKit Options】-->【Load Kit/Charac.】在弹出的对话框中选择加载校准件的参数文档(通常厂商都会提供,或是可以去官网找找)
然后在校准画面下选择【Sliding Load】同时选择刚刚所加载进去的校准器型号。
如果不放心的话还可以打开【Standard Info】来确认一下校准参数是否正确
接下来就可以校准了,注意:校准还是需要BB Load的,这个在上面校准参数的对话框中有提示,安立的滑动负载需要滑6次,就将负载接在端口延伸电缆上滑一次点一次吧。
校准完记得确认一下校准结果养成良好的习惯。
好了,今天就到这儿,不足之处欢迎评论指出。