网络分析仪的误差、校准和应用
互联网 2022-12-05

理解矢量网络分析仪不确定度的来源有助于你采取行之有效的用户校准方法。对于下图所示的完整的双端口网络分析仪结构,我们从前向开始分析。

11.jpg

图 完整的两端口网络分析仪源的不确定性

首先,第一个不确定性是传输信号和反射信号由于在频率上或者分别正,反向的轨道导致的信号丢失。其次,DUT的输入阻抗和网络分析仪或系统阻抗的差异。同样,DUT输出端也存在类似情况,它们分别属于源匹配和匹配。

用于信号分离的定向耦合器的效率,也需要考虑。理想的定向耦合器在耦合臂产生输出信号,它是与主臂一个方向上的标准信号成比例,而相反方向的信号不产生输出信号。耦合器输出(耦合臂)和标准输入信号(直通臂)的区别是耦合系数。耦合系数通常在10分贝到30分贝之间,意味着当输入信号以适当方向通过直通臂时,输出RF功率电平比其小10到30分贝。

定向耦合器对于反方向的信号不产生输出。但实际上,这是很难实现的。尽管是很小的,反方向的信号通过实际的耦合器仍然会在输出端产生不必要的响应。这种不需要的信号定义为耦合器泄露。耦合系数与耦合泄露的差别称为耦合器的定向性。

最后是隔离。端口2的接收器检测到端口1辐射或传导的少量的信号,在现代网络分析仪,这种不必要的泄露通常很小。总的来说,不影响测量,除非 DUT有很高的损失。尽管推荐,在许多现代矢量网络分析仪中。隔离在校准中只是一种可选的操作。

一个完整的网络分析仪正向不确定性的来源包括:传输和反射追踪;负载和源匹配;定向性和隔离,这些再结合反向6个误差项,共有12误差项。用户校准需要充分考虑这12个误差,以便得到适当的修正系数来用到测量数据当中。这项修正是矢量网络分析仪的显著的精度的主要原因。

网络分析的校准

RF设备的校准经常需要把仪器周期性的送到一个经过认定的仪器校准实验室来进行以确保该仪器运行在生产商的说明以内,实验室也往往把仪器的性能调整到一个标准,比如说国家标准和技术研究院所指定的标准。(NIST)。

网络分析仪也不例外。它们太需要周期性的校准,以至于有时达不到高的精准度,用户的校准也经常被需要。网络分析仪的校准通常通过一个网络分析仪的套包的一系列校准标准或者是用户制定,用户定义的标准来完成。一系列的修正参数通过比较已经知道的存储在网络分析仪的数据和根据校准标准所产生的测量数据产生了出来。在校准测试中这些就被用在数据中以补偿在前面章节讨论过的错误源。

许多因素决定着用户校准需要多久进行一次。你需要考虑的因素包括需要的测试精度,环境因素,以及DUT连接的可重复性。通常情况下,网络分析仪每几个小时或每几天需要一次用户校准,你应当根据核实的标准,测试不稳定因素来源的认定,以及个人经验来决定多久才需要进行校准。需要说明一点,本次讨论用周期校准来描述用户校准,不要与推荐的每年经过认定的工厂校准相混淆。

三个系列的校准经常用在网络分析仪的校准当中:

1.短路的,开路的,负荷的,直达的(SOLT)

2.直达的,反射的,线性的 (TRL)

3.使用外部自动化的校准模型的自动校准

由于每一个系列的校准都有很多不同的要求,需要根据DUT,测试系统,以及测试要求来决定使用哪一种方法。由于SOLT被广泛地使用,我们用它来说明一个校准系列中的变化。

SOLT要求在系统(和DUT)以及阻抗中采用短路的,开路的,负荷型的,直通的的标准。由他们的机械上的特点所决定的精准的标准数据在校准之前被载入到网络分析器中。你连接校准标准的位置(网络分析仪端口,线缆的末端,或者在测试的固定装置里面)就是测试时开始和结束的地方。这就是参考平台或者是测试平台。

进一步说明,你必须用一个可插入的连接制作一个直通的连接。举个例子,一个公口对母口的连接,或者其他不需要外部设备或的连接来完成在 SOLT测试期间的直通连接。在校准期间插入任何器件以及不在校准测量中使用该器件都会导致测量错误。

如果你不能做一个直通的连接,将会被称为不可插入的。这里有几种方法可以用来处理不可插入的情况。,最简单的是使用一套相位相同的(包括在大多数的校准套包中)转接器以及每种类型的短路,开路,负载,在校准过程中使用一个转接器来完成直通的连接,而且在校准测试过程中为了DUT连接用一个合适的转接器与其交换。

其他校准在SOLT系列的校准包括响应型校准。它比较迅速,但是却没有移除在频率上的带宽损失那样精确。它只考虑了在12错误模型的正反向的情况。你可以通过放置短路,开路,负载的情况在端口一来进行一个端口的校准。这样可以节省一些时间,如果你只要进行一个端口测量的话,比如一个天线的回传损失。一个加强的一个端口校准如同一个完全的一端口校准,而且使用直通的连接来测量端口二,这在端口二没有源的T/R结构中很普遍。最终这里有按照校准规定的可以在两个端口都放置短路,开路,负载的完全双端口SOLT校准。

SOLT和TRL校准有很多变化,你可以在实际端子不存在比如探针节点或者如果DUT是在一个测试固定物中的应用中使用TRL校准。因为TRL 并不需要负载,在这些情况下他可以得到很好的实现。

自动化校准是一种比较新的途径,由于它们的速度,可重复性,简单易用很快已经获得了流行。更进一步,它们去除了大多数的人工干预,从而极大地减少了在校准期间误操作的概率。这些单元传统上包括一个电子元件,比如二极管,终端或者其他的标志物以及在EEPROM上存储的经过编码的相关的细节化的电子描述信息。当连接到了网络分析器上以后,自动校准就会被设置到不同的状态。在校准过程中这些状态被测量并和EEPROM中存储的相关状态相比较,以达到正确的修正值。

无论你采用了哪一种校准方法,随机的错误发生来源都应当予以避免,减少IF带宽,使用平均值减少噪音,提供更好的结果。当校准网络分析仪的时候,高质量的组成部分,巩固的测量实践,以及一个关于校准步骤和仪器的全面理解是同等重要的。

网络分析的基本原理工序要求

当用网络分析仪进行精确测量时,需要理解和正确执行每个步骤以便得到得到最佳结果。使用高性能的元件和全面的测量实践。考虑一台经过良好校准的并提供校正参数的网络分析仪和一台要求精确测量的高性能DUT之间 RF连接:

是否有电缆,适配器,和其它高性能的组成部分?

你是否适当地清洁了他们

是否使用了合适的转矩?

如果连接到DUT的RF的性能与规定的系统精度不相符,即使最好的网络分析仪也是没有作用的。

当使用网络分析仪时,使用工序是非常有用的。工序可以增强操作并改善结果。下面是一个使用网络分析仪的例子架构。

准备

准备网络分析仪和DUT

清洁,检查和测量所有连接器

如果使用SOLT校准,选择一种处理非插入式连接的方法

连接分析仪的电缆和适配器到分析仪上

操作

预调网络分析仪

设定源参数,包括频率,功率,速度系数和IF带宽

连接DUT,验证安装,电缆,适配器和运行

选择S-参数测量和显示格式

若可以,设定特殊的测量目标,如参考平面的扩展

观察响应

移除DUT

校准

选择适当的校准工具包或定义输入校准标准

设置IF带宽并平均以最小化校准期间的噪声

手动校正或使用自动校准

采用熟知的核查标准验证校准质量

保存仪器状态和校准

执行

连接DUT

从校准步骤中得到合适的校正参数

测量并保存DUT参数

网络分析仪在正确使用的前提下,是某些最精确的射频仪器,典型的精度为± 0.1 dB和±0.1度。它可以进行精确,可重复的RF测量。现代网络分析仪提供的配置和测量能力像他们应用范围一样广泛。选择合适的仪器,校准,功能,以及采用可靠的RF测量方法,可以最优化你的网络分析仪的结果。

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 相关技术文库
  • RF
  • 射频
  • 通信
  • 无线
  • 基站测试套件-保证大功率基站的正常工作

    1、内容提要 一个完整的蜂窝基站由二大部分系统组成——发射机和天馈线系统。从发射机到天线之间有很多物理连接点,每个环节之间的良好匹配是保证系统正常工作的关键。从测试角度看,必须从二个方向来综合考虑——从发射机的射频输出端口向发射机方向看过去的匹配情况;和从天线输入端口向天线方向看过去的匹配情况。少了其中一项,如用天馈线分析仪进行天馈线系统的匹配测量,只能说完成了整个系统一半的测试。 在本文中,讨论...

    昨天
  • 移动终端非信令生产测试渐行渐近

    1、概述 根据资料显示全球手机数量已经从2000年不到10亿部,增长到现在的60亿部,其中近50亿部都在发展中国家。估计,到2015年,世界上将有人口75亿,而手机将达到近90亿部。2012年中国智能终端出货量达2.24亿部,已成为全球最大的智能手机生产国。移动终端终端的制式从单模变为多模,支持2G、3G,甚至4G,频段从单频段到7、8频段,甚至10频段,终端的变化给移动终端生产厂家带来了巨大的挑...

    昨天
  • 多模扫频仪在LTE网络规划和优化中的运用

    1、概述 随着国内4G牌照发放,全国各省份都在紧锣密鼓地开展TD-LTE网络建设。TD-LTE网络的规划到优化,越来越受运营商的重视,都已成为如今工作的关注重点。 由于TD-LTE网络制式的自身特点,以及同频组网的特殊性,使得TD-LTE网络对于覆盖和干扰的控制有着很高的要求。同时,在步入4G商用的时代,绝大多数用户仍然使用着2G和3G网络,对于TD-SCDMA和GSM的网络的日常优化也是丝毫不能...

    昨天
  • ZVL网络分析仪在射频产品测量中的应用

    在射频产品的研发和生产过程中,往往需要进行射频信号的频谱分析、信号的解调分析、接收灵敏度测试和硬件电路的S参数测试,工程师以此来优化和检验产品的设计,使得产品的性能达到最佳状态;为了保证产品的电磁兼容设计符合规范也需要做电磁兼容摸底测试,即预认证测试。因此,频谱分析仪、矢量网络分析仪、测量接收机、噪声系数分析仪和信号分析仪必不可少,对于研制普通射频产品的单位来说,非常昂贵的测试仪器投资在短时间内很...

    昨天
  • 4G LTE设备测试的考虑因素

    本文旨在对4G LTE和LTE-Advanced设备在制造和测试过程中会遇到的一些挑战进行分析。这些挑战既有技术方面的,也有经济方面的。了解哪些缺陷需要检测有助于我们在实际的生产环境中采用更好的测试方法。4G设备制造商们可以通过现有测试技术和未来新型测试理念的结合,来确保为他们的客户提供高质量的用户体验。 LTE和LTE-Advanced技术:速度和数据容量 4G蜂窝移动通信技术的部署同时为消费者...

    昨天
  • 10GHz~90GHz宽口径变温噪声源

    1、引言 微波辐射计是一种用于测量物体微波热辐射的被动遥感仪器。由于物体的微波辐射信号是极其微弱的非相干信号,这种信号的功率比辐射计本身的噪声功率还要小很多,所以辐射计实质是一台高灵敏度接收机。为克服系统噪声和通道增益漂移对微波辐射计灵敏度、线性度和稳定性的影响,必须建立微波辐射计的输入亮温与输出电压之间的精确关系,称之为辐射计定标。定标精度将直接影响辐射计的测量精度。在已经发射的“风云三号(FY...

    昨天
  • 射频概念知识总结

    概念辨析:dBm,dBi,dBd,dB,dBc1、dBmdBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lgP(功率值/1mw)。[例1]如果发射功率P为1mw

    昨天
  • 802.11ac 5GHz设备在生产过程中的明智测试方法

    对于最新的802.11ac标准,制造工程师们正面临越来越大的复杂性,这反过来又促使他们对测试策略进行不断的创新,以满足这些新近出现的要求。首先,也是最重要的一点是,在5GHz频段内以更高的带宽和调制阶数进行设备测试就意味着为工厂购买新的设备。但是,采用当今最新技术的设备还需要为传统的技术标准(802.11a/b/g/n)执行后向兼容测试,这就使问题变得更为复杂。考虑到这种趋势,工程师们在制定测试策...

    前天
  • 海量存储宽带接收机技术和方案

    一、概述 Keysight的M9392A 产品是一款高性能的海量存储宽带接收机,它的分析频率范围覆盖50MHz 到26.5GHz,高达250MHz 的瞬时带宽,并具有高达100MHz 模拟带宽的大数据量流盘能力。M9392A 系统由4 到5 个模块组成,它们分别是:M9360A PXI /预选器,M9361A 和M9351A (可选) PXI 下变频器,M9302A PXI 本振,和M9202A ...

    前天
  • 数字工程师需要掌握的射频知识

    做为一名高速数字电路设计或测试的工程师,仅仅借助于传统的时域方法去对信号和传输通道进行研究会面临很多制约。数字工程师需要掌握哪些射频知识呢?让我们分两期带大家去了解一下。 *** 上篇 *** 一、前言 随着人们对于海量数据传输和存储的需要,越来越多的数字总线数据速率达到了Gbit/s以上,比如HDMI的数据速率达到3.4Gb/s,USB3.0 的数据速率达到5Gb/s,SATA的数据速率达到...

    前天
  • C-RAN组网时的CPRI时延抖动测试方法

    集中基带池和分布式射频拉远技术是4G LTE无线接入网组网的发展趋势。为了节省光纤资源,会把基带池和多个射频拉远模块间的CPRI链路复用在一根光纤上进行传输,由此增加的时延抖动是否会影响系统可靠性是设计组网方案时要重点考虑的因素。本文介绍了一种利用是德公司(原安捷伦公司电子测量仪器部)的高带宽实时示波器进行C-RAN组网时的CPRI时延抖动测试的方法,并根据实际测试结果对彩光直驱和OTN承载两种方...

    02-06
  • 基于多线程技术的天线实时测量系统研究

    系统软件用户界面可以完成所有测量参数的输入和设置并及时响应用户操作,除此线程外建立额外的工作者线程实现其他功能的并行工作,提高系统实时性,在用户界面实时更新显示仪器的运行状态和系统的测量进度以供用户了解系统状态,同时对测量数据进行实时地读取和保存,便于后期的进一步处理和研究。 0 引言 随着计算机技术和现代电子测量技术在仪器领域的应用和普及,特别是电子测量仪器计算机接口及相应标准的出现,使得计算机...

    02-06
下载排行榜
更多
广告