如何校准75欧姆的传输线?
射频学堂 2023-06-09

绝大部分应用在通信领域的微波器件的阻抗都是设计成50欧姆,但仍有一些应用是会设计成75欧姆的阻抗匹配,比如说视频产品相关,如电视机的接口、机顶盒的接口等的接口或是连接电缆,以电缆为例由内导体、介质、外导体和护套组成。电缆的特性阻抗与其内外导体的尺寸之比有关

同时也和介质的介电常数有关

通常认为导体的截面积越大损耗越低,但事实并非完全如此,同轴电缆损耗的计算公式如下:

如下图所示,77欧姆的时候损耗最小

而33欧姆的时候功率容量最大

所以应该在两者间找到一个适当的值做为阻抗设计的标准,两者的几何平均值为48.06欧姆,所以选取50欧姆的标准阻抗是为了做到两者兼顾。而由于75欧姆的阻抗损耗很小,所以适用于视频相关的应用场景。


由于目前绝大多数的网分都是50欧姆的端口阻抗及相关配套的校准件,如果用到广播电视行业的70欧姆产品测试就会涉及到阻抗转换的问题,今天就跟大家分享一下如何使用Anritsu安立的及Keysight的标准50欧姆网分进行75欧姆产品的测试。测量分两种方法,一种是已有75欧姆的校准套件,另一种是直接使用50欧姆校准件进行校准,具体如下:


1-->直接使用50欧姆校准件搭配Anritsu网分进行75欧姆校准


使用直通式50Ω-75Ω的转换器(网上可以买到,这种器件只能起到50欧姆和75欧姆之间的阻抗连接,不能进行阻抗变化),同时需要大概知道阻抗为50欧姆部分的电长度(具体可以使用网分的时域功能测试出来)

去掉50欧姆转75欧姆的转接器,使用50欧姆校准器对网分进行校正,校正前需要将网分的端口阻抗由50欧姆变换成75欧姆,具体设置如下:

【Calibration】-->【Calibrate】-->【Manual Cal】-->【2-Port or 1-Port Cal】-->【Modify Cal Setup】-->【Edit Cal Params】,在弹出的对话框中将50欧姆改成75欧姆。

然后使用50Ω校准件进行正常的校准。校准完成之后连接50欧姆转75欧姆转接器,然后点击【Measurement】-->【Embed/De-embed】将嵌入和去嵌入的功能设置成【ON】,然后开始编辑去嵌入的内容。    

如果进行一端口校准,那【VNA Port Config】就选择 Port1,如果两端口校准,那两端口都要进行去嵌入设置。

介质通常都是空气,因为是要去嵌入50欧姆转75欧姆转接器中50欧姆的部分,故【Impedance】要设置成50欧姆,长度通过时域计算出来后填入。然后点击【Add/Change Network】即可。


2-->使用75欧姆校准件及最小损耗耗垫Minimumloss pad进行校准


以安立的MS46121A单端口VNA为例,将网分端口与最小损耗垫相连(上图由于接口不匹配故用校准器的直通当成转接),然后将端口阻抗变换成75欧姆,然后将75欧姆校准器的校准参数录入,注意:75欧姆校准器的阻抗也要设置,如下图所示:


每家厂商的75欧姆校准器参数不同,这里只做操作介绍示例。设置完可进行OSL校准(由于是单端口故没有Thru)


校准完可以发现阻抗已经变成75欧姆了

可以接一根75欧姆的传输线测量


此时终端是开路的

如果将终端接一个75欧姆的负载则显示如下



3-->如何使用ENA 测量 50 至 75 Ω 阻抗匹配器件?

如果需要测量每个端口上具有不同参考阻抗的被测件,必须使用 ENA 的适配器移除/插入特性和阻抗转换特性套件。如果被测件是一个特征阻抗能从 50 Ω 转换到 75 Ω 的双端口器件,必须按照连接器类型准备一个 50-75 Ω 最小损耗垫及 50 Ω 和 75 Ω 校准套件。



(1)使用 50 Ω 校准套件执行全双端口校准,以便对执行适配器插入/移除的端口进行校准。

(2)修改 75 Ω 校准套件。按【Cal】-->【Cal Kit】 中选择所需的 75 Ω 校准套件。将 75 Ω “Load”标准重新定义为【Arbitrary】。点击【Cal】-->【Modify Cal Kit】-->【Define STDs】-->【Broadband】-->【STD Type】-->【Arbitrary】


(3)执行适配器插入。

打开【Adapter Removal】菜单,点击【Cal】-->【Calibrate】-->【Adapter Removal】,在【Select Port】中选择您想要插入最小损耗垫的端口。然后从【Cal Kit】中选择需要使用的 75 Ω 校准套件,以表征最小损耗垫。将最小损耗垫与所选的测试端口进行连接,连接 75 Ω 校准套件进行校准。最后点击【Done】完成校准过程。

校准过程中ENA还是50欧姆阻抗,打开【Fixture Simulator】菜单-->【Analysis】-->【Fixture Simulator】进行50欧姆转75欧姆阻抗变换设置:点击【Port Z Conversion】并指定所选端口的参考阻抗。如果最小损耗垫连接至端口 1,则需要将 Port 1 Z0 Real 从 50 Ω 变为 75 Ω。点击【Port Z Conversion】将端口阻抗转换功能置为【ON】状态,点击【Return】将【Fixture Simulator】置为【ON】状态。


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