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网络分析仪校准篇--注意事项须知
发布时间：2020-08-12
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VNA的校准是精确测量前必要的准备
以单端口DUT测量为例，测试模型参考oneporterrormodel。
由于VNA的输出和DUT的待测输入一般都存在中间过渡件/连接件，使得理想网络分析仪的测试平面和DUT的待测平面间出现了一个误差网络。对于单端口误差模型，有三个误差项。为了求解三个误差项，由线性矩阵理论，需要建立三个不相关的方程来求解。校准的原理就是建立这三个方程。
通过在测试面加入三个已知特性的校准件，例如开路件，反射系数理论上为1，短路件，反射系数理论上为-1，负载件反射系数理论上为0。通过VNA测量这三个校准件，得到实际测量结果。也就得到包含三个误差模型的线性方程，通过求解就能得到三个误差项。在后续的测量中，在直接获得的测试结果中，先通过数学运算，消除三个误差项带来的影响，显示给用户的就是校准后DUT的特性。
当然两端口误差模型更加复杂，分为正向和反向，正向具有6个误差项，反向也有6个误差项，总共有12个误差项需要求解，求解方法可用参考"RFMeasurementofDieandPackages"
当然一般网络分析仪提供的二端口矢量校准方法为SOLT，通过单端口的分析，其实校准件的本质是建立误差模型方程，选择不同已知反射系数的校准件，就得到了很多不同的校准方法，例如LRM，LRRM，TRL等等。
当然校准的本质也是去嵌入(De-embedding)的过程，去嵌入的本质得到误差网络的S参数，通过转换到T参数，运用级联运算进行消除。去嵌入还能够消除非传输线网络的S参数，应用也比校准广泛。
实际校准的方法：
尽管一般VNA的UserGuider上都有仪器校准的方法，但是还有很多细节需要注意的：
1、设定测试参数
选择测试频率范围：一般的频率范围要稍微大于测试指标规定的范围，选择VNAPort激励功率，对于无源器件，可以选择稍微大的激励功率，例如0dBm，但是对于测试Amplifier等小信号器件，一般激励信号要小于器件的1dB压缩点，对于PowerAmplifier等大功率器件，需要减小VNA的输入信号功率，同时要在PA的输出和VNA的输入间加入衰减器。但是过分减小VNA的输入信号功率，可能会使得S11和S22测量误差增大。如果对于多端口VNA，还需要选择测试port。
2、选择校准件，选择校准方法，通过仪器校准的Guide完成校准
每个公司都有不同的规格的校准件，例如N型的，SMA型的，这个在校准之前一定要选择好，这个是因为厂家提供的校准件，开路短路负载等也不是理想的反射系数分别为1，-1和0。同公司的VNA中会定义校准件，将校准件的特性预先存入VNA，以便校准时求解误差方程。因此，如果校准件选择不当，校准的意义也就没有了。
在校准过程中，显示format对于校准是没有影响的，可用选择显示S11或者S21，显示可用为VSWR或者SmithChart，这个不影响校准。已SOLT为例，首先进行单端口校准，分别将开路短路负载加至VNA的port1和port2，按照仪器指示进行完成校准，再连接Thru件，完成直通校准。
3、校准结果检查
这一步不是必须的，但个人觉得作为一个优秀的射频工程师，这一步是至关重要的。
开路校准特性的检查：校准完成后，将开路件取下，显示S11和S22的SmithChart，良好的校准使得测试显示曲线在整个测量频率范围内都在SmithChart的开路点。负载校准特性的检查：校准完成后，将测试端口连接负载件，测试S11和S22的SmithChart，良好的校准使得测试曲线在整个测量频率范围内都在SmithChart的中心点。
直通检查：校准完成后，将两端口连接Thru件，测试S12或者S21的dB曲线，良好的校准使得测试曲线在整个频率范围内平坦，且都在0dB。
以上有关网络分析仪校准须知由西安安泰网络分析仪维修中心（www.agitekservice.com）整理发布。
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