為什么校準(zhǔn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀很重要?

　　在之前的文章中，安泰測(cè)試為大家介紹了如何校準(zhǔn)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的誤差，今天小編再給大家介紹一下為什么校準(zhǔn)是如此的重要：即使再好的測(cè)試設(shè)備也會(huì)存在瑕疵，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不太理想。這些導(dǎo)致測(cè)量誤差的缺陷中，有一些是隨著時(shí)間和溫度的變化而可重復(fù)和可預(yù)測(cè)的，并且可以消除，而另一些則是隨機(jī)的，無(wú)法消除。

　　誤差修正對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響非常顯著。下圖中，如果沒(méi)有誤差修正，帶通濾波器的測(cè)量結(jié)果顯示出相當(dāng)大的損耗和紋波。經(jīng)雙端口校準(zhǔn)后的跡線消除了系統(tǒng)誤差的影響而更加平滑，并且更準(zhǔn)確的表示了被測(cè)件 (DUT) 的實(shí)際性能。

　　所有測(cè)量系統(tǒng)，包括那些使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的系統(tǒng)，都可能受到三種測(cè)量誤差的困擾：

　　? 系統(tǒng)性誤差

　　? 隨機(jī)誤差

　　? 漂移誤差

　　系統(tǒng)誤差是由測(cè)試設(shè)備和測(cè)試設(shè)置的缺陷引起的。這些誤差不隨時(shí)間而變化，它們可以通過(guò)校準(zhǔn)來(lái)表征，并在測(cè)量過(guò)程中以數(shù)學(xué)方法來(lái)消除。網(wǎng)絡(luò)測(cè)量中遇到的系統(tǒng)誤差與信號(hào)泄漏、信號(hào)反射和頻率響應(yīng)有關(guān)。有六種類(lèi)型的系統(tǒng)誤差：?與信號(hào)泄漏有關(guān)的方向性和串?dāng)_誤差?與反射有關(guān)的源和負(fù)載阻抗失配?由測(cè)試接收機(jī)內(nèi)的反射和傳輸跟蹤引起的頻率響應(yīng)誤差( 完整的兩端口誤差模型包括所有六個(gè)用于表示正向的誤差和另外的六個(gè)反向誤差，總共有十二個(gè)誤差項(xiàng)。這就是為什么經(jīng)常將兩端口校準(zhǔn)稱(chēng)為十二項(xiàng)誤差修正)

　　隨機(jī)誤差隨時(shí)間而隨機(jī)變化。由于它們不可預(yù)測(cè)，因此無(wú)法通過(guò)校準(zhǔn)將其移除。造成隨機(jī)誤差的主要因素包括儀器噪聲(例如IF本底噪聲)、開(kāi)關(guān)可重復(fù)性和連接器可重復(fù)性等。使用網(wǎng)絡(luò)分析儀時(shí)，通常可以通過(guò)提高源功率、減小IF帶寬或使用多次掃描的跡線平均等方法來(lái)降低噪聲誤差。漂移誤差是指經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的測(cè)試系統(tǒng)的性能發(fā)生的變化。這主要是由溫度變化引起的，可以通過(guò)額外的校準(zhǔn)來(lái)消除。漂移率決定了需要額外校準(zhǔn)的頻率。但是，通過(guò)構(gòu)建環(huán)境溫度穩(wěn)定的測(cè)試環(huán)境，通常可以將漂移誤差降至最低。雖然可以指定測(cè)試設(shè)備在0°C 至+55°C 的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，而更可控的溫度范圍(例如 +25°C ± 5°C)可以通過(guò)最大限度地減少漂移誤差來(lái)提高測(cè)量精度，并減少或消除對(duì)定期重新校準(zhǔn)的依賴(lài)。

　　【矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀多端口校準(zhǔn)】

　　網(wǎng)絡(luò)分析的早期，幾乎所有測(cè)量都集中在2端口S參數(shù)上。隨著矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA功能的擴(kuò)展，測(cè)試功分器、混頻器、差分設(shè)備等能力的提升推動(dòng)了4端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA的發(fā)展，多端口測(cè)試的需求越來(lái)越多。

　　現(xiàn)在，很多元器件集成了多種功能于一體，其端口數(shù)量不斷增加，復(fù)雜度也越來(lái)越高。像智能手機(jī)中多頻段操作的射頻前端模塊 (FEM)、MIMO天線，以及用于射頻連接器或電纜組件等高速數(shù)字應(yīng)用的無(wú)源互連產(chǎn)品等。

　　作為完成準(zhǔn)確、高效的多端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA測(cè)試的前提，多端口校準(zhǔn)是必要且極具挑戰(zhàn)的。校準(zhǔn)多端口VNA測(cè)試系統(tǒng)要比校準(zhǔn)2端口或4端口VNA更耗時(shí)，也更復(fù)雜。對(duì)于N端口設(shè)備，有(N-1)*N/2 條可能的路徑，每條路徑都需要進(jìn)行相應(yīng)的2端口校準(zhǔn)，些許的疏忽都會(huì)造成前功盡棄，因此需要格外注意。

　　【高低溫對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)的挑戰(zhàn)】

　　隨著自動(dòng)駕駛、商業(yè)航天的興起，被測(cè)件會(huì)工作在極寬的溫度范圍內(nèi)，這就要求在不同的溫度條件下對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)、高效的測(cè)試，以保證可以正常工作在各種極端環(huán)境之中。通常情況會(huì)利用熱真空箱來(lái)模擬各種不同的溫度環(huán)境，被測(cè)件置于熱真空箱內(nèi)，通過(guò)電纜與外部的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA相連進(jìn)行測(cè)試。最大的挑戰(zhàn)來(lái)自于測(cè)試線纜在不同溫度環(huán)境下會(huì)熱脹冷縮，從而導(dǎo)致其電性能會(huì)有很大變化，這就需要在不同的溫度條件下重新進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確。這種傳統(tǒng)的方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、可重復(fù)性差。

　　Keysight CalPod組件就是在PNA和被測(cè)設(shè)備之間提供獨(dú)特的連接和校準(zhǔn)刷新，而無(wú)需斷開(kāi)連接即可完成不同環(huán)境溫度條件下的各種測(cè)試，只需按一下按鈕，即可進(jìn)行一次校準(zhǔn)并進(jìn)行重復(fù)、快速、輕松的刷新，而無(wú)需重復(fù)冗長(zhǎng)且耗時(shí)的校準(zhǔn)序列，也無(wú)需花時(shí)間重新連接校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件，更不會(huì)因電纜移動(dòng)或溫度變化而導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。

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