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          為矢量網絡分析選擇適當?shù)男始夹g

          作者: 時間:2012-08-18 來源:網絡 收藏

            還有另一個重要優(yōu)勢:標準件不需要像SOLT標準件那樣進行完整或精確的定義。雖然SOLT標準件是完全按照標準的定義進行表征和儲存,而TRL標準件只建立模型而不進行完整表征,但是的精度與TRL標準件的質量和可重復性成正比。物理中斷(例如傳輸線路彎曲和同軸結構中的焊縫)將會降低的精度。接口必須保持清潔并允許可重復的連接。

            利用Ecal(電子校準)模塊

            為確保溫度穩(wěn)定,ECal模塊在一個加熱的板上使用一組固態(tài)阻抗標準件。在網絡分析儀校準期間,在關閉修正功能的情況下測量這些固態(tài)阻抗標準件,然后將這些原始(未修正的)測量結果與ECal模塊內部閃存中保存的阻抗標準件預期性能值進行比較。網絡分析儀讀取阻抗狀態(tài)值,并用這些值與測量值進行比較,再使用比較之后得到的差值計算校準系數(shù)(或誤差項)。

            要想最大限度地減少校準過程中的人為誤差,ECal是一個極好的選擇。ECal模塊必須通過USB連接到網絡分析儀上才能使用。ECal模塊經過預熱后,工程師將會把它連接到網絡分析儀的測試端口上,并在校準菜單中選中ECal。該模塊會自動感知端口連接并開始其校準過程。這個過程(通常用時不到30秒)具有高度的可重復性,并且正確執(zhí)行時可獲得比其他許多手動校準技術更高的精度。

            與其他方法不同,ECal模塊非常靈活,可使用不同的連接器通過執(zhí)行某些VNA提供的用戶表征功能進行重新表征。ECal模塊附帶有同軸連接器,當連接同軸波導適配器之后,可執(zhí)行用戶表征,從而能夠作為波導模塊使用。

            校準技術及技術間的折中

            用戶在決定采用哪種校準技術時,往往會比較它們的精度和易用性。精度最高、技術水平要求最低的校準方法當然是最理想的。但遺憾地是,我們往往需要在這兩個因素之間做一個折中。

            表2充分利用了安捷倫的研究結果,把本文中討論的校準技術匯集到一起,對它們所要求的技術水平及可重復性、成本和精度做了比較。結果分成低(L)、中(M)、高(H)三個檔次。

          表2這個包括校準類型折中和精度的比較可幫助用戶確定哪種校準技術對于某個特定應用來說最好評級劃分為低L中M高H三檔


            因為2端口校準是最常見的應用,所以一般情況下,表2中提供的是2端口校準的SOLT值。相反,1端口SOL校準不要求直通,所以不包括直通標準件所引起的任何測量不確定度,因此通常會更精確一些。因為TRL校準不適用于1端口測量,所以此處只提供2端口TRL及其衍生校準的數(shù)據(jù)。

            測量精度的考慮因素

            精度是指儀器在規(guī)定誤差技術指標內測量實際值的能力。典型的網絡分析儀能夠測量百分之一分貝數(shù)量級的功率和毫度級相位。只有使用適當?shù)男屎蜏y量方法,才能達到這種精度級別。適當?shù)倪B接器操作、扭力、儀器操作和其他最佳實踐對網絡分析儀測量精度的影響,要比所選擇的校準方法影響更大。較差的校準行為產生的誤差可能會遠遠超過表2中顯示的結果。

            廣義上說,網絡分析儀沒有固有的可保證精度。在校準過程中,這些儀器依靠對已知標準校準件進行測量建立一個基準。網絡分析儀在校準過程中與標準件的背離程度決定了它的精度。進行正確的校準是確保最佳測量性能的基礎。

            失配測量的不確定度

            考慮一條用于連接網絡分析儀和被測件(DUT)的電路線軌,其特征阻抗具有10%的誤差(例如,50Ω網絡分析儀的特征阻抗為55Ω)。經過簡單的計算可以得出,源和負載的反射系數(shù)為0.05,相當于VSWR為1:1.10。這就造成了0.01 dB的失配損耗和±0.02 dB的失配不確定度。現(xiàn)在再來看一條在網絡分析儀和被測件之間的反射系數(shù)為0.13的電路線軌,它的VSWR為1:1.30,這比1:2.0的VSWR(通常在某些商業(yè)應用中指定)低得多。在這種情況下,失配損耗突然升至0.075 dB,失配不確定度為± 0.15 dB。圖4說明了這種關系。

          圖4本圖顯示了反射系數(shù)失配損耗和不確定性之間的關系


            網絡分析儀和被測件之間的連接可能包括電纜、適配器、電路線軌和夾具。劣質元器件和電纜、帶有污垢或受到損壞的連接器以及不適當?shù)呐ちΦ纫蛩兀伎赡芤鹈總€元件的特征阻抗發(fā)生變化。這些因素的累積效應將會產生巨大的測量不確定度。

            上述實例說明使用良好測量方法的重要性,包括對連接器進行適當?shù)木S護和清潔、施加適當?shù)呐ち?、盡量少用連接器以及在校準和設備測量過程中使用優(yōu)質的電纜和元器件。

            最大限度減少校準過程中的噪聲

            在校準過程中,除了要使用好的測量方法之外,還應該把環(huán)境和噪聲的影響降到最低。這將會改善測量結果的可重復性、精度和穩(wěn)定性。如果有輻射或傳導電子噪聲,那么應使用濾波和屏蔽來降低噪聲。使用特定的儀器設置,可進一步降低噪聲對測量的影響:

            ● 將網絡分析儀的激勵功率設置到最高,以最大限度地增加被測件的信噪比。
            ● 縮小中頻帶寬。這種折中方法是降低掃描速度。如果需要,可使用求平均值法,通過減少隨機白噪聲的影響進一步提高信噪比。校準后可關閉平均算法,但是測量噪聲會增加。
            ● 為減少程序誤差的風險,強烈建議在執(zhí)行校準之前檢查儀器設置和被測件的連接情況。

            最佳測量實踐概述



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