網絡分析儀技術指標和校準篇

網絡分析儀技術指標和校準篇

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201807/384033.htm

催更的童鞋們，射頻君終於更新了哈。接著網絡分析儀基礎篇，射頻君今天和大家聊一聊網絡分析儀的主要技術指標和主要校準方法。

網分的主要指標如下：

1. 頻率範圍：

這個就不多說了。一般網分中比較高端的網分範圍高頻會到67G左右。如果超過67G腫麼辦?那就得上上變頻器了，嘿嘿，這個有空再展開講。

2. 頻率分辨力：

這個是啥東東?可以理解成網分看頻率的最小視力表，能看到多小的頻率，這個指標常見1Hz或者0.1Hz。

3. 頻率準確度：

是指網分內的源，輸出的頻率顯示值相對於真實值的接近程度。

4. 功率準確度：

是指網分內的源，輸出的功率顯示值相對於真實值的接近程度。

5. 動態範圍：

動態範圍有兩種定義方式：接收機動態範圍和系統動態範圍。

接收機動態範圍：Pmax-Pmin。為了實現更大的接收機動態範圍，可能需要使用放大器。

系統動態範圍：Pref-Pmin。

大家從上面的公式可以看出：一般接收機的動態範圍會大於系統動態範圍。

6. 本底噪聲

網絡分析儀的本底噪聲Pmin, 也就是系統的靈敏度。接收機的本底噪聲DANL(英文全名Display Average Noise Level)是網絡分析儀的一個重要技術指標, 它有助於確定分析儀的動態範圍。一般本底噪聲都是歸一化以後的噪聲，也就是以dBm/Hz為基礎單位。

7. 掃描速度

一般是201點掃描時的最快速度，越快當然測量效率越高。

網絡分析儀的指標還是比較複雜的，比較重要且易理解的大概如上，然後再考慮具體的應用環境，我們基本上就可以完成網絡分析儀的選型了。

下面我們來聊聊網絡分析儀的測量校準：

既然說校準，肯定是為了消除誤差。那麼網分的誤差來自於哪些方面呢?

測量誤差主要包括：隨機誤差、系統誤差、漂移誤差

系統誤差則包括網絡儀內部測試裝置的系統響應和外部測試裝置的系統響應。

漂移誤差由於溫度引起的。它可以通過其它校準來去除。一般在測試設備可使用溫度範圍的中值進行使用可以將該誤差降到最低。

隨機誤差則包括測試裝置的穩定性和儀器的穩定性。其主要組成為設備噪聲，例如採樣噪聲，IF底噪等，切換重複性以及接口重複性。當使用網分時，由於隨機性所以無法通過校準去除，可以通過提升信號源功率，降低IF帶寬或者多次掃頻求平均的方法來降低噪聲誤差。

所以校準主要彌補的是系統和漂移誤差。

那誤差是通過什麼樣的誤差模型來補償的呢，一般現在的精準網絡分析儀基本都選用了十二項誤差模型：

雙埠網絡中，前向六項誤差和反向六項誤差，加起來稱十二項誤差。

如FindRF上篇基礎篇所講，網絡分析儀校準中常用機械校準件。機械校準件校準的主要方法：

1. NORMALIZATION(直通校準)

Port1和port2 直通連接，包括反射與傳輸的歸一化，提供了最快的測量速度。

2. FULL ONE PORT(全單埠校準)

Port1和port2 直通連接，port1 開路，port1 短路，port1 負載。

校準一個埠的T、D、S誤差項，適用於精確測量埠的反射。比如天線的S參數\放大器單向傳輸測試測試，可以用這種辦法。

3. FULL TWO PORT(經典的TOSM)

port1和port2 直通連接(Through)

port1 開路,port2 開路(Open)

port1 短路port2 短路(Short)

port1 負載port2 負載(Match)

看明白了吧，TOSM稱呼的來源就是上面四個步驟中的英文首字母。

此校準方法中，由於是三通道，所以前向和反向通道中的誤差項不同，總共有12個誤差項，洩漏設為常數，4個校準件的10個已知參數可以確定10個誤差項。

缺點為：

1)步驟比較複雜，需要7個校準步驟

2)需知道所有校準件的參數

3)無法克服校準誤差

上面TOSM方法適用於雙向測量，可校準兩個埠，並進行所有S參數的測量。提供了最高的精度。

除了上面的幾種最常用的，還有哪些校準方法呢?

1. TOM (through/open/match)

這種方法適用於四通道儀器，採用7誤差項的模型。3個校準件具有八個已知參數，用來估計7個誤差項。那麼多出的一個等式用於認證校準結果正確與否，稱為內部認證，從而保證校準精度，避免校準誤差，在生產應用中具有很高的可靠性。只需五個步驟，適用於同軸系統。

2. TRM(through/reflect/match)

R可以未知，但在兩個測試埠需相等，適用於測試夾具的校準。7誤差項模型，T具有4個已知參數，M具有兩個，R對稱提供一個，從而可以估計7個誤差。

如將埠空載，則只需3個步驟。

SHORT可以用來驗證校準結果。

3. TNA(through/network/attenuator)

這種校準方式利用三個雙埠器件進行校準。network參數可以未知，但需對稱。attenuator的衰減可以未知，但需良好匹配。T、N、A提供了七個已知參數進行7個誤差項的估計。

如將埠空載，則只需2步校準。適於夾具和晶片校準。SHORT可以用來驗證校準結果。

由於被測件五花八門，校準方法還有很多竅門，展開又是一篇文章，這裡射頻君就不詳講了。

除了機械校準件，為了節省時間，下面的電子校準件(E-Cal)也很流行：

方便是方便了，但是銀子也喜人的很，就看諸位君的預算了。

這期的網分基礎指標和校準就講到這裡哈，射頻君的洪荒之力已經用完，還請大家(尤其催更的童鞋們)點擊下方那個「閱讀原文」友情訪問一下我們的小店連接器哈，現在現貨特價銷售哦!更表忘了「關注並且置頂」FindRF公眾號哦!

彩蛋

看到了這裡的同學，確實應該獎勵彩蛋

上期有童鞋問群時延，在這裡給親們解釋一下：

網分可以測量的參數，除了大名鼎鼎的S11，S22，S12，S21以外，還有群時延。

什麼叫群時延?英文大名是Group Delay。其表示相位的波動速度，怎麼解釋?

因此，描述相位變化隨著頻率變化的快慢程度的量稱為群延遲。也就是說群延時的是代表了相位的失真，群延遲恆定時傳輸波形失真最小。所以線性傳輸網絡，工作頻帶中的群延時應為常數。

通俗的理解就是，群可以看成是由各種頻率的波疊加構成的一個波包絡，群延遲就是包絡的延遲，當群延遲為一恆定值時，包絡的形狀就不會發生變化，無失真;反之，則各個頻率的波延遲不同，組成的波包絡形狀發生變化，造成失真。所以如果群延時比較大，我們看信號就相當於過了一個哈哈鏡，完全失真了。