TRL校准

a1 S11 b1 S12 S12 S22
e l e l
S12 S22 S12 S11
b2
a2
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南京理工大学
电光学院通信工程系
TRL校准原理
有5个方程，求解5个未知数 先解出 e l
L12 T12 (T11 L11 )
a1 S11 b1 S12 S12 S22 S22 S12 S12 S11 a2 b2
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电光学院通信工程系
TRL校准原理
这种配置去耦了两个测量端口 R12=R21=0
R
a1
误差盒
误差盒
b2
[s]
A B C D
L
L
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电光学院通信工程系
TRL校准应用
A m C
m
B A m D C
m
B A ' D C
'
B A ' D C
'
B D
1
A ' C
'
B A ' D C
电光学院通信工程系
TRL校准原理
T
a1
误差盒
误差盒
b2
[s]
A B C D
1
2
[s]
b1
A B C D
DUT参考平面
1
a2
a1 S11 b1
S12 S22 S12 S22
S12 S11 S12
b2
a2
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南京理工大学
校准的重要性
为什么要做测试校准?
测量系统简化框图
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南京理工大学
电光学院通信工程系
校准的重要性
测量的原始参考平面在仪器内部，所以所测结果包含连 接器、电缆和DUT的过渡效应所引起的损耗和相位延迟 所有效应用误差盒表征
Am m C Bm Dm
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电光学院通信工程系
TRL校准方法
原理与应用
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电光学院通信工程系
内容
校准的重要性 常用校准方法 TRL校准原理 TRL校准应用
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电光学院通信工程系
b2
[s]
A B C D
1
Z0 , e
l
2
[s]
b1
A B C D
1
a2
DUT参考平面
a1 S11 b1
S12 S22 S12
e
l
S12 S22 S11 S12
b2
e l
a2
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电光学院通信工程系
电光学院通信工程系
TRL校准原理
接下来可依次求解出S22，S11，S12和 L
S 22 T11 L11 T12 L12 e
l
S 11 T11 S 22 T12 S
2 12
T12 (1 S S
2 12
2 22
)
L
R 11 S 11 S 22 ( R 11 S 11 )
'
B D
1

Am m C
m B m D
A C
B D
AmBmCmDm表示实际测量得到的S参数转换后的参数
A’B’C’D’表示DUT的S参数转换后的参数
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电光学院通信工程系
TRL校准应用
被测件是Display Port电缆， 长度为2米 根据Display Port电缆的指标 ，频率不超过300MHz时，2 米长的Display Port电缆，其 损耗大概为2dB，基本上是单 位长度上的损耗为1dB 两块PCB板，刚好各自对应 半个直通长度
2 2 2
S 11 , S 12 , S 22 , L , e
l
e
l

[ L12 T12 ( T11 L11 ) ] 4 L12 T12
2 2 2 2 2
2
2 L12 T12
正负号的确定按照 的实部和虚部必须为正的原则
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a2 0
S 11
S 12 L
2
1 S 22 L
由对称性得R22=R11
a1 S11 b1 S12 S12 S22
L L
S12 S22 S12 S11
b2
a2
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电光学院通信工程系
TRL校准原理
L
l a1
误差盒 误差盒
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电光学院通信工程系
TRL校准应用
当频率为300MHz 时，S21＝－ 2.1110dB，接近2dB，满足相关指 标
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电光学院通信工程系
常用校准方法
校准网络分析仪最简单的方法是使用三个 或更多个已知负载。但这些标准负载总是 存在某种程度的不完善，所以会引入测量 误差。
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电光学院通信工程系
TRL校准原理
不依赖于已知的标准负载，采用三种简单的 连接就可以把误差盒完整地表征出来 三种连接方式
电光学院通信工程系
TRL校准原理
应用信号流图，得出用误差盒S参数表示 的在测量平面上测量出的S参数
T11 T12 b1 a1 b1 a2
a1 0 a2 0
S 11 S 12
2
S 22 S 12 1 S 22
2 2
2
1 S 22
根据对称性和互易性，有T22=T11和T21=T12
校准的重要性
网络分析仪正向6类系统误差
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电光学院通信工程系
常用校准方法
SOLT校准
短路-开路-负载-直通
LRM校准
延迟线-反射-匹配
TSM校准
直通-短路-匹配
TRL校准
直通-反射-延迟线
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南京理工大学
TRL校准原理
同样，根据信号流图很容易得到：
L1 1 L1 2 b1 a1 b1 a2
a1 0 a2 0
S11
2
S 22 S12 e 1 S 22 e
2 2 l 2 l 2
2
2 l 2 l

S12 e
1 S 22 e
根据对称性和互易性，有L22=L11和L21=L12
a1
误差盒
[s]
A B C D
DUT
误差盒
b2
1
2
[s]
b1 端口1的 测量平面
A' ' C
器件端口1的 参考平面
B' D'
器件端口2的 参考平面
A B C D
1
a2 端口2的 测量平面
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电光学院通信工程系
L 2
[s]
[s] [s]
b2 b2
1 A BA A C C 2 C D
B 1 B D D
1
a2
a2 a2
DUT参考平面 DUT参考平面 DUT参考平面
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TRL校准原理
电光学院通信工程系
TRL校准原理
R L T
l
a1 a1
a1
误差盒 误差盒 误差盒
[s] [s]
误差盒 误差盒误差盒
b2
[s]
b1 b1
b1
A B A A B C D C D C
L 1 B D 1
1 l 2 Z0 , e
Thru（直通）连接。在要求的参考面上把端口1 直接连接到端口2上 Reflect（反射）连接。采用很大反射系数的负载 （如开路或短路） Line（延迟线）连接。通过一段匹配传输线把端 口1与端口2连接起来，无需知道线的长度、不要 线无耗，这些参量由TRL处理过程确定
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南京理工大学
推导在TRL校正过程中误差盒的S参量所 需的方程组—在DUT参考平面上采用TRL 三种连接，并在测量平面上测量三种情况 下的S参数。 假设端口1和2的特性阻抗相同，误差盒就 是互易的，并对两端口等同。 误差盒用矩阵【S】表征，误差盒是对称 连接，且均有S21=S12。
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电光学院通信工程系
TRL校准应用
对DUT的S参数的测量可以在测量参考平面 上完成（TRL校准） 将S参数转换成ABCD参数 利用级联网络ABCD参数矩阵相乘的特性就 可以解出所测DUT的ABCD参数 将DUT的ABCD参数转换为S参数
[s]
b1
1 DUT参考平面
2
A B C D
1
a2
a1 S11 b1
S12 S22 S12
L L
S12 S22 S12 S11
b2
a2
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TRL校准原理
根据信号流图很容易得到：
R 11 b1 a1