矢量网络分析仪的校准技术

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校准方法及应用
校准技术主要参考文献
[1] Churchill, H. M., Susman, L., “A Six-Port Automatic Network Analyzer“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, MTT-25, 1977, pp. 10861091
❖ 称为10误差项模型
❖ 在10误差项模型中加入开关的泄漏误差，eI0，eII0。 称为12误差项模型
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系统误差模型
10(12)误差项模型中对开关的要求
➢ 高重复性 ➢ 高隔离度（大于VNA本身的动态范围) ➢ 无需良好匹配 ➢ 可以有损耗 ➢ 两个切换位置无需相等
m a tch : b1 0 S h o rt : b1 a1 O p en : b1 a1 T hrough :
a 2 b1
a
b
2
2
a1 T 11b
2
m t T 2 1 b 2
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系统误差模型 15误差项模型(四通道）
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系统误差模型 15误差项模型(四通道）
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[2] Engen, G. F., Hoer, C. A., “Thru-Reflect-Line: An Improved Technique for Calibrating the Dual Six Port Automatic Network Analyzer“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, MTT-27, 1979, pp. 987-993
系统误差模型
15误差项模型(四通道）
(a)-无端口互耦，采用TRM进行校准，只测量DUT (b)-以20dB衰减器模拟端口互耦，TRM校准，测量DUT (c)-以20dB衰减器模拟端口互耦，采用15误差项校准方法（如 TMSO）进行校准，测量DUT
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校准方法及应用 全双端口校准技术
Calibration procedure
TOSM TOM TRM TRL TNA TOM-X
Number of Calibration steps
7
Special feature classical procedure
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系统误差模型 7误差项模型(四通道矢量网络分析仪)
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系统误差模型 7误差项模型
将八个误差现进行归一化,得到七个误差项
[5] Heuermann, H., Schiek, B., “The In-Fixture Calibration Procedure LineNetwork-Network-LNN“, Proceedings of the 23rd European Microwave Conference, September 6-9, Madrid (Spain), 1993, pp. 500-505
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校准方法及应用
校准方法分类
NORMALIZATION 包括反射与传输的归一化，提供了最快的测量速度。 FULL ONE PORT 校准一个端口的T、D、S误差项，适用于精确测量端口的反射。 ONE PATH TWO PORT 前二者的合成，适用于单向传输测试，如放大器。 FULL TWO PORT 适用于双向测量，可校准两个端口，并进行所有S参数的测量。 提供了最高的精度
[4] Eul, H.-J., Schiek, B., “A Generalized Theory and New Calibration Procedures for Network Analyzer Self-Calibration“, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, MTT-39, 1991, pp. 724-731
功率分配器，开关（位置1）和三端口误差网络[R] ➢ 位置2
功率分配器，开关（位置2)和三端口误差网络[T]
❖ 前向和反向测量时，对应的误差网络和误差项不同。
(R’11, R’22, R’12R’21, T’11, T’21 R’21 和 T“11, T“22, T“12T“21, R“22, T“12R“12)
系统误差模型 10误差项模型（三通道矢量网络分析仪）
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系统误差模型
开关切换对于误差模型的影响 ❖ 因为开关位于参考接收机和三端口误差网络[R],[T]之间，所以在
四端口误差网络[K]中包含了下列影响： ➢ 位置1
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Байду номын сангаас
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校准方法及应用
TOSM校准方法的扩展
端口泄漏补偿
➢ 两个端口需要两个匹配负载 ➢ 校准和测量过程可能会呈现不同的泄漏特性
在校准过程中，两个端口完全匹配，进行 隔离测量。所以，只有测量端口良好匹配的 被测件能被准确测量，如果被测件端口反射 很大，则可能会导致较大的测量误差。
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概述 矢量网络分析仪的结构
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概述 矢量网络分析仪的结构
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概述 矢量网络分析仪的结构
Test set
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概述 测量误差
➢ 系统误差
❖ 矢量网络分析仪内部测试装置的系统响应 ❖ 外部测试装置的系统响应
➢ 随机误差
测试装置的稳定性 仪器的稳定性
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系统误差模型 5误差项模型
[3] Eul, H.-J., Schiek, B., “Thru-Match-Reflect: One Result of a Rigorous Theory for De-embedding and Network Analyzer Calibration“, Proceedings of the 18th European Microwave Conference, September 12-16, Stockholm (Sweden), 1988, pp. 909-914
矢量网络分析仪的校准技术
Rohde&Schwarz Pushing limits
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罗德与施瓦茨中国有限公司
安毅 产品经理
Tel: 010-6431 2828 Email: Adams.An@rsbp.rohde-schwarz.com
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系统误差模型 22误差项模型(三通道）
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系统误差模型 22误差项模型(三通道）
下表列出了可能的校准标准件的组合 需要至少两个传输标准件 为了达到最好的校准性能，A标准件应具有180度相移
5
inherent verification
5
especially for test fixtures
4
high directivity
3
especially for test fixtures
5(9)
eliminates crosstalk
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Test set
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概述 四通道矢量网络分析仪
Meas. Channel B Ref. Channel R2
Source
Ref. Channel R1 Meas. Channel A
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Port 2 Port 1
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系统误差模型 端口互耦消除的误差模型
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系统误差模型 15误差项模型(四通道）
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主要内容
概述 系统误差模型 校准方法及应用
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概述 测量原理
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mr
a1
R11 R21
R12 mf
R22
b1
a2 mt
T11 T21
T12 b2
T22
0
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系统误差模型
5误差项模型的校准
如采用TOSM四个标准件进行校准，则可以根据由标准件所决定 的端口信号之间的关系确定矩阵[R]和[T]的参数。
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概述 三通道矢量网络分析仪
Meas. Channel B
Source Ref. Channel R1 Meas. Channel A
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Port 2 Port 1
[6] Heuermann, H., Schiek, B., “Results of Network Analyzer Measurements with Leakage Errors Corrected with the TMS-15-Term Procedure“, Proceedings of the IEEE MTT-S International Microwave Symposium, May 23-27, San Diego (California), 1994, pp. 1361-1364
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校准方法及应用 TOSM－经典的全双端口校准技术
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校准方法及应用
TOSM－经典的全双端口校准技术
through/open/short/match 由于是三通道，所以前向和反向通道中的误差项不同 12个误差项 泄漏设为常数 4个校准件的10个已知参数可以确定10个误差项 缺点： 7个校准步骤 需知道所有校准件的参数 无法克服校准误差
k11 k12 k13 k14
[K] k21
k22
k23
k24
kk3411
k32 k42
k33 k43
k34 k44
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[T
]
t11 t21
t12
t22
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系统误差模型 误差网络变换
m f 2b2 m r 4b4 m t 6b6