網(wǎng)絡(luò )分析儀技術(shù)指標和校準篇

網(wǎng)絡(luò )分析儀技術(shù)指標和校準篇

催更的童鞋們，射頻君終于更新了哈。接著(zhù)網(wǎng)絡(luò )分析儀基礎篇，射頻君今天和大家聊一聊網(wǎng)絡(luò )分析儀的主要技術(shù)指標和主要校準方法。

網(wǎng)分的主要指標如下：

1. 頻率范圍：

這個(gè)就不多說(shuō)了。一般網(wǎng)分中比較高端的網(wǎng)分范圍高頻會(huì )到67G左右。如果超過(guò)67G腫么辦?那就得上上變頻器了，嘿嘿，這個(gè)有空再展開(kāi)講。

2. 頻率分辨力：

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

3. 頻率準確度：

是指網(wǎng)分內的源，輸出的頻率顯示值相對于真實(shí)值的接近程度。

4. 功率準確度：

是指網(wǎng)分內的源，輸出的功率顯示值相對于真實(shí)值的接近程度。

5. 動(dòng)態(tài)范圍：

動(dòng)態(tài)范圍有兩種定義方式：接收機動(dòng)態(tài)范圍和系統動(dòng)態(tài)范圍。

接收機動(dòng)態(tài)范圍：Pmax-Pmin。為了實(shí)現更大的接收機動(dòng)態(tài)范圍，可能需要使用放大器。

系統動(dòng)態(tài)范圍：Pref-Pmin。

大家從上面的公式可以看出：一般接收機的動(dòng)態(tài)范圍會(huì )大于系統動(dòng)態(tài)范圍。

6. 本底噪聲

網(wǎng)絡(luò )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(wǎng)絡(luò )分析儀的一個(gè)重要技術(shù)指標, 它有助于確定分析儀的動(dòng)態(tài)范圍。一般本底噪聲都是歸一化以后的噪聲，也就是以dBm/Hz為基礎單位。

7. 掃描速度

一般是201點(diǎn)掃描時(shí)的最快速度，越快當然測量效率越高。

網(wǎng)絡(luò )分析儀的指標還是比較復雜的，比較重要且易理解的大概如上，然后再考慮具體的應用環(huán)境，我們基本上就可以完成網(wǎng)絡(luò )分析儀的選型了。

下面我們來(lái)聊聊網(wǎng)絡(luò )分析儀的測量校準：

既然說(shuō)校準，肯定是為了消除誤差。那么網(wǎng)分的誤差來(lái)自于哪些方面呢?

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(wǎng)絡(luò )儀內部測試裝置的系統響應和外部測試裝置的系統響應。

漂移誤差由于溫度引起的。它可以通過(guò)其它校準來(lái)去除。一般在測試設備可使用溫度范圍的中值進(jìn)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，例如采樣噪聲，IF底噪等，切換重復性以及接口重復性。當使用網(wǎng)分時(shí)，由于隨機性所以無(wú)法通過(guò)校準去除，可以通過(guò)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(lái)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(guò)什么樣的誤差模型來(lái)補償的呢，一般現在的精準網(wǎng)絡(luò )分析儀基本都選用了十二項誤差模型：

雙端口網(wǎng)絡(luò )中，前向六項誤差和反向六項誤差，加起來(lái)稱(chēng)十二項誤差。

如FindRF上篇基礎篇所講，網(wǎng)絡(luò )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(全單端口校準)

Port1和port2 直通連接，port1 開(kāi)路，port1 短路，port1 負載。

校準一個(gè)端口的T、D、S誤差項，適用于精確測量端口的反射。比如天線(xiàn)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(jīng)典的TOSM)

port1和port2 直通連接(Through)

port1 開(kāi)路,port2 開(kāi)路(Open)

port1 短路port2 短路(Short)

port1 負載port2 負載(Match)

看明白了吧，TOSM稱(chēng)呼的來(lái)源就是上面四個(gè)步驟中的英文首字母。

此校準方法中，由于是三通道，所以前向和反向通道中的誤差項不同，總共有12個(gè)誤差項，泄漏設為常數，4個(gè)校準件的10個(gè)已知參數可以確定10個(gè)誤差項。

缺點(diǎn)為：

1)步驟比較復雜，需要7個(gè)校準步驟

2)需知道所有校準件的參數

3)無(wú)法克服校準誤差

上面TOSM方法適用于雙向測量，可校準兩個(gè)端口，并進(jìn)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)

這種方法適用于四通道儀器，采用7誤差項的模型。3個(gè)校準件具有八個(gè)已知參數，用來(lái)估計7個(gè)誤差項。那么多出的一個(gè)等式用于認證校準結果正確與否，稱(chēng)為內部認證，從而保證校準精度，避免校準誤差，在生產(chǎn)應用中具有很高的可靠性。只需五個(gè)步驟，適用于同軸系統。

2. TRM(through/reflect/match)

R可以未知，但在兩個(gè)測試端口需相等，適用于測試夾具的校準。7誤差項模型，T具有4個(gè)已知參數，M具有兩個(gè)，R對稱(chēng)提供一個(gè)，從而可以估計7個(gè)誤差。

如將端口空載，則只需3個(gè)步驟。

SHORT可以用來(lái)驗證校準結果。

3. TNA(through/network/attenuator)

這種校準方式利用三個(gè)雙端口器件進(jìn)行校準。network參數可以未知，但需對稱(chēng)。attenuator的衰減可以未知，但需良好匹配。T、N、A提供了七個(gè)已知參數進(jìn)行7個(gè)誤差項的估計。

如將端口空載，則只需2步校準。適于夾具和芯片校準。SHORT可以用來(lái)驗證校準結果。

由于被測件五花八門(mén)，校準方法還有很多竅門(mén)，展開(kāi)又是一篇文章，這里射頻君就不詳講了。

除了機械校準件，為了節省時(shí)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(wǎng)分基礎指標和校準就講到這里哈，射頻君的洪荒之力已經(jīng)用完，還請大家(尤其催更的童鞋們)點(diǎn)擊下方那個(gè)“閱讀原文”友情訪(fǎng)問(wèn)一下我們的小店連接器哈，現在現貨特價(jià)銷(xiāo)售哦!更表忘了“關(guān)注并且置頂”FindRF公眾號哦!

彩蛋

看到了這里的同學(xué)，確實(shí)應該獎勵彩蛋

上期有童鞋問(wèn)群時(shí)延，在這里給親們解釋一下：

網(wǎng)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(shí)延。

什么叫群時(shí)延?英文大名是Group Delay。其表示相位的波動(dòng)速度，怎么解釋?

因此，描述相位變化隨著(zhù)頻率變化的快慢程度的量稱(chēng)為群延遲。也就是說(shuō)群延時(shí)的是代表了相位的失真，群延遲恒定時(shí)傳輸波形失真最小。所以線(xiàn)性傳輸網(wǎng)絡(luò )，工作頻帶中的群延時(shí)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(gè)波包絡(luò )，群延遲就是包絡(luò )的延遲，當群延遲為一恒定值時(shí)，包絡(luò )的形狀就不會(huì )發(fā)生變化，無(wú)失真;反之，則各個(gè)頻率的波延遲不同，組成的波包絡(luò )形狀發(fā)生變化，造成失真。所以如果群延時(shí)比較大，我們看信號就相當于過(guò)了一個(gè)哈哈鏡，完全失真了。