消除測試設備對射頻器件測量影響

提高精度已成為最早期矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀(VNA)測量的目標。通過(guò)校準和矢量誤差校正技術(shù)，可以將VNA精度從儀器端口擴展到測試電纜的端點(diǎn)。當待測器件(DUT)直接連接到測試端口電纜時(shí)，校準面和測量面是同一平面。在這種情況下，校準和誤差校正是直截了當的過(guò)程，其涉及機械或電子同軸校準標準。然而，對引腳貼裝或表面貼裝封裝的DUT而言，必須使用測試設備，而目前同軸校準平面和測量平面是分開(kāi)的，并需要額外的誤差校正技術(shù)來(lái)達到高測量精度。這些方法經(jīng)常采用裝置的建模響應，來(lái)有效地將校正平面移至DUT的端口。部分工程師則選擇采取最小影響的測試設備，并僅僅測量DUT和設備的總響應。本文討論了兩種基于模型的校正，其增加了測量精度，并不再需要忽略由測試設備引入的測量誤差。

　　直接測量涉及到測量的物理校準標準以及計算誤差項。這種方法提供了高精度，這主要是基于校準標準精確特性的程度是已知的。多年來(lái)已有很多有關(guān)各種直接測量校準技術(shù)的文章。所有詳細內容可以在安捷倫應用筆記1287-3和1287-11中閱讀到。1-3基于模型的校準采用了從網(wǎng)絡(luò )響應建模中推導出的數學(xué)校正。該建模響應可能來(lái)自仿真結果或理論性行為，但往往是從實(shí)際測量得出的。通常，測量和建模的結合有助于實(shí)現最高質(zhì)量的結果。

　　如圖1所示的端口擴展是最簡(jiǎn)單的建模技術(shù)。它依賴(lài)于簡(jiǎn)單的測試設備延遲(并且，在某些情況下，有衰減的)模型。去嵌入采用設備的完整S參數模型。這兩種技術(shù)不再需要建立精確的設備內部校準標準，這是難以實(shí)現地(特別是對負載標準)，并花費了很多時(shí)間和精力。

　　測試設備的差別很大，這取決于應用和成本。同時(shí)，在制造業(yè)中所使用的測試設備是嚴格的，并且往往價(jià)格昂貴，特別是印制電路板(PCB)設備在研究和開(kāi)發(fā)(RD)實(shí)驗室中是共同的。其相對便宜并易于制作，盡管對頻率超過(guò)3GHz的信號損失不能被忽略。目前無(wú)線(xiàn)應用中的許多器件必須在高達13GHz的頻率進(jìn)行測試。因此，減少或消除裝置的損耗和延誤是必要的，這使得DUT的真實(shí)特性得以獲得分析。

　　所以，當在裝置中測量器件時(shí)，將PCB板上的軌跡認為是網(wǎng)絡(luò )分析儀和DUT之間同軸測試電纜的擴展。通過(guò)實(shí)現每部分設備上的端口擴展，將測量平面擴展到超出同軸校準平面的右側，達到DUT的端口。當設備連接器和DUT之間的損耗和電長(cháng)度已知時(shí)，可以通過(guò)在售的大部分VNA人工將其減去。

　　許多測試設備采用了具有SMA連接器的PCB測試設備(圖2)。測試設備/VNA的組合可以在SMA連接器平面進(jìn)行校準。但是，當測試設備用于測量電路板貼裝器件時(shí)，PCB測試設備的電氣特性可能改變DUT的測量幅度和相位。端口擴展用于增加線(xiàn)性相位(連續延遲)，以及轉移參考平面到DUT平面的同軸誤差校正陣列的損耗與頻率項。

　　當測試設備的延遲和損耗未知時(shí)，必須在采用端口擴展之前對其進(jìn)行測量。安捷倫科技已開(kāi)發(fā)出自動(dòng)化方法，并將其集成到PNA系列VNA中。安捷倫的自動(dòng)端口擴展(APE)使用簡(jiǎn)單的開(kāi)路或短路測量提供了簡(jiǎn)便的方法來(lái)計算測試設備的損失和延遲。采用最適合的直線(xiàn)模型來(lái)計算電延遲。采用兩種方法之一來(lái)計算損耗項，這依靠用于傳輸線(xiàn)的媒介。損耗模型被假設是同軸或介質(zhì)。同軸和介電模型都提供了可變的損耗與頻率的關(guān)系，其不是簡(jiǎn)單的直線(xiàn)。當在PCB上建立測試設備時(shí)，要采用介電模型。

APE算法測量開(kāi)路或短路，并計算測試設備所測試部分的插入損耗和電延遲。這一步對測試設備的每個(gè)部分重復進(jìn)行。這一步之后，只有測試