網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)的原理與技巧
為何需要校準(zhǔn)? 網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量射頻器件時(shí),誤差主要分為三類: - 系統(tǒng)誤差:由儀器內(nèi)部裝置不理想導(dǎo)致,可重復(fù)、可定量描述,可通過校準(zhǔn)消除(如頻響、方向性、端口失配等誤差);
隨機(jī)誤差:由噪聲、開關(guān)/連接器重復(fù)性差引起,隨機(jī)不可控,無法校準(zhǔn)消除;
漂移誤差:校準(zhǔn)后因溫度變化導(dǎo)致性能漂移,需定期校準(zhǔn)補(bǔ)償。 校準(zhǔn)的核心是通過測(cè)量已知參數(shù)的校準(zhǔn)件,建立誤差模型,從后續(xù)測(cè)量中剔除系統(tǒng)誤差,保證結(jié)果準(zhǔn)確。
校準(zhǔn)原理 通過測(cè)試已知特性的校準(zhǔn)件,將測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并計(jì)算誤差模型,再用模型修正實(shí)際測(cè)量結(jié)果,本質(zhì)是明確并消除系統(tǒng)誤差的過程。
三、主要校準(zhǔn)方式 按精度從高到低:TRL校準(zhǔn) > 電子校準(zhǔn) > 矢量校準(zhǔn) > 頻響校準(zhǔn)。
校準(zhǔn)類型 | 適用場(chǎng)景 | 校準(zhǔn)件 | 核心特點(diǎn) |
頻響校準(zhǔn) | 簡(jiǎn)單反射/傳輸測(cè)試 | 1個(gè)(短路/直通) | 僅消除頻率響應(yīng)誤差,精度低,操作簡(jiǎn)單(1次測(cè)試) |
矢量校準(zhǔn) | 高精度反射/傳輸測(cè)試 | 需幅度和相位測(cè)量能力,通過聯(lián)立方程組消除更多誤差項(xiàng) | |
- 單端口 | 單端口反射測(cè)試(S11/S22) | 3個(gè)(開路、短路、負(fù)載) | 消除3項(xiàng)誤差(方向性、源失配、反射跟蹤),3次測(cè)試 |
- 雙端口 | 雙端口傳輸/反射測(cè)試 | 4個(gè)(含直通) | 消除12項(xiàng)誤差,7次測(cè)試,適用于需傳輸性能測(cè)試的場(chǎng)景 |
- 多端口 | 多端口器件測(cè)試 | 4個(gè)(同雙端口 | 雙端口校準(zhǔn)的組合,操作次數(shù)增加 |
TRL校準(zhǔn) | 雙/多端口高精度測(cè)試 | 3個(gè)(直通、反射、傳輸線) | 用傳輸線器件,參數(shù)易確定,精度不受校準(zhǔn)件精度完全限制 |
電子校準(zhǔn)(E-Cal) | 高效雙/多端口校準(zhǔn) | 電子校準(zhǔn)件 | 僅需一次連接,幾秒完成,支持混合端口,誤操作少(Keysight等品牌常用) |
校準(zhǔn)關(guān)鍵步驟(以E5071C為例)
單端口校準(zhǔn)(反射測(cè)試): 選校準(zhǔn)套件(如85032F)→ 按“Cal”→“1-Port Cal”→ 依次連接開路、短路、負(fù)載校準(zhǔn)件,完成對(duì)應(yīng)測(cè)試→ 點(diǎn)擊“Done”,阻抗歸一至中心點(diǎn)。
2. 直通校準(zhǔn)(傳輸測(cè)試): 用直通頭連接目標(biāo)端口(如1-3)→ 按“Cal”→“Response(Thru)”→ 選擇端口組合→ 完成測(cè)試,補(bǔ)償線纜損耗。
五、注意事項(xiàng)
校準(zhǔn)前需設(shè)定信號(hào)功率:電子校準(zhǔn)件功率需≥-18dBm,機(jī)械校準(zhǔn)件建議≤+20dBm;
大功率測(cè)試時(shí),射頻信號(hào)功率需低于端口損壞功率3-6dB,避免直流電平過載;
測(cè)量后及時(shí)關(guān)閉射頻激勵(lì),養(yǎng)成存儲(chǔ)“低功率用戶預(yù)置”的習(xí)慣,防止器件損壞。
校準(zhǔn)是保證網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量精度的核心操作,需根據(jù)測(cè)試場(chǎng)景選擇合適方式,嚴(yán)格遵循步驟以消除系統(tǒng)誤差。
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