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网络分析仪校准技术解析

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)误差来源网络分析仪测试过程中的误差主要分为三类:系统误差、随机误差和漂移误差。漂移误差主要是由于温度变化造成的,可通过进一步校准消除。2)误差模型图5-29网络分析仪测量误差模型网络分析仪在扫频状态下工作,无论是仪表内部组件还是测试电缆等组件,在工作频带范围内其特性都会存在变化,这些与频率变化相关的测量误差称为频响误差,也称为跟踪误差。

网络分析仪校准技术解析

1)误差来源

网络分析仪测试过程中的误差主要分为三类:系统误差随机误差漂移误差。

系统误差是由于仪表内部测试装置的不理想引起的。它是可预知和重复出现的,一般情况下是不随时间而变化的,从而可以定量进行描述,在测试之前可通过校准消除系统误差。

图5-28 误差校正向导菜单

随机误差是不可预知的,因为它以随机形式存在,会随时间变化,因此不能通过校准消除。随机误差的主要来源为仪表内部噪声,例如,激励源的相位噪声、采样噪声、中频接收机本底噪声、开关动作重复性等。

漂移误差是仪表校准后测试装置性能的漂移。漂移误差主要是由于温度变化造成的,可通过进一步校准消除。校准后仪表能够保持稳定精度的时间长短取决于测量环境中仪表的漂移速度。

2)误差模型

图5-29 网络分析仪测量误差模型(www.xing528.com)

网络分析仪在扫频状态下工作,无论是仪表内部组件还是测试电缆等组件,在工作频带范围内其特性都会存在变化,这些与频率变化相关的测量误差称为频响误差,也称为跟踪误差。由于定向耦合器有限方向性造成的误差为方向性误差,方向性误差信号会叠加在真实的反射信号上造成测试误差。且被测设备端口匹配性能越好,方向性误差对测试结果的影响越大。

在反射指标测试过程中,反射信号通过传输路径返回网络分析仪端口,网络分析仪端口阻抗与传输线之间也会存在失配,该失配造成信号的二次入射,最终在传输路径中的信号形成多次入射和多次反射,该项误差称为源失配误差。被测设备端口匹配性能越差,该项误差对测试结果的影响越大。图5-29为网络分析仪测量误差模型。

同样,由于网络分析仪接收端口阻抗与传输线阻抗失配,被测设备输出端口的传输信号也会在网络分析仪接收端口造成反射,该信号会通过被测设备的反向传输而叠加在真实的反射信号上从而形成负载失配误差。被测设备反射传输隔离性能越差,该项误差对测试结果的影响越大。

在网络分析仪内部R、A、B接收机因分别反映测试的入射、反射和出射信号,在这些接收机之间会存在信号的串扰,对于高隔离器件(例如开关、隔离器、大衰减器),该项误差对测试结果的影响较明显。

3)常用校准方法

网络分析仪校准是利用误差模型的方程,通过已知标准校准件(开路器、短路器、负载、滑动负载等)的测量,得到并消除端口所有的系统误差项。

校准的方法不同,校准过程中消除的误差数量不同,最终的测量精度不同。例如频响校准只使用一个校准件进行单次校准操作,该校准方法操作简单,但是只能消除跟踪误差,对幅度和相位进行归一化处理,反射参数频响校准使用全反射校准件(开路器或短路器),传输参数频响校准使用直通校准件。矢量校准要求网络分析仪具有幅度和相位的测试能力,校准过程需要测量更多的校准件,该校准方法操作复杂,但是可消除更多的误差项,提高测试精度。

表5-2给出了常用的校准类型、校准过程使用的校准件、校准可消除的误差项、校准后测量精度和可测量的参数。

表5-2 常用的校准类型

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