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​了解使用短路、开路、负载和直通终端进行射频校准


  来源: 电子产品世界 时间:2024-03-29 编辑:流川
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最后,我们使用Through标准将VNA的端口1和端口2连接在一起。通过测量S11和S21参数,我们获得了两个独立的方程来确定剩余的两个误差项(e22和e10e32)。


总结如下:


在每个端口对单端口标准(短、开路和负载)进行三次测量,总共产生六个独立的方程。


一个完全表征的Through标准总共提供了四个方程——每个测量方向两个。


通过将匹配的负载连接到端口1和端口2,可以找到这两个隔离项。这给了我们另外两个方程。


整个校准过程总共产生6+4+2=12个独立方程,用于求解模型中的12个误差项。然而,我们不太可能需要自己解决这些问题——大多数VNA都有支持SOLT校准的内置软件。我们只需要连接适当的标准,让VNA进行校准。


通常,我们可以假设负载标准是一个完美的50Ω阻抗。通常还给出了直通标准的延迟和损耗。正如我们很快就会看到的那样,定义开路和短路标准可能会有点棘手。


定义开路标准


图3展示了内螺纹开口的物理结构。中心导线的左侧是典型的内螺纹连接器配置,使用弹簧指形插座。中心导线的右侧保持未连接状态,导致开路。


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•图3 图片由Gregory Bonaguide和Neil Jarvis提供


注意,在参考平面和开路的实际实现之间有一条短长度的传输线。因为传输线增加了延迟,在反射信号中产生了一个依赖于频率的相位,所以这个标准可以更精确地被称为“偏置开度”。然而,几乎所有的开度标准实际上都是偏置开度,所以通常不值得进行区分。


在内部和外部导体之间的中心导体开口端形成边缘电容(Ce)。为了让生活变得更加复杂,这种电容也依赖于频率;影响标准的反射系数,不能忽略不计。


在低频率下,固定的电容值(C0)可能就足够了。对于高于几百MHz的频率,电容随频率的变化变得更加明显。大多数虚拟网络分析使用三阶多项式方程式来描述边缘电容随频率的变化:


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•方程式2



系数C0、C1、C2和C3取决于具体的开路标准的几何结构和材料成分。系数应采用适当的单位,以便最终值具有法拉的单位。例如,如果C0以毫微微法拉为单位,那么C1应以fF/Hz为单位,C2应以fF/Hz2为单位,以此类推。


图4显示了典型的开路标准的参数,因为它们将在Keysight的一个VNA中指定。


典型开路标准的参数。


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图4。典型开路标准的参数。图像由Keysight提供


正如你所看到的,传输线的参数——延迟、损耗和特性阻抗——与边缘电容的系数一起指定。对于一些校准套件模型,使用相同的三阶多项式和延迟来描述校准标准。套件制造商依靠精密制造和机械加工来实现这一点。即便如此,一些错误仍将持续存在。


定义校准的另一种方式是使用来自非常精确校准的VNA的反射与频率测量的数据库。数据库方法比多项式方法准确得多,但成本也高得多。



史密斯圆图上的开路标准


理想的开路位于史密斯圆图圆周上相位角为零的单个点上。然而,如果我们在给定的频率范围内测量开路标准的反射系数,我们得到的是一个弧,而不是一个点。我们可以在图5中看到这一点,图5显示了S2611校准套件的开路标准的测量反射系数。


史密斯圆图显示了S2611的开路标准的测量反射系数。


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