網(wǎng)絡(luò)分析儀技術(shù)指標(biāo)和校準(zhǔn)篇

網(wǎng)絡(luò)分析儀技術(shù)指標(biāo)和校準(zhǔn)篇

催更的童鞋們，射頻君終于更新了哈。接著網(wǎng)絡(luò)分析儀基礎(chǔ)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(biāo)和主要校準(zhǔn)方法。

網(wǎng)分的主要指標(biāo)如下：

1. 頻率范圍：

這個(gè)就不多說了。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67G腫么辦?那就得上上變頻器了，嘿嘿，這個(gè)有空再展開講。

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(biāo)常見1Hz或者0.1Hz。

3. 頻率準(zhǔn)確度：

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

4. 功率準(zhǔn)確度：

是指網(wǎng)分內(nèi)的源，輸出的功率顯示值相對(duì)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(jī)動(dòng)態(tài)范圍和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍。

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

系統(tǒng)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(jī)的動(dòng)態(tài)范圍會(huì)大于系統(tǒng)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(tǒng)的靈敏度。接收機(jī)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(biāo), 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(chǔ)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(dāng)然測(cè)量效率越高。

網(wǎng)絡(luò)分析儀的指標(biāo)還是比較復(fù)雜的，比較重要且易理解的大概如上，然后再考慮具體的應(yīng)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。

下面我們來聊聊網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量校準(zhǔn)：

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

測(cè)量誤差主要包括：隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、漂移誤差

系統(tǒng)誤差則包括網(wǎng)絡(luò)儀內(nèi)部測(cè)試裝置的系統(tǒng)響應(yīng)和外部測(cè)試裝置的系統(tǒng)響應(yīng)。

漂移誤差由于溫度引起的。它可以通過其它校準(zhǔn)來去除。一般在測(cè)試設(shè)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(jī)誤差則包括測(cè)試裝置的穩(wěn)定性和儀器的穩(wěn)定性。其主要組成為設(shè)備噪聲，例如采樣噪聲，IF底噪等，切換重復(fù)性以及接口重復(fù)性。當(dāng)使用網(wǎng)分時(shí)，由于隨機(jī)性所以無(wú)法通過校準(zhǔn)去除，可以通過提升信號(hào)源功率，降低IF帶寬或者多次掃頻求平均的方法來降低噪聲誤差。

所以校準(zhǔn)主要彌補(bǔ)的是系統(tǒng)和漂移誤差。

那誤差是通過什么樣的誤差模型來補(bǔ)償?shù)哪兀话悻F(xiàn)在的精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀基本都選用了十二項(xiàng)誤差模型：

雙端口網(wǎng)絡(luò)中，前向六項(xiàng)誤差和反向六項(xiàng)誤差，加起來稱十二項(xiàng)誤差。

如FindRF上篇基礎(chǔ)篇所講，網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)中常用機(jī)械校準(zhǔn)件。機(jī)械校準(zhǔn)件校準(zhǔn)的主要方法：

1. NORMALIZATION(直通校準(zhǔn))

Port1和port2 直通連接，包括反射與傳輸?shù)臍w一化，提供了最快的測(cè)量速度。

2. FULL ONE PORT(全單端口校準(zhǔn))

Port1和port2 直通連接，port1 開路，port1 短路，port1 負(fù)載。

校準(zhǔn)一個(gè)端口的T、D、S誤差項(xiàng)，適用于精確測(cè)量端口的反射。比如天線的S參數(shù)放大器單向傳輸測(cè)試測(cè)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 開路,port2 開路(Open)

port1 短路port2 短路(Short)

port1 負(fù)載port2 負(fù)載(Match)

看明白了吧，TOSM稱呼的來源就是上面四個(gè)步驟中的英文首字母。

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

缺點(diǎn)為：

1)步驟比較復(fù)雜，需要7個(gè)校準(zhǔn)步驟

2)需知道所有校準(zhǔn)件的參數(shù)

3)無(wú)法克服校準(zhǔn)誤差

上面TOSM方法適用于雙向測(cè)量，可校準(zhǔn)兩個(gè)端口，并進(jìn)行所有S參數(shù)的測(cè)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(zhǔn)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(xiàng)的模型。3個(gè)校準(zhǔn)件具有八個(gè)已知參數(shù)，用來估計(jì)7個(gè)誤差項(xiàng)。那么多出的一個(gè)等式用于認(rèn)證校準(zhǔn)結(jié)果正確與否，稱為內(nèi)部認(rèn)證，從而保證校準(zhǔn)精度，避免校準(zhǔn)誤差，在生產(chǎn)應(yīng)用中具有很高的可靠性。只需五個(gè)步驟，適用于同軸系統(tǒng)。

2. TRM(through/reflect/match)

R可以未知，但在兩個(gè)測(cè)試端口需相等，適用于測(cè)試夾具的校準(zhǔn)。7誤差項(xiàng)模型，T具有4個(gè)已知參數(shù)，M具有兩個(gè)，R對(duì)稱提供一個(gè)，從而可以估計(jì)7個(gè)誤差。

如將端口空載，則只需3個(gè)步驟。

SHORT可以用來驗(yàn)證校準(zhǔn)結(jié)果。

3. TNA(through/network/attenuator)

這種校準(zhǔn)方式利用三個(gè)雙端口器件進(jìn)行校準(zhǔn)。network參數(shù)可以未知，但需對(duì)稱。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(shù)進(jìn)行7個(gè)誤差項(xiàng)的估計(jì)。

如將端口空載，則只需2步校準(zhǔn)。適于夾具和芯片校準(zhǔn)。SHORT可以用來驗(yàn)證校準(zhǔn)結(jié)果。

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

除了機(jī)械校準(zhǔn)件，為了節(jié)省時(shí)間，下面的電子校準(zhǔn)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(yù)算了。

這期的網(wǎng)分基礎(chǔ)指標(biāo)和校準(zhǔn)就講到這里哈，射頻君的洪荒之力已經(jīng)用完，還請(qǐng)大家(尤其催更的童鞋們)點(diǎn)擊下方那個(gè)“閱讀原文”友情訪問一下我們的小店連接器哈，現(xiàn)在現(xiàn)貨特價(jià)銷售哦!更表忘了“關(guān)注并且置頂”FindRF公眾號(hào)哦!

彩蛋

看到了這里的同學(xué)，確實(shí)應(yīng)該獎(jiǎng)勵(lì)彩蛋

上期有童鞋問群時(shí)延，在這里給親們解釋一下：

網(wǎng)分可以測(cè)量的參數(shù)，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，描述相位變化隨著頻率變化的快慢程度的量稱為群延遲。也就是說群延時(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。所以線性傳輸網(wǎng)絡(luò)，工作頻帶中的群延時(shí)應(yīng)為常數(shù)。

通俗的理解就是，群可以看成是由各種頻率的波疊加構(gòu)成的一個(gè)波包絡(luò)，群延遲就是包絡(luò)的延遲，當(dāng)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(hào)就相當(dāng)于過了一個(gè)哈哈鏡，完全失真了。