網(wǎng)絡分析儀技術(shù)指標和校準篇

網(wǎng)絡分析儀技術(shù)指標和校準篇

催更的童鞋們，射頻君終于更新了哈。接著網(wǎng)絡分析儀基礎(chǔ)篇，射頻君今天和大家聊一聊網(wǎng)絡分析儀的主要技術(shù)指標和主要校準方法。

網(wǎng)分的主要指標如下：

1. 頻率范圍：

這個就不多說了。一般網(wǎng)分中比較高端的網(wǎng)分范圍高頻會到67G左右。如果超過67G腫么辦?那就得上上變頻器了，嘿嘿，這個有空再展開講。

2. 頻率分辨力：

這個是啥東東?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，這個指標常見1Hz或者0.1Hz。

3. 頻率準確度：

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

4. 功率準確度：

是指網(wǎng)分內(nèi)的源，輸出的功率顯示值相對于真實值的接近程度。

5. 動態(tài)范圍：

動態(tài)范圍有兩種定義方式：接收機動態(tài)范圍和系統(tǒng)動態(tài)范圍。

接收機動態(tài)范圍：Pmax-Pmin。為了實現(xiàn)更大的接收機動態(tài)范圍，可能需要使用放大器。

系統(tǒng)動態(tài)范圍：Pref-Pmin。

大家從上面的公式可以看出：一般接收機的動態(tài)范圍會大于系統(tǒng)動態(tài)范圍。

6. 本底噪聲

網(wǎng)絡分析儀的本底噪聲Pmin, 也就是系統(tǒng)的靈敏度。接收機的本底噪聲DANL(英文全名Display Average Noise Level)是網(wǎng)絡分析儀的一個重要技術(shù)指標, 它有助于確定分析儀的動態(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點掃描時的最快速度，越快當然測量效率越高。

網(wǎng)絡分析儀的指標還是比較復雜的，比較重要且易理解的大概如上，然后再考慮具體的應用環(huán)境，我們基本上就可以完成網(wǎng)絡分析儀的選型了。

下面我們來聊聊網(wǎng)絡分析儀的測量校準：

既然說校準，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?

測量誤差主要包括：隨機誤差、系統(tǒng)誤差、漂移誤差

系統(tǒng)誤差則包括網(wǎng)絡儀內(nèi)部測試裝置的系統(tǒng)響應和外部測試裝置的系統(tǒng)響應。

漂移誤差由于溫度引起的。它可以通過其它校準來去除。一般在測試設(shè)備可使用溫度范圍的中值進行使用可以將該誤差降到最低。

隨機誤差則包括測試裝置的穩(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，切換重復性以及接口重復性。當使用網(wǎng)分時，由于隨機性所以無法通過校準去除，可以通過提升信號源功率，降低IF帶寬或者多次掃頻求平均的方法來降低噪聲誤差。

所以校準主要彌補的是系統(tǒng)和漂移誤差。

那誤差是通過什么樣的誤差模型來補償?shù)哪?，一般現(xiàn)在的精準網(wǎng)絡分析儀基本都選用了十二項誤差模型：

雙端口網(wǎng)絡中，前向六項誤差和反向六項誤差，加起來稱十二項誤差。

如FindRF上篇基礎(chǔ)篇所講，網(wǎng)絡分析儀校準中常用機械校準件。機械校準件校準的主要方法：

1. NORMALIZATION(直通校準)

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

2. FULL ONE PORT(全單端口校準)

Port1和port2 直通連接，port1 開路，port1 短路，port1 負載。

校準一個端口的T、D、S誤差項，適用于精確測量端口的反射。比如天線的S參數(shù)放大器單向傳輸測試測試，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 負載port2 負載(Match)

看明白了吧，TOSM稱呼的來源就是上面四個步驟中的英文首字母。

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

缺點為：

1)步驟比較復雜，需要7個校準步驟

2)需知道所有校準件的參數(shù)

3)無法克服校準誤差

上面TOSM方法適用于雙向測量，可校準兩個端口，并進行所有S參數(shù)的測量。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誤差項的模型。3個校準件具有八個已知參數(shù)，用來估計7個誤差項。那么多出的一個等式用于認證校準結(jié)果正確與否，稱為內(nèi)部認證，從而保證校準精度，避免校準誤差，在生產(chǎn)應用中具有很高的可靠性。只需五個步驟，適用于同軸系統(tǒng)。

2. TRM(through/reflect/match)

R可以未知，但在兩個測試端口需相等，適用于測試夾具的校準。7誤差項模型，T具有4個已知參數(shù)，M具有兩個，R對稱提供一個，從而可以估計7個誤差。

如將端口空載，則只需3個步驟。

SHORT可以用來驗證校準結(jié)果。

3. TNA(through/network/attenuator)

這種校準方式利用三個雙端口器件進行校準。network參數(shù)可以未知，但需對稱。attenuator的衰減可以未知，但需良好匹配。T、N、A提供了七個已知參數(shù)進行7個誤差項的估計。

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

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

除了機械校準件，為了節(jié)省時間，下面的電子校準件(E-Cal)也很流行：

方便是方便了，但是銀子也喜人的很，就看諸位君的預算了。

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

彩蛋

看到了這里的同學，確實應該獎勵彩蛋

上期有童鞋問群時延，在這里給親們解釋一下：

網(wǎng)分可以測量的參數(shù)，除了大名鼎鼎的S11，S22，S12，S21以外，還有群時延。

什么叫群時延?英文大名是Group Delay。其表示相位的波動速度，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。也就是說群延時的是代表了相位的失真，群延遲恒定時傳輸波形失真最小。所以線性傳輸網(wǎng)絡，工作頻帶中的群延時應為常數(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)成的一個波包絡，群延遲就是包絡的延遲，當群延遲為一恒定值時，包絡的形狀就不會發(fā)生變化，無失真;反之，則各個頻率的波延遲不同，組成的波包絡形狀發(fā)生變化，造成失真。所以如果群延時比較大，我們看信號就相當于過了一個哈哈鏡，完全失真了。