消除測試設備對射頻器件測量影響

提高精度已成為最早期矢量網絡分析儀(VNA)測量的目標。通過校準和矢量誤差校正技術，可以將VNA精度從儀器端口擴展到測試電纜的端點。當待測器件(DUT)直接連接到測試端口電纜時，校準面和測量面是同一平面。在這種情況下，校準和誤差校正是直截了當?shù)倪^程，其涉及機械或電子同軸校準標準。然而，對引腳貼裝或表面貼裝封裝的DUT而言，必須使用測試設備，而目前同軸校準平面和測量平面是分開的，并需要額外的誤差校正技術來達到高測量精度。這些方法經常采用裝置的建模響應，來有效地將校正平面移至DUT的端口。部分工程師則選擇采取最小影響的測試設備，并僅僅測量DUT和設備的總響應。本文討論了兩種基于模型的校正，其增加了測量精度，并不再需要忽略由測試設備引入的測量誤差。

　　直接測量涉及到測量的物理校準標準以及計算誤差項。這種方法提供了高精度，這主要是基于校準標準精確特性的程度是已知的。多年來已有很多有關各種直接測量校準技術的文章。所有詳細內容可以在安捷倫應用筆記1287-3和1287-11中閱讀到。1-3基于模型的校準采用了從網絡響應建模中推導出的數(shù)學校正。該建模響應可能來自仿真結果或理論性行為，但往往是從實際測量得出的。通常，測量和建模的結合有助于實現(xiàn)最高質量的結果。

　　如圖1所示的端口擴展是最簡單的建模技術。它依賴于簡單的測試設備延遲(并且，在某些情況下，有衰減的)模型。去嵌入采用設備的完整S參數(shù)模型。這兩種技術不再需要建立精確的設備內部校準標準，這是難以實現(xiàn)地(特別是對負載標準)，并花費了很多時間和精力。

　　測試設備的差別很大，這取決于應用和成本。同時，在制造業(yè)中所使用的測試設備是嚴格的，并且往往價格昂貴，特別是印制電路板(PCB)設備在研究和開發(fā)(RD)實驗室中是共同的。其相對便宜并易于制作，盡管對頻率超過3GHz的信號損失不能被忽略。目前無線應用中的許多器件必須在高達13GHz的頻率進行測試。因此，減少或消除裝置的損耗和延誤是必要的，這使得DUT的真實特性得以獲得分析。

　　所以，當在裝置中測量器件時，將PCB板上的軌跡認為是網絡分析儀和DUT之間同軸測試電纜的擴展。通過實現(xiàn)每部分設備上的端口擴展，將測量平面擴展到超出同軸校準平面的右側，達到DUT的端口。當設備連接器和DUT之間的損耗和電長度已知時，可以通過在售的大部分VNA人工將其減去。

　　許多測試設備采用了具有SMA連接器的PCB測試設備(圖2)。測試設備/VNA的組合可以在SMA連接器平面進行校準。但是，當測試設備用于測量電路板貼裝器件時，PCB測試設備的電氣特性可能改變DUT的測量幅度和相位。端口擴展用于增加線性相位(連續(xù)延遲)，以及轉移參考平面到DUT平面的同軸誤差校正陣列的損耗與頻率項。

　　當測試設備的延遲和損耗未知時，必須在采用端口擴展之前對其進行測量。安捷倫科技已開發(fā)出自動化方法，并將其集成到PNA系列VNA中。安捷倫的自動端口擴展(APE)使用簡單的開路或短路測量提供了簡便的方法來計算測試設備的損失和延遲。采用最適合的直線模型來計算電延遲。采用兩種方法之一來計算損耗項，這依靠用于傳輸線的媒介。損耗模型被假設是同軸或介質。同軸和介電模型都提供了可變的損耗與頻率的關系，其不是簡單的直線。當在PCB上建立測試設備時，要采用介電模型。

APE算法測量開路或短路，并計算測試設備所測試部分的插入損耗和電延遲。這一步對測試設備的每個部分重復進行。這一步之后，只有測試