网分的校准技术！

樱桃海弥

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网分的校准技术！

那些不熟悉VNA的可以解释“校准”是仪器校准，需要定期进行。然而，VNA在测量被测设备（DUT）时，需要执行作为设置的一部分的测量校准。这里很重要的原因是因为没有校准的测量将是有缺陷的，如：

• 源和负载匹配- VNA的原始匹配是较好的，但不是很好。即使匹配达到20dB，也可以导致大于1dB的误差。
• 方向性- 虽然VNA中使用了高品质的耦合器，连接上标准的终端负载，也会有一定能量的源信号耦合泄露。
• 频率响应 - 尽管VNA内部的频率响应可以在出厂时校准，但外部连接的电缆的频率响应必须考虑。
• 隔离度- 现代VNA此问题较少见，但对早期的仪表要考虑此问题。
  
  

校准修正了这些缺陷。许多可能的校准算法的都可以应用于VNA。如何在它们之间选择，很大程度上取决于工程师的工作，校准标准件的获得以及准确度/误差的权衡。这些选择可以分为两种方式：校准类型和校准算法。

校准类型

以下是几个典型的校准类型：

类型	校准的参数	应用
全2端口	S11,S12,S21和S22	最完全的校准
1端口	S11或S22或S11和S22	只校准反射
1方向,2端口	S11和S21,或S22和S12	1端口反射加简单的传输校准(快速，传输测量精度低，除非DUT的损耗较大)
频率响应	任意一个参数(或一对对称参数)	只有归一化。快速，精度低

& J. i& i) V, Q' z全2端口带隔离校准，校正了以下误差项：
•  传输频率响应
•  反射频率响应
- p# \/ G8 X# P0 V$ {9 A. h•  源匹配
1 k, X* u( }# {* q4 k% W9 E" ~•  负载匹配
$ [. w/ o+ F6 p; w' X3 s) \/ o•  方向性
•  隔离

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由于这些误差项必须在正向和反向上进行双端口修正，所以这六个误差项将增加一倍，既通常所描述的12项误差修正模型。

校准算法

校准算法使用各种首字母缩写，各文献中它可能是不一致的。不同的时期字母可能代表不同的事情，进一步增加了混乱。下表显示了安立公司文件中最常使用的缩写词和算法的首字母缩写词的用法。

校准算法	描述	优点	缺点
SOLT(短路-开路-负载-直通)	同轴适用	简单，需要多个标准件，无带宽限制	需要良好的标准件，在晶圆，高频时精度较差
SSLT(短路-短路-负载-直通)，短路件长度不同	波导适用	同SOLT	同SOLT，带宽受限
SSST(短路-短路-短路-直通)，所有短路件偏置长度不同	适用于波导和高频同轴	同SOLT,但高频时精度较高	需要良好的标准件，晶圆精度较差，带宽受限
SOLR/SSLR/SSSR 基本同上，但使用”互易件”代替“直通件”	同上,没有好的直通时适用	不需要好的直通	精度有所降低，但需要的标准件较少，共面校准有缺，其他缺点和校准原型“SOLT/SSLT/SSST”类似
LRL(线-反射-线)也叫TRL	高性能,适用于同轴,波导或晶圆	最高精度,很少的标准件	需要好的传输线，带宽受限，宽频带需要多线组合。校准步骤少，每一步都需要特别注意。
ALRM(高级线-反射-匹配)也叫TRM	相对高性能	高精度，只需定义一个线长度易于夹具/晶圆使用，通常无带宽限制	需要定义负载性能。可能要根据使用的负载模型来设置反射标准。

校准件

VNA供应商能提供适用于各种算法和情况的校准件，包含所需的校准标准件和相应的校准参数。安立公司提供以下校准套件：

• SOLT 校准件

• 三偏置短路校准件

• LRL 校准件

• 波导偏置校准件

• 通用夹具使用的微带和共面波导校准件

• 在片校准件

自动校准

自动校准技术，往往是校准VNA 的首选的方法，如Anritsu公司VectorStar®系列产品。自动校准模块集成了非常精确的，可重复的固态开关，从每次VNA和校准模块之间的连接中来选择不同的阻抗标准。

使用自动校准模块优点是一致性好，可重复性高,能得到比传统的宽带终端，12项校准技术更好的校准精度。速度还远远快于传统的校准件。

残余误差和不确定度

校准后，你想知道测量结果的精度。仪表厂家提供的信息，包括残余误差和不确定性。然而原始参数描述器件的物理性能（例如，定向器件的方向性），残余方向性定义为经过校准运算后剩下的方向性。这取决于校准件的质量，算法和过程。

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在DUT的测量时，连同其他参数的残余误差，描述了测量的不确定性，而不是原始参数。不确定度取决于频率范围，测得的S-参数的幅度大小，是传输还是反射参数，校准的类型等方面。

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