تحلیل مختصری از مدل خطا و کالیبراسیون تحلیل‌گر شبکه برداری

اخیراً، من در مورد مدل خطا و فرآیند کالیبراسیون آنالایزرهای شبکه برداری با یکی از همکارانم در صنعت بحث کردم. من به طور خلاصه آن را گردآوری و با همه به اشتراک گذاشتم. از بحث در مورد آن با هم استقبال می‌کنیم.

مدل خطای Yanet در واقع به راحتی قابل درک نیست. به طور کلی، فقط کسانی که Yanet را توسعه می‌دهند یا در فناوری آزمایش تخصص دارند، به طور عمیق به آن می‌پردازند. قبل از استفاده از Yanet برای آزمایش، کالیبراسیون خطای سیستم لازم است. هدف، اصلاح عبارت خطای ایجاد شده توسط خود دستگاه آزمایش و به دست آوردن پارامترهای S واقعی DUT است.

کالیبراسیون خطای سیستم را می‌توان به کالیبراسیون خطای سیستم تک پورت و دو پورت تقسیم کرد. اولی عمدتاً برای آزمایش ضریب بازتاب و پارامترهای مشتق شده از آن در دستگاه‌های تک پورت استفاده می‌شود، در حالی که دومی عمدتاً برای آزمایش پارامترهای کامل S و پارامترهای مشتق شده از آن در دستگاه‌های دو پورت استفاده می‌شود.

کالیبراسیون خطای سیستم تک پورت شامل OSM (باز/کوتاه/تطبیق، که گاهی اوقات OSL - باز/کوتاه/بار نامیده می‌شود) و کالیبراسیون نرمال شده است. کالیبراسیون OSM یک کالیبراسیون کامل تک پورت است که می‌تواند عبارات خطای مربوط به تست جامع تک پورت را اصلاح کند، بنابراین هنگام تست دستگاه‌های تک پورت بالاترین دقت را دارد! کالیبراسیون نرمال سازی بازتاب بسیار سریع است، اما استفاده از تنها یک جزء کالیبراسیون تک پورت Open یا Short فقط می‌تواند یک عبارت خطای ردیابی بازتاب را حل کند، بنابراین دقت محدود است.

شکل ۱ نمودار شماتیک معادل یک بازتاب‌سنج است. دلیل اینکه می‌توان ضریب بازتاب را آزمایش کرد این است که شامل یک عنصر جهت‌دار است - یک کوپلر جهت‌دار (بیشتر شبکه‌های برداری فرکانس پایین از پل VSWR استفاده می‌کنند) که جداسازی امواج تابشی و امواج بازتابی را انجام می‌دهد.

شکل 1. نمودار شماتیک مختصری از بازتاب‌سنج

فرآیند اساسی تست بازتاب: منبع تحریک، سیگنال a1 را فراهم می‌کند و بیشتر پورت‌های شبکه برداری پس از عبور از کوپلر به DUT خروجی داده می‌شوند؛ سیگنال منعکس شده توسط DUT به گیرنده اندازه‌گیری Meas می‌رسد. علاوه بر این، از آنجایی که کوپلر ایده‌آل نیست، ایزولاسیون آن نیز محدود است که باعث می‌شود بخشی از سیگنال تحریک a1 مستقیماً از طریق کانال ایزولاسیون کوپلر به گیرنده Meas وارد شود.

به عبارت دیگر، سیگنال b3 که توسط گیرنده Meas دریافت می‌شود، در واقع شامل سه بخش است: سیگنالی که مستقیماً توسط DUT منعکس می‌شود، سیگنال بازتاب چندگانه در سطح مرجع آزمایش، و سیگنالی که مستقیماً از طریق کانال ایزولاسیون کوپلر نشت می‌کند.

قبل از فهرست کردن فرمول‌ها، بیایید به طور خلاصه پارامترهای شناسایی را در شکل معرفی کنیم: خود کوپلر ۴ پورت دارد، اما با توجه به اینکه مدل فقط شامل برخی از پارامترهای کوپلر است، در اینجا معادل یک دستگاه ۳ پورتی است و پورت‌ها پورت ۱، پورت ۲ و پورت ۳ هستند.21به ضریب عبور کوپلر، S، اشاره دارد.31به ضریب انتقال کانال نشتی، S، اشاره دارد.32به ضریب عبور کانال کوپلینگ اشاره دارد.

برای سادگی، می‌توانید ابتدا نمودار گذر سیگنال بالا را مطابق شکل زیر رسم کنید: (Γدیوتیضریب بازتاب واقعی DUT است).

شکل ۲. نمودار جریان سیگنال در طول آزمایش تک پورتی

b را می‌توان مستقیماً از نمودار جریان سیگنال بدست آورد.3بیانِ:

پس از ساده‌سازی، مقادیر اندازه‌گیری شده ضریب بازتاب به شرح زیر است:

از فرمول بالا می‌توان دریافت که اندازه‌گیری ضریب بازتاب شامل چهار عبارت خطا است: S21، اس32، اس31،S. معمولاً (S) نامیده می‌شود.21· س32) 为反射跟踪R (ردیابی موثر)，称S31/(س21· س32) جهت‌پذیری است که به اختصار D (جهت‌پذیری) نامیده می‌شود و S ضریب بازتاب پورت منبع نامیده می‌شود.

پس از ساده‌سازی، در آزمایش تک‌پورتی در واقع سه عبارت خطای R، D و S وجود دارد. در طول کالیبراسیون، به ترتیب از سه بخش استاندارد، باز، کوتاه و تطبیقی، استفاده می‌شود. هر بخش استاندارد یک معادله به دست می‌دهد که می‌تواند به طور منحصر به فرد سه عبارت خطا را حل کند و سپس نتایج اندازه‌گیری را اصلاح کند.

به منظور تسهیل گسترش به حالت آزمایش دو پورت، یک شبکه دو پورت خطا معرفی می‌شود که یک شبکه دو پورت معادل شامل چهار پارامتر S e است.من ، ج، رابطه‌ی متناظر با R، D، S به صورت زیر است: R=e01· ای10، دی = ای00/R، S= e11.

هر پورت از شبکه برداری می‌تواند چنین خطای معادلی را در شبکه دو پورتی به دست آورد. خطاهای مربوط به آزمایش دو پورتی بسیار بیشتر از خطاهای مربوط به آزمایش تک پورتی است، بنابراین برای تصحیح نتایج آزمایش به یک روش کالیبراسیون پیچیده‌تر نیاز است.

شکل ۳. شبکه دو پورت با خطای معادل

کلاسیک‌ترین کالیبراسیون خطای سیستم دو پورته، TOSM (Through, Open, Short, Match) است که گاهی اوقات SOLT (L, Load) نیز نامیده می‌شود. کالیبراسیون TOSM برای یک مدل خطای ۱۲ جمله‌ای مناسب است و در نهایت پس از ساده‌سازی، ۱۰ خطا به دست می‌آید. کالیبراسیون TOSM می‌تواند دقیقاً ۱۰ معادله ارائه دهد، بنابراین می‌توان جواب جمله خطا را به طور منحصر به فرد تعیین کرد.

در ادامه، تست فوروارد شبکه دو پورته به عنوان مثالی برای مشاهده مسیرهای سیگنال ممکن در نظر گرفته شده است: در مجموع پنج مسیر سیگنال ممکن از ۱ تا ۵ وجود دارد. در میان آنها، مسیر سیگنال ۵، تداخل پورت یا دستگاه تست است. برای سادگی، این اصطلاح در فرمول زیر لحاظ نشده است، یعنی پورت‌ها به صورت ایده‌آل ایزوله در نظر گرفته می‌شوند.

از نمودار جریان سیگنال می‌توان دریافت که ضریب انتقال رو به جلوی آزمون S21وقتی ، خطا عمدتاً از پاسخ فرکانسی انتقال خود دستگاه آزمایش، بازتاب‌های متعدد از سطح مرجع آزمایش و غیره ناشی می‌شود. خطای نگاشت شده به شبکه دو پورتی در شکل ۵ نشان داده شده است. با ترکیب با نمودار جریان سیگنال مربوطه در شکل ۴، S را می‌توان استخراج کرد21عبارت بین مقدار اندازه‌گیری شده و عبارت خطا.

شکل ۴. شبکه دو پورته: مسیرهای سیگنال موجود در طول آزمایش رو به جلو

شکل ۵. مسیرهای سیگنال و عبارات خطای مربوطه در طول آزمایش مستقیم و معکوس

前向测试将会涉及到R、D、S、T (ردیابی انتقال)、L (تطابق بار)五项误差，S11 和S21بیان مقدار اندازه‌گیری شده به شرح زیر است:

بک تست شامل R خواهد بود'دی'اس'تی'ل' (بار مسابقه) 五项误差，S12 和S22بیان مقدار اندازه‌گیری شده به شرح زیر است:

پس از کالیبراسیون TOSM، می‌توان این 10 خطا را بدست آورد و سپس آنها را در معادله فوق جایگزین کرد تا چهار پارامتر S واقعی محاسبه شوند.

این مقاله از "" کپی شده است.شبکه فرکانس رادیویی مایکروویو«از حمایت از حقوق مالکیت معنوی حمایت می‌کند، لطفاً هنگام چاپ مجدد، منبع اصلی و نویسنده را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.»