Een korte analyse van het foutenmodel en de kalibratie van de vectornetwerkanalysator.

Onlangs besprak ik met een collega uit de industrie het foutenmodel en het kalibratieproces van vectornetwerkanalysatoren. Ik heb de bevindingen kort samengevat en met iedereen gedeeld. Ik nodig je van harte uit om er samen over te discussiëren.

Het foutenmodel van Yanet is inderdaad niet eenvoudig te begrijpen. Over het algemeen verdiepen alleen ontwikkelaars van Yanet of specialisten in testtechnologie zich erin. Voordat Yanet gebruikt kan worden voor testen, is systeemfoutkalibratie vereist. Het doel hiervan is om de foutterm die door het testapparaat zelf wordt geïntroduceerd te corrigeren en de werkelijke S-parameters van het te testen apparaat te verkrijgen.

Systeemfoutkalibratie kan worden onderverdeeld in kalibratie voor systemen met één poort en kalibratie voor systemen met twee poorten. De eerste wordt voornamelijk gebruikt om de reflectiecoëfficiënt en de daarvan afgeleide parameters van apparaten met één poort te testen, terwijl de tweede voornamelijk wordt gebruikt om de volledige S-parameters en de daarvan afgeleide parameters van apparaten met twee poorten te testen.

Foutkalibratie voor systemen met één poort omvat OSM (open/kortsluiting/match, soms ook OSL - open/kortsluiting/belasting) en genormaliseerde kalibratie. OSM-kalibratie is een volledige kalibratie voor één poort, waarmee de fouttermen die betrokken zijn bij uitgebreide tests van één poort kunnen worden gecorrigeerd. Daardoor biedt deze de hoogste nauwkeurigheid bij het testen van apparaten met één poort! Reflectienormalisatiekalibratie is erg snel, maar door slechts één kalibratiecomponent (Open of Kortsluiting) te gebruiken, kan slechts één foutterm van reflectietracking worden gecorrigeerd, waardoor de nauwkeurigheid beperkt is.

Figuur 1 is een schematisch equivalent diagram van een reflectometer. De reden waarom de reflectiecoëfficiënt kan worden gemeten, is dat deze een richtingselement bevat - een richtingskoppelaar (de meeste laagfrequente vectornetwerken gebruiken een VSWR-brug), die de scheiding van invallende en gereflecteerde golven mogelijk maakt.

Figuur 1. Beknopt schematisch diagram van een reflectometer.

Het basisproces van de reflectietest is als volgt: de excitatiebron Source levert het signaal a1, en de meeste poorten van het vectornetwerk worden na passage door de koppelaar naar de DUT gestuurd; het door de DUT gereflecteerde signaal bereikt de meetontvanger Meas. Omdat de koppelaar niet ideaal is, is de isolatie ervan beperkt, waardoor een deel van het excitatiesignaal a1 rechtstreeks via het isolatiekanaal van de koppelaar naar de Meas.Receiver wordt geleid.

Met andere woorden, het signaal b3 dat door de meetontvanger wordt ontvangen, bestaat in feite uit drie delen: het signaal dat direct door het te testen apparaat wordt gereflecteerd, het meervoudige reflectiesignaal op het referentieoppervlak van de test, en het signaal dat direct door het isolatiekanaal van de koppelaar lekt.

Voordat we de formules opsommen, introduceren we kort de identificatieparameters in de afbeelding: de koppelaar zelf heeft 4 poorten, maar aangezien het model slechts enkele parameters van de koppelaar bevat, is deze hier equivalent aan een 3-poorts apparaat, waarbij de poorten poort1, poort2 en poort3 zijn.21verwijst naar de doorlaattransmissiecoëfficiënt van de koppeling, S.31verwijst naar de transmissiecoëfficiënt van het lekkanaal, S.32verwijst naar de transmissiecoëfficiënt van het koppelingskanaal.

Om het eenvoudiger te maken, kunt u eerst het bovenstaande signaalstroomdiagram tekenen, zoals hieronder weergegeven: (ΓDUTis de werkelijke reflectiecoëfficiënt van het te testen apparaat.

Figuur 2. Signaalstroomdiagram tijdens een test met één poort.

b kan direct worden verkregen uit het signaalstroomdiagram.3De uitdrukking van:

Na vereenvoudiging zijn de gemeten waarden van de reflectiecoëfficiënt als volgt:

Uit de bovenstaande formule blijkt dat de meting van de reflectiecoëfficiënt vier fouttermen bevat: S21,S32,S31,S. Over het algemeen genoemd (S21· S32) 为反射跟踪R(eflectieve tracking)，称S31/(S21· S32) is de richtingsgevoeligheid, afgekort als D (directiviteit), en S wordt de reflectiecoëfficiënt van de bronpoort genoemd.

Na vereenvoudiging zijn er in feite drie fouttermen: R, D en S, bij testen met één poort. Tijdens de kalibratie worden respectievelijk drie standaardonderdelen gebruikt: Open, Short en Match. Voor elk standaardonderdeel wordt een vergelijking afgeleid waarmee de drie fouttermen eenduidig ​​kunnen worden opgelost en de meetresultaten vervolgens kunnen worden gecorrigeerd.

Om de uitbreiding naar het geval van tweepoorttesten te vergemakkelijken, wordt een foutief tweepoortnetwerk geïntroduceerd, dat een equivalent tweepoortnetwerk is met vier S-parameters e.ik, jDe corresponderende relatie met R, D, S is: R=e01· en10，D= e00/R，S= e11.

Elke poort van het vectornetwerk kan een dergelijk equivalent fout-tweepoortsnetwerk verkrijgen. De fouten die optreden bij testen met twee poorten zijn veel groter dan die bij testen met één poort, waardoor een complexere kalibratiemethode nodig is om de testresultaten te corrigeren.

Figuur 3. Equivalente fout in een tweepoortsnetwerk

De meest klassieke foutkalibratie voor tweepoortsystemen is TOSM (Through, Open, Short, Match), soms ook wel SOLT (L, Load) genoemd. TOSM-kalibratie is geschikt voor een foutmodel met 12 termen, en na vereenvoudiging worden uiteindelijk 10 fouten verkregen. TOSM-kalibratie kan exact 10 vergelijkingen opleveren, waardoor de oplossing voor de foutterm eenduidig ​​kan worden bepaald.

Het volgende voorbeeld gebruikt de dual-port netwerk forward test om de mogelijke signaalpaden te bekijken: er zijn in totaal vijf mogelijke signaalpaden, van 1 tot en met 5. Signaalpad 5 is de overspraak van de poort of testopstelling. Voor de eenvoud is deze term niet opgenomen in de volgende formule, dat wil zeggen dat de poorten als ideaal geïsoleerd worden beschouwd.

Uit het signaalstroomdiagram blijkt dat de testvoorwaartse transmissiecoëfficiënt S21Wanneer de fout voornamelijk voortkomt uit de transmissiefrequentierespons van het testapparaat zelf, meervoudige reflecties van het referentieoppervlak van de test, enz. De fout die aan het tweepoortsnetwerk wordt toegewezen, is weergegeven in figuur 5. In combinatie met het bijbehorende signaalstroomdiagram in figuur 4 kan S worden afgeleid.21De relatie tussen de gemeten waarde en de foutterm.

Figuur 4. Tweepoortsnetwerk: signaalpaden aanwezig tijdens voorwaartse testen.

Figuur 5. Signaalpaden en bijbehorende fouttermen tijdens voorwaartse en achterwaartse testen.

前向测试将会涉及到R,D,S,T(transmissie volgen),L(Load match)五项误差,S11 和S21De gemeten waarde wordt als volgt weergegeven:

Bij het backtesten wordt R gebruikt.',D',S',T'、L' (Laad match) 五项误差，S12 和S22De gemeten waarde wordt als volgt weergegeven:

Na de TOSM-kalibratie kunnen deze 10 fouten worden verkregen en vervolgens in de bovenstaande vergelijking worden ingevuld om de werkelijke vier S-parameters te berekenen.

Dit artikel is overgenomen van "Microgolf radiofrequentie netwerk"Wij ondersteunen de bescherming van intellectuele eigendomsrechten. Vermeld bij herpublicatie de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk contact met ons op zodat we de betreffende inhoud kunnen verwijderen."