Krótka analiza modelu błędów i kalibracja wektorowego analizatora sieci

Niedawno omawiałem model błędów i proces kalibracji wektorowych analizatorów sieci z kolegą z branży. Pokrótce to skompilowałem i udostępniłem wszystkim. Zapraszam do wspólnej dyskusji.

Model błędów Yaneta rzeczywiście nie jest łatwy do zrozumienia. Zazwyczaj tylko osoby opracowujące Yaneta lub specjalizujące się w technologii testowania zagłębiają się w niego dogłębnie. Przed użyciem Yaneta do testowania wymagana jest kalibracja błędów systemu. Celem jest skorygowanie błędu wprowadzonego przez samo urządzenie testowe i uzyskanie rzeczywistych parametrów S testowanego urządzenia (DUT).

Kalibrację błędów systemowych można podzielić na kalibrację błędów systemowych dla pojedynczego portu i dla podwójnego portu. Pierwsza z nich służy głównie do testowania współczynnika odbicia i jego parametrów pochodnych urządzeń jednoportowych, natomiast druga służy głównie do testowania pełnych parametrów S i jego parametrów pochodnych urządzeń dwuportowych.

Kalibracja błędów systemu jednoportowego obejmuje OSM (otwarty/zwarty/dopasowany, czasami nazywany OSL – otwarty/zwarty/obciążenie) oraz kalibrację znormalizowaną. Kalibracja OSM to pełna kalibracja jednoportowa, która może korygować błędy występujące w kompleksowych testach jednoportowych, zapewniając najwyższą dokładność podczas testowania urządzeń jednoportowych! Kalibracja z normalizacją odbicia jest bardzo szybka, ale użycie tylko jednego składnika kalibracji – otwartego lub zwartego – pozwala rozwiązać problem tylko z jednym błędem śledzenia odbicia, co ogranicza dokładność.

Rysunek 1 przedstawia schemat ideowy reflektometru. Współczynnik odbicia można badać, ponieważ zawiera on element kierunkowy – sprzęgacz kierunkowy (większość sieci wektorowych o niskiej częstotliwości wykorzystuje mostek SWR), który umożliwia separację fal padających i odbitych.

Rysunek 1. Krótki schemat reflektometru

Podstawowy proces testu odbicia: źródło wzbudzenia dostarcza sygnał a1, a większość portów sieci wektorowej jest wyprowadzana do testowanego urządzenia (DUT) po przejściu przez sprzęgacz; sygnał odbity od testowanego urządzenia (DUT) dociera do odbiornika pomiarowego (Meas). Ponadto, ponieważ sprzęgacz nie jest idealny, jego izolacja jest również ograniczona, co powoduje, że część sygnału wzbudzenia a1 jest podawana bezpośrednio do odbiornika pomiarowego (Meas) przez kanał izolacyjny sprzęgacza.

Innymi słowy, sygnał b3 odbierany przez odbiornik pomiarowy składa się w rzeczywistości z trzech części: sygnału bezpośrednio odbitego od badanego urządzenia (DUT), sygnału wielokrotnego odbicia od testowanej powierzchni odniesienia oraz sygnału wyciekającego bezpośrednio przez kanał izolacyjny sprzęgacza.

Zanim wymienimy wzory, krótko omówmy parametry identyfikacyjne na rysunku: sam sprzęgacz ma 4 porty, ale biorąc pod uwagę, że model obejmuje tylko niektóre parametry sprzęgacza, jest on tutaj równoważny urządzeniu 3-portowemu, a portami są port1, port2 i port3.21odnosi się do współczynnika transmisji przelotowej sprzęgła, S31odnosi się do współczynnika transmisji kanału wyciekowego, S32odnosi się do współczynnika transmisji kanału sprzęgającego.

Dla uproszczenia możesz najpierw narysować powyższy schemat przepływu sygnału, jak pokazano poniżej: (ΓDUTjest rzeczywistym współczynnikiem odbicia DUT).

Rysunek 2. Schemat przepływu sygnału podczas testu pojedynczego portu

b można uzyskać bezpośrednio ze schematu przepływu sygnału3Wyrażenie:

Po uproszczeniu zmierzone wartości współczynnika odbicia przedstawiają się następująco:

Z powyższego wzoru wynika, że ​​pomiar współczynnika odbicia zawiera cztery człony błędu: S21,S32,S31,S. Ogólnie nazywane (S21· S32) 为反射跟踪R (efektywne śledzenie)，称S31/(S21· S32) to kierunkowość, w skrócie D (kierunkowość), a S nazywane jest współczynnikiem odbicia portu źródłowego.

Po uproszczeniu, w testach jednoportowych występują trzy składniki błędu: R, D i S. Podczas kalibracji używane są odpowiednio trzy standardowe części: Open (otwarta), Short (zwarta) i Match (dopasowana). Każda standardowa część generuje równanie, które może jednoznacznie rozwiązać trzy składniki błędu, a następnie skorygować wyniki pomiaru.

Aby ułatwić rozszerzenie do przypadku testowania dwuportowego, wprowadzono sieć dwuportową z błędami, która jest równoważną siecią dwuportową zawierającą cztery parametry S ei, j, odpowiednia relacja z R, D, S jest następująca: R=e01· i10,D = e00/R, S= e11.

Każdy port sieci wektorowej może uzyskać taki równoważny błąd sieci dwuportowej. Błędy występujące w testach dwuportowych są znacznie większe niż w testach jednoportowych, dlatego do korekcji wyników testu wymagana jest bardziej złożona metoda kalibracji.

Rysunek 3. Równoważny błąd sieci dwuportowej

Najbardziej klasyczną kalibracją błędów systemu dwuportowego jest TOSM (Through, Open, Short, Match), czasami nazywana również SOLT (L, Load). Kalibracja TOSM jest odpowiednia dla 12-elementowego modelu błędów, a po uproszczeniu ostatecznie uzyskuje się 10 błędów. Kalibracja TOSM może dostarczyć dokładnie 10 równań, dzięki czemu rozwiązanie składnika błędu można jednoznacznie określić.

Poniżej przedstawiono przykład testu dwuportowego sieciowego, aby zaobserwować możliwe ścieżki sygnału: istnieje pięć możliwych ścieżek sygnału, od 1 do 5. Spośród nich ścieżka sygnału 5 to przesłuch portu lub urządzenia testowego. Dla uproszczenia, termin ten nie jest uwzględniony w poniższym wzorze, co oznacza, że ​​porty są uważane za idealnie izolowane.

Ze schematu przepływu sygnału wynika, że ​​testowany współczynnik transmisji do przodu S21W przypadku błędu, który wynika głównie z odpowiedzi częstotliwości transmisji samego urządzenia testowego, wielokrotnych odbić od testowanej powierzchni odniesienia itd. Błąd odwzorowany na sieć dwuportową pokazano na rysunku 5. W połączeniu z odpowiednim schematem przepływu sygnału na rysunku 4, S można wyprowadzić21Wyrażenie między wartością mierzoną a wartością błędu.

Rysunek 4. Sieć dwuportowa: ścieżki sygnału obecne podczas testów w przód

Rysunek 5. Ścieżki sygnału i odpowiadające im terminy błędów podczas testów w przód i w tył

前向测试将会涉及到R, D, S, T (śledzenie transmisji), L (dopasowanie obciążenia) 五 项 误 差, S11 和S21Wyrażenie wartości mierzonej jest następujące:

Backtesting będzie obejmował R",D",S",T"、L" (Załaduj mecz) 五项误差,S12 和S22Wyrażenie wartości mierzonej jest następujące:

Po kalibracji TOSM można uzyskać tych 10 błędów, a następnie podstawić je do powyższego równania w celu obliczenia czterech rzeczywistych parametrów S.

Niniejszy artykuł jest przedrukowany z „Sieć częstotliwości radiowych mikrofalowych„, wspiera ochronę praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przy przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia.