Uma breve análise do modelo de erro e da calibração do analisador de redes vetoriais.

Recentemente, discuti o modelo de erro e o processo de calibração de analisadores de redes vetoriais com um colega da indústria. Compilei brevemente as informações e compartilhei com todos. Convidamos vocês a discutirem conosco.

O modelo de erro do Yanet não é de fato fácil de entender. Geralmente, apenas aqueles que desenvolvem o Yanet ou se especializam em tecnologia de teste se aprofundam nele. Antes de usar o Yanet para teste, é necessário realizar a calibração de erro do sistema. O objetivo é corrigir o termo de erro introduzido pelo próprio dispositivo de teste e obter os parâmetros S reais do dispositivo sob teste (DUT).

A calibração de erros do sistema pode ser dividida em calibração de erros de sistema de porta única e calibração de erros de sistema de porta dupla. A primeira é usada principalmente para testar o coeficiente de reflexão e seus parâmetros derivados em dispositivos de porta única, enquanto a segunda é usada principalmente para testar os parâmetros S completos e seus parâmetros derivados em dispositivos de porta dupla.

A calibração de erros em sistemas de porta única inclui OSM (circuito aberto/curto-circuito/pareamento, às vezes chamado de OSL - circuito aberto/curto-circuito/carga) e calibração normalizada. A calibração OSM é uma calibração completa de porta única, capaz de corrigir os termos de erro envolvidos em testes abrangentes de porta única, oferecendo, portanto, a maior precisão em testes de dispositivos de porta única! A calibração por normalização de reflexão é muito rápida, mas, utilizando apenas um componente de calibração (circuito aberto ou curto-circuito), consegue corrigir apenas um termo de erro do rastreamento de reflexão, limitando sua precisão.

A Figura 1 é um diagrama esquemático equivalente de um refletômetro. O coeficiente de reflexão pode ser medido porque o dispositivo contém um elemento direcional – um acoplador direcional (a maioria das redes vetoriais de baixa frequência utiliza uma ponte VSWR), que permite a separação das ondas incidentes e refletidas.

Figura 1. Diagrama esquemático resumido de um refletômetro.

O processo básico do teste de reflexão: a fonte de excitação (Source) fornece o sinal a1, e a maioria das portas da rede vetorial são enviadas para o dispositivo sob teste (DUT) após passarem pelo acoplador; o sinal refletido pelo DUT chega ao receptor de medição (Meas). Além disso, como o acoplador não é ideal, seu isolamento também é limitado, o que faz com que parte do sinal de excitação a1 seja diretamente alimentada no receptor de medição (Meas) através do canal de isolamento do acoplador.

Em outras palavras, o sinal b3 recebido pelo receptor de medição contém, na verdade, três partes: o sinal refletido diretamente pelo dispositivo sob teste (DUT), o sinal de reflexão múltipla na superfície de referência de teste e o sinal que vaza diretamente através do canal de isolamento do acoplador.

Antes de listar as fórmulas, vamos apresentar brevemente os parâmetros de identificação na figura: o acoplador em si possui 4 portas, mas considerando que o modelo envolve apenas alguns parâmetros do acoplador, ele é equivalente a um dispositivo de 3 portas aqui, e as portas são porta1, porta2 e porta3.21refere-se ao coeficiente de transmissão de passagem do acoplador, S31refere-se ao coeficiente de transmissão do canal de vazamento, S32Refere-se ao coeficiente de transmissão do canal de acoplamento.

Para simplificar, você pode primeiro desenhar o diagrama de fluxo de sinal acima, como mostrado abaixo: (ΓDUTé o coeficiente de reflexão real do dispositivo sob teste (DUT).

Figura 2. Diagrama de fluxo de sinal durante o teste de porta única

O valor de b pode ser obtido diretamente do diagrama de fluxo de sinal.3A expressão de:

Após a simplificação, os valores medidos do coeficiente de reflexão são os seguintes:

Pela fórmula acima, pode-se observar que a medição do coeficiente de reflexão contém quatro termos de erro: S21，S32，S31,S. Geralmente chamado (S21· S32) 为反射跟踪R(rastreamento efetivo),称S31/(S21· S32) é a diretividade, abreviada como D (diretividade), e S é chamado de coeficiente de reflexão da porta de origem.

Após a simplificação, existem, na verdade, três termos de erro: R, D e S, no teste de porta única. Durante a calibração, três partes padrão — Aberto, Curto e Pareado — são utilizadas respectivamente. Cada parte padrão gera uma equação que resolve de forma única os três termos de erro e, assim, corrige os resultados da medição.

Para facilitar a expansão para o caso de teste de duas portas, é introduzida uma rede de duas portas de erro, que é uma rede de duas portas equivalente contendo quatro parâmetros S e.eu j, a relação correspondente com R, D, S é: R=e01· e10，D= e00/R, S= e11.

Cada porta da rede vetorial pode obter um erro equivalente ao de uma rede de duas portas. Os erros envolvidos nos testes de porta dupla são muito maiores do que nos testes de porta única, portanto, um método de calibração mais complexo é necessário para corrigir os resultados dos testes.

Figura 3. Rede de duas portas com erro equivalente

A calibração de erros mais clássica para sistemas de duas portas é a TOSM (Through, Open, Short, Match), também chamada de SOLT (L, Load). A calibração TOSM é adequada para um modelo de erro de 12 termos, resultando em 10 erros após a simplificação. A calibração TOSM pode fornecer exatamente 10 equações, permitindo determinar a solução para o termo de erro de forma única.

O exemplo a seguir utiliza o teste de encaminhamento de rede de porta dupla para observar os possíveis caminhos de sinal: existem cinco caminhos de sinal possíveis, de 1 a 5. Dentre eles, o caminho de sinal 5 é a diafonia da porta ou dispositivo de teste. Para simplificar, esse termo não está incluído na fórmula a seguir, ou seja, considera-se que as portas estão idealmente isoladas.

Pelo diagrama de fluxo de sinal, pode-se observar que o coeficiente de transmissão direta de teste S21Quando , o erro provém principalmente da resposta de frequência de transmissão do próprio dispositivo de teste, reflexões múltiplas da superfície de referência de teste, etc. O erro mapeado para a rede de duas portas é mostrado na Figura 5. Combinando-o com o diagrama de fluxo de sinal correspondente na Figura 4, S pode ser derivado.21Expressão entre o valor medido e o termo de erro.

Figura 4. Rede de duas portas: caminhos de sinal presentes durante o teste de encaminhamento

Figura 5. Trajetórias de sinal e respectivos termos de erro durante os testes direto e reverso.

前向测试将会涉及到R、D、S、T(rastreamento de transmissão)、L(Correspondência de carga)五项误差，S11 和S21A expressão do valor medido é a seguinte:

O backtesting envolverá R,、D,、S,, T,、L, (Carregar correspondência) 五项误差，S12 和S22A expressão do valor medido é a seguinte:

Após a calibração do TOSM, esses 10 erros podem ser obtidos e, em seguida, substituídos na equação acima para calcular os quatro parâmetros S reais.

Este artigo foi reproduzido de "Rede de radiofrequência de micro-ondasApoiamos a proteção dos direitos de propriedade intelectual. Ao reproduzir este conteúdo, indique a fonte original e o autor. Caso haja alguma infração, entre em contato conosco para que possamos removê-lo.