บทวิเคราะห์โดยสังเขปเกี่ยวกับแบบจำลองข้อผิดพลาดและการสอบเทียบเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์

เมื่อเร็วๆ นี้ ผมได้พูดคุยเกี่ยวกับแบบจำลองข้อผิดพลาดและกระบวนการสอบเทียบของเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์กับเพื่อนร่วมงานในวงการ ผมได้สรุปใจความและแบ่งปันให้ทุกท่านได้ทราบ ยินดีต้อนรับทุกท่านมาร่วมพูดคุยกันครับ

แบบจำลองข้อผิดพลาดของ Yanet นั้นเข้าใจยาก โดยทั่วไปแล้วจะมีเพียงผู้พัฒนา Yanet หรือผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีการทดสอบเท่านั้นที่จะศึกษาอย่างลึกซึ้ง ก่อนที่จะใช้ Yanet ในการทดสอบ จำเป็นต้องทำการปรับเทียบข้อผิดพลาดของระบบก่อน จุดประสงค์คือเพื่อแก้ไขค่าข้อผิดพลาดที่เกิดจากอุปกรณ์ทดสอบเอง และเพื่อให้ได้ค่าพารามิเตอร์ S ที่แท้จริงของอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ (DUT)

การปรับเทียบข้อผิดพลาดของระบบสามารถแบ่งออกเป็น การปรับเทียบข้อผิดพลาดของระบบแบบพอร์ตเดียวและแบบสองพอร์ต โดยแบบพอร์ตเดียวส่วนใหญ่ใช้เพื่อทดสอบค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนและพารามิเตอร์ที่ได้จากค่าดังกล่าวของอุปกรณ์แบบพอร์ตเดียว ในขณะที่แบบสองพอร์ตส่วนใหญ่ใช้เพื่อทดสอบพารามิเตอร์ S เต็มรูปแบบและพารามิเตอร์ที่ได้จากค่าดังกล่าวของอุปกรณ์แบบสองพอร์ต

การปรับเทียบข้อผิดพลาดของระบบพอร์ตเดี่ยวประกอบด้วย OSM (เปิด/ลัดวงจร/จับคู่ บางครั้งเรียกว่า OSL - เปิด/ลัดวงจร/โหลด) และการปรับเทียบแบบนอร์มาไลซ์ การปรับเทียบ OSM เป็นการปรับเทียบพอร์ตเดี่ยวแบบสมบูรณ์ ซึ่งสามารถแก้ไขข้อผิดพลาดที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบพอร์ตเดี่ยวแบบครอบคลุมได้ ดังนั้นจึงมีความแม่นยำสูงสุดเมื่อทดสอบอุปกรณ์พอร์ตเดี่ยว! การปรับเทียบการสะท้อนแบบนอร์มาไลซ์นั้นรวดเร็วมาก แต่การใช้ส่วนประกอบการปรับเทียบเพียงอย่างเดียวของการเปิดหรือลัดวงจรสามารถแก้ไขได้เพียงข้อผิดพลาดเดียวของการติดตามการสะท้อน ดังนั้นความแม่นยำจึงมีจำกัด

รูปที่ 1 เป็นแผนภาพแสดงวงจรเทียบเท่าของเครื่องวัดการสะท้อน เหตุผลที่สามารถทดสอบค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนได้นั้นเป็นเพราะเครื่องวัดนี้มีองค์ประกอบแบบกำหนดทิศทาง ซึ่งก็คือตัวเชื่อมต่อแบบกำหนดทิศทาง (เครือข่ายเวกเตอร์ความถี่ต่ำส่วนใหญ่ใช้บริดจ์ VSWR) ที่ช่วยแยกคลื่นตกกระทบและคลื่นสะท้อนออกจากกัน

รูปที่ 1 แผนภาพโครงร่างโดยย่อของเครื่องวัดการสะท้อนแสง

กระบวนการพื้นฐานของการทดสอบการสะท้อน: แหล่งกำเนิดสัญญาณกระตุ้น Source ให้สัญญาณ a1 และพอร์ตเครือข่ายเวกเตอร์ส่วนใหญ่จะถูกส่งออกไปยัง DUT หลังจากผ่านตัวเชื่อมต่อ สัญญาณที่สะท้อนจาก DUT จะไปถึงตัวรับสัญญาณการวัด Meas นอกจากนี้ เนื่องจากตัวเชื่อมต่อไม่สมบูรณ์แบบ การแยกสัญญาณจึงมีข้อจำกัด ซึ่งทำให้ส่วนหนึ่งของสัญญาณกระตุ้น a1 ถูกส่งตรงไปยัง Meas.Receiver ผ่านช่องทางการแยกสัญญาณของตัวเชื่อมต่อ

กล่าวอีกนัยหนึ่ง สัญญาณ b3 ที่ตัวรับสัญญาณวัดได้รับนั้นประกอบด้วยสามส่วน ได้แก่ สัญญาณที่สะท้อนโดยตรงจากอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ (DUT) สัญญาณสะท้อนหลายครั้งที่พื้นผิวอ้างอิงสำหรับการทดสอบ และสัญญาณที่รั่วไหลโดยตรงผ่านช่องแยกสัญญาณของตัวเชื่อมต่อ

ก่อนที่จะแสดงสูตรต่างๆ เรามาแนะนำพารามิเตอร์ระบุตัวตนในรูปกันก่อน: ตัวเชื่อมต่อเองมี 4 พอร์ต แต่เนื่องจากแบบจำลองนี้เกี่ยวข้องเฉพาะพารามิเตอร์บางส่วนของตัวเชื่อมต่อเท่านั้น จึงเทียบเท่ากับอุปกรณ์ 3 พอร์ตในที่นี้ และพอร์ตเหล่านั้นคือ พอร์ต 1, พอร์ต 2 และพอร์ต 321หมายถึงค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของตัวเชื่อมต่อ S31หมายถึงค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของช่องทางการรั่วไหล S32หมายถึงค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของช่องทางการเชื่อมต่อ

เพื่อให้ง่ายต่อการอธิบาย คุณสามารถวาดแผนภาพการไหลของสัญญาณด้านบนก่อนได้ ดังแสดงด้านล่าง: (ΓDUTคือค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนที่แท้จริงของอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ (DUT)

รูปที่ 2 แผนภาพการไหลของสัญญาณระหว่างการทดสอบพอร์ตเดียว

ค่า b สามารถหาได้โดยตรงจากแผนภาพการไหลของสัญญาณ3การแสดงออกของ :

หลังจากทำการลดรูปแล้ว ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนที่วัดได้มีดังนี้:

จากสูตรข้างต้นจะเห็นได้ว่าการวัดค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนมีข้อผิดพลาดอยู่สี่ประการ ได้แก่ S21,ส32,ส31โดยทั่วไปเรียกว่า (S)21· ส32) 为反射跟踪R(การติดตามแบบสะท้อนแสง),称S31/(ส21· ส32) คือค่าทิศทาง ซึ่งย่อว่า D (directivity) และ S เรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของพอร์ตแหล่งกำเนิดเสียง

หลังจากลดรูปแล้ว ในความเป็นจริงแล้ว การทดสอบแบบพอร์ตเดียวจะมีค่าความคลาดเคลื่อนอยู่ 3 ค่า ได้แก่ R, D และ S ในระหว่างการสอบเทียบ จะใช้ชิ้นส่วนมาตรฐาน 3 ชิ้น ได้แก่ เปิด (Open), ลัดวงจร (Short) และต่อตรง (Match) ตามลำดับ ชิ้นส่วนมาตรฐานแต่ละชิ้นจะมีสมการ ซึ่งสามารถแก้ค่าความคลาดเคลื่อนทั้งสามค่าได้อย่างเฉพาะเจาะจง จากนั้นจึงทำการแก้ไขผลการวัด

เพื่ออำนวยความสะดวกในการขยายไปสู่กรณีการทดสอบแบบสองพอร์ต จึงได้มีการนำเครือข่ายข้อผิดพลาดแบบสองพอร์ตมาใช้ ซึ่งเป็นเครือข่ายสองพอร์ตเทียบเท่าที่มีพารามิเตอร์ S สี่ตัว eฉันเจความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกับ R, D, S คือ: R=e01· จ10,D=จ00/R，S= จ11.

แต่ละพอร์ตของเครือข่ายเวกเตอร์สามารถสร้างเครือข่ายสองพอร์ตที่มีข้อผิดพลาดเทียบเท่ากันได้ ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นในการทดสอบแบบสองพอร์ตนั้นมากกว่าข้อผิดพลาดในการทดสอบแบบพอร์ตเดียวมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วิธีการสอบเทียบที่ซับซ้อนกว่าเพื่อแก้ไขผลการทดสอบ

รูปที่ 3. วงจรเครือข่ายสองพอร์ตที่มีข้อผิดพลาดเทียบเท่า

วิธีการปรับเทียบข้อผิดพลาดแบบคลาสสิกที่สุดสำหรับระบบสองพอร์ตคือ TOSM (Through, Open, Short, Match) หรือบางครั้งเรียกว่า SOLT (L, Load) การปรับเทียบ TOSM เหมาะสำหรับแบบจำลองข้อผิดพลาด 12 เทอม และสุดท้ายจะได้ข้อผิดพลาด 10 ข้อหลังจากการลดรูป การปรับเทียบ TOSM สามารถให้สมการได้ 10 สมการพอดี ดังนั้นจึงสามารถกำหนดคำตอบสำหรับเทอมข้อผิดพลาดได้อย่างเฉพาะเจาะจง

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างการทดสอบการส่งสัญญาณผ่านเครือข่ายแบบสองพอร์ต เพื่อสังเกตเส้นทางสัญญาณที่เป็นไปได้: มีเส้นทางสัญญาณที่เป็นไปได้ทั้งหมดห้าเส้นทาง ตั้งแต่ 1 ถึง 5 ในจำนวนนี้ เส้นทางสัญญาณที่ 5 คือสัญญาณรบกวนข้ามพอร์ตหรืออุปกรณ์ทดสอบ เพื่อความง่าย เราจึงไม่รวมพจน์นี้ไว้ในสูตรต่อไปนี้ นั่นคือ ถือว่าพอร์ตต่างๆ แยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์

จากแผนภาพการไหลของสัญญาณ จะเห็นได้ว่าค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านไปข้างหน้าของการทดสอบ S21เมื่อเป็นเช่นนั้น ข้อผิดพลาดส่วนใหญ่เกิดจากการตอบสนองความถี่ในการส่งสัญญาณของอุปกรณ์ทดสอบเอง การสะท้อนหลายครั้งจากพื้นผิวอ้างอิงการทดสอบ เป็นต้น ข้อผิดพลาดที่แมปไปยังเครือข่ายสองพอร์ตแสดงในรูปที่ 5 เมื่อรวมกับแผนภาพการไหลของสัญญาณที่สอดคล้องกันในรูปที่ 4 จะสามารถหาค่า S ได้21ความสัมพันธ์ระหว่างค่าที่วัดได้กับค่าความคลาดเคลื่อน

รูปที่ 4. เครือข่ายสองพอร์ต: เส้นทางสัญญาณที่ปรากฏระหว่างการทดสอบแบบส่งต่อ

รูปที่ 5 เส้นทางสัญญาณและเงื่อนไขความคลาดเคลื่อนที่เกี่ยวข้องระหว่างการทดสอบแบบเดินหน้าและถอยหลัง

前向测试将会涉及到R、D、S、T(การติดตามการส่งสัญญาณ)、L(การจับคู่โหลด)五项误差，S11 และS21การแสดงค่าที่วัดได้มีรูปแบบดังนี้:

การทดสอบย้อนหลังจะเกี่ยวข้องกับ R'、D'、 ส'、ที'、ล' (โหลดแมตช์) 五项误差，S12 และS22การแสดงค่าที่วัดได้มีรูปแบบดังนี้:

หลังจากปรับเทียบ TOSM แล้ว จะได้ค่าความคลาดเคลื่อนทั้ง 10 ค่า จากนั้นจึงนำค่าเหล่านั้นไปแทนในสมการข้างต้นเพื่อคำนวณค่าพารามิเตอร์ S ทั้งสี่ค่าที่แท้จริง

บทความนี้คัดลอกมาจาก "เครือข่ายคลื่นความถี่วิทยุไมโครเวฟเราสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปพิมพ์ซ้ำ หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก