Vektör ağ analiz cihazının hata modeli ve kalibrasyonuna ilişkin kısa bir analiz

Geçtiğimiz günlerde, sektörden bir meslektaşımla vektör ağ analizörlerinin hata modeli ve kalibrasyon süreci hakkında görüştüm. Bunu kısaca derleyip herkesle paylaştım. Birlikte tartışmaya davetlisiniz.

Yanet'in hata modeli gerçekten de anlaşılması kolay değil. Genellikle sadece Yanet'i geliştirenler veya test teknolojisinde uzmanlaşanlar bu konuya derinlemesine dalarlar. Yanet'i test için kullanmadan önce sistem hata kalibrasyonu gereklidir. Amaç, test cihazının kendisi tarafından ortaya çıkan hata terimini düzeltmek ve DUT'nin gerçek S parametrelerini elde etmektir.

Sistem hatası kalibrasyonu, tek portlu ve çift portlu sistem hatası kalibrasyonu olarak ikiye ayrılabilir. İlki, esas olarak tek portlu cihazların yansıma katsayısını ve ondan türetilen parametreleri test etmek için kullanılırken, ikincisi esas olarak çift portlu cihazların tam S-parametrelerini ve ondan türetilen parametreleri test etmek için kullanılır.

Tek portlu sistem hata kalibrasyonu, OSM (açık/kısa/eşleşme, bazen OSL - açık/kısa/yük olarak da adlandırılır) ve normalleştirilmiş kalibrasyonu içerir. OSM kalibrasyonu, kapsamlı tek portlu testlerde yer alan hata terimlerini düzeltebilen tam bir tek portlu kalibrasyondur, bu nedenle tek portlu cihazları test ederken en yüksek doğruluğa sahiptir! Yansıma normalleştirme kalibrasyonu çok hızlıdır, ancak yalnızca Açık veya Kısa'nın tek bir kalibrasyon bileşenini kullanmak, yansıma izlemenin yalnızca bir hata terimini çözebilir, bu nedenle doğruluğu sınırlıdır.

Şekil 1, bir reflektometrenin eşdeğer şematik diyagramıdır. Yansıma katsayısının test edilebilmesinin nedeni, gelen dalgaları ve yansıyan dalgaları ayırmayı sağlayan yönlü bir eleman - yönlü bir kuplör (çoğu düşük frekanslı vektör ağı VSWR köprüsü kullanır) - içermesidir.

Şekil 1. Reflektometrenin kısa şematik diyagramı

Yansıma testinin temel süreci şu şekildedir: Uyarıcı kaynak (Source) a1 sinyalini sağlar ve vektör ağı portlarının çoğu, kuplörden geçtikten sonra DUT'ye (Test Edilen Cihaz) gönderilir; DUT tarafından yansıtılan sinyal, ölçüm alıcısı (Meas)'a ulaşır. Ayrıca, kuplör ideal olmadığı için izolasyonu da sınırlıdır, bu da uyarıcı sinyal a1'in bir kısmının kuplörün izolasyon kanalı üzerinden doğrudan Meas alıcısına iletilmesine neden olur.

Başka bir deyişle, Ölçüm Alıcısı tarafından alınan b3 sinyali aslında üç bölümden oluşur: DUT tarafından doğrudan yansıtılan sinyal, test referans yüzeyindeki çoklu yansıma sinyali ve kuplör izolasyon kanalından doğrudan sızan sinyal.

Formülleri listelemeden önce, şekildeki tanımlama parametrelerini kısaca tanıtalım: kuplörün kendisi 4 porta sahiptir, ancak modelin yalnızca kuplörün bazı parametrelerini içerdiğini göz önünde bulundurursak, burada 3 portlu bir cihaza eşdeğerdir ve portlar port1, port2 ve port3'tür. S21Burada S, kuplörün geçiş iletim katsayısını ifade eder.31S, kaçak kanalının iletim katsayısını ifade eder.32Bu ifade, bağlantı kanalının iletim katsayısını belirtir.

Basitlik açısından, öncelikle yukarıdaki sinyal akış diyagramını aşağıdaki gibi çizebilirsiniz: (ΓDUT(burada, test edilen cihazın gerçek yansıma katsayısıdır).

Şekil 2. Tek portlu test sırasında sinyal akış diyagramı

b değeri, sinyal akış diyagramından doğrudan elde edilebilir.3İfade biçimi:

Basitleştirme işleminden sonra, yansıma katsayısının ölçülen değerleri aşağıdaki gibidir:

Yukarıdaki formülden de görülebileceği gibi, yansıma katsayısı ölçümü dört hata terimi içermektedir: S21,S32,S31Genellikle (S) olarak adlandırılır.21· S32) 为反射跟踪R(etkili izleme), S31/(S21· S32) yönlülüğü ifade eder ve D (yönlülük) olarak kısaltılır, S ise kaynak portu yansıma katsayısı olarak adlandırılır.

Basitleştirme sonrasında, tek portlu testte aslında üç hata terimi (R, D ve S) bulunmaktadır. Kalibrasyon sırasında sırasıyla Açık, Kısa Devre ve Eşleşme olmak üzere üç standart parça kullanılır. Her bir standart parça için, üç hata terimini benzersiz bir şekilde çözebilen ve ardından ölçüm sonuçlarını düzeltebilen bir denklem elde edilir.

İki portlu test durumuna genişletmeyi kolaylaştırmak için, dört S parametresi içeren eşdeğer bir iki portlu ağ olan bir hata iki portlu ağı tanıtılmıştır.i, jR, D, S ile olan karşılık gelen ilişki şöyledir: R=e01· e10，D= e00/R，S= e11.

Vektör ağının her bir portu, bu tür eşdeğer bir hataya sahip iki portlu ağ elde edebilir. Çift portlu testlerde ortaya çıkan hatalar, tek portlu testlerdeki hatalardan çok daha büyüktür; bu nedenle test sonuçlarını düzeltmek için daha karmaşık bir kalibrasyon yöntemi gereklidir.

Şekil 3. Eşdeğer hata iki portlu ağ

En klasik iki portlu sistem hata kalibrasyonu TOSM'dir (Geçiş, Açık, Kısa Devre, Eşleşme), bazen de SOLT (L, Yük) olarak adlandırılır. TOSM kalibrasyonu 12 terimli bir hata modeli için uygundur ve basitleştirme sonrasında nihayetinde 10 hata elde edilir. TOSM kalibrasyonu tam olarak 10 denklem sağlayabilir, böylece hata teriminin çözümü benzersiz bir şekilde belirlenebilir.

Aşağıda, olası sinyal yollarını gözlemlemek için çift portlu ağ ileri testini örnek olarak alıyoruz: toplamda 1'den 5'e kadar beş olası sinyal yolu vardır. Bunlardan sinyal yolu 5, port veya test düzeneğinin çapraz etkileşimidir. Basitlik açısından, bu terim aşağıdaki formüle dahil edilmemiştir, yani portların ideal olarak izole edildiği varsayılmıştır.

Sinyal akış diyagramından, test ileri iletim katsayısı S'nin görülebileceği anlaşılmaktadır.21Hata esas olarak test cihazının kendi iletim frekans tepkisinden, test referans yüzeyinden gelen çoklu yansımalardan vb. kaynaklanır. İki portlu ağa eşlenen hata Şekil 5'te gösterilmiştir. Şekil 4'teki ilgili sinyal akış diyagramı ile birlikte S elde edilebilir.21Ölçülen değer ile hata terimi arasındaki ifade.

Şekil 4. İki portlu ağ: İleri test sırasında mevcut sinyal yolları

Şekil 5. İleri ve geri test sırasında sinyal yolları ve karşılık gelen hata terimleri

前向测试将会涉及到R、D、S、T(iletim takibi)、L(Yük eşleşmesi)五项误差，S11 ve S21Ölçülen değerin ifadesi aşağıdaki gibidir:

Geri test işlemi R ile gerçekleştirilecektir.',D'、 S',T'、L' (Eşleşmeyi yükle) 五项误差，S12 ve S22Ölçülen değerin ifadesi aşağıdaki gibidir:

TOSM kalibrasyonundan sonra, bu 10 hata elde edilebilir ve daha sonra gerçek dört S parametresini hesaplamak için yukarıdaki denkleme yerleştirilebilir.

Bu makale "Mikrodalga radyo frekans ağıFikri mülkiyet haklarının korunmasını destekliyoruz, yeniden yayınlarken lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir ihlal söz konusuysa, silinmesi için lütfen bizimle iletişime geçin.