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有关SOLT 和未知直通校准 一问一答
来源: | 作者:juncoax2018new | 发布时间: 2020-07-01 | 3644 次浏览 | 分享到:
SOLT 和未知直通校准
未知直通校准对直通标准有什么要求?
只要直通插损不太大(不超过 40 dB),并且满足互易性(S21 = S12)就可以。另外,如果使用的未知直通长度较长(如一条电缆),需要保证校准时设置的测量点数足够多,以保证相邻两个频点的相位差在 180 度以内,否则矢网无法知道这两个测量点之间包含了多少个 360 度,导致相位斜率为正值,未知直通校准最后一步报告的群时延为负值。测量点数至少要大于这个公式的计算结果 :360 * freq_span * group_delay / 180 + 1,其中 freq_ span 为校准的频率范围,group_delay 为未知直通的电长度。

未知直通校准对直通标准的群延时的平坦度有什么要求 ?
对直通的群时延平坦度没有要求。因为未知直通校准算法里只利用了直通的互易性。

E5071C,ECAL 之后,观察回损曲线,S11,S22,S44 是从0db 开始的,S33 是从 -3.2dB 开始,跟其它三条线不重合。这个影响测试吗?是否需要维修仪器?
需要确定是什么原因,有可能是矢网或电缆的原因。可以在不接电缆,每个端口都开路的情况下,看一下 preset 状态下的回损,如果不从 0 开始,说明矢网有问题。如果矢网没问题,接上电缆后出现,说明是电缆的问题。


source match error 和 response reflection tracking error 不知道有什么不同点?
这是矢网十二项误差模型中的两种误差项,源匹配误差是矢网源端的内部匹配,反射跟踪误差是指反射测量接收机和参考接收机的频响差异的误差。

再问一下,source match error 具体是如何测出来的?
是通过校准时测量不同的标准件建立方程,求解校准误差项得到的。

source match error 不也是反射接收机和参考接收机的比值吗?
这种说法是不精确的。反射和参考接收机读数的比值是 S11 的测量值,是用矢网端口测量外部器件。而源匹配误差是误差模型里的一项,是从外面往矢网端口看的匹配,是指从测试端口进入矢网源端的信号有多少反射了。

response reflection tracking error 是可以直接测的吗?
校准误差项可以在校准后,通过矢网的 Cal set viewer 看到。

校准的主要难点?
校准的主要目的是尽可能的消除系统误差,所以难点就在于怎么尽可能消除系统误差,这个需要矢网本身端口的性能比如说端口匹配,方向性等好,也需要校准件的质量高,同时涉及到校准方法的选择,考虑这些后,才会有一个好的校准结果。

针对 67GHz 以上 1.0 mm 的 SOLT 或自制 TRL 校准件的校准是否可信?
Keysight 的 1 mm 机械校准件(型号 85059B)的校准是完全可信的,可以溯源到 NIST。它采用了4 个短路件、一个开路件和一个覆盖 50 GHz 以下的负载件求解超定方程,然后用加权最小二乘法得到精确的校准结果。 67 GHz 以上的自制 TRL 校准也是可信的,很多用户在毫米波的在片测试都是自制 TRL 校准片。

请问 SOLT 校准适用的频率范围是多少?load 能有效工作的频率范围是多少?
算法没有频率的限制。例如 W 波段的波导校准件,既支持SOLT 也支持 TRL。同轴校准件里,很难做 50 GHz 以上的高性能负载。所以在 67G 或 110G 的高精度同轴机械校准件里,负载只覆盖到 50 GHz,50 GHz 以上用 4 个短路件和一个开路件求解三个反射误差项(求解超定方程)。

Keysight 有 75-110GHz 波导校准件吗?
有的,W11644A。

校准的具体步骤是唯一的还是可选择?
首先需要选择一种接头类型,测量标准件的步骤是无所谓的,可以自己选择。

如何校准才能准确测量一个波导同轴转换器?
可以用未知直通校准,一个端口选择同轴接头类型和同轴校准件,另一个端口选择波导接头类型和波导校准件,校准时分别在两个端口做反射校准,直通步骤直接用被测的波同转接头做直通,校准后就直接得到了波同转接头的特性。

请问,测量放大器时,会在 PA 输出端接上衰减器,比如30dB,请问加了这么大的衰减器,对测试 S11有多大影响?
用增强响应的校准方法,只在端口 1 做反射校准,以及 1 到 2的传输校准,那么端口 1 的 S11 测量仍是非常精确的。

请问矢网测量群时延的基本原理是什么?为什么我有时候会测量得到负的时延?
矢网能够测量 S 参数的幅度和相位值,相位对频率做微分就可以得到群时延。负的群时延通常是由于测量点数不够多,导致出现了正斜率的相位。测量点数少,相邻两点的相位差超过 180 度,会导致矢网无法确定相邻两点的真实相位相差多少(中间包含了多少个 360 度)。

高频是使用 ECal 校准更加精确呢,还是使用机械校准件更加精确?SOLT 和 TRL 是否适用 50Ghz 情况,并保证校准的精确性?
如果有 ECal 通常建议用 ECal 校准,更加简单,而且精度通常更高。SOLT 和 TRL 也能够用到 50 GHz 以上。

在 ENA 系列设备中,两端口校准中,可以一端口有 SMA校准,另一端口用 N 型吗?
可以但复杂一些,需要自定义一套校准件定义,包含 SMA 和 N型两种校准件标准,直通件定义为 unknown thru。

校准矢网时不连接转接头,测量时连转接头。如何能消除转接头的影响?
转接头会引入一定的影响。如果没有合适的校准件,有两种方式消除转接头的效应,一是用 ECal User Characterization 的方法,把电子校准件扩展成某种特定接头类型的校准件(相当于用另一套校准件校准后,测量扩展后的 ECal,把数据写到它的memory 里),这样就可以用扩展后的校准件做校准了;二是提前把转接头的 s2p 文件测出来,在校准后测量时把它去嵌掉。

校准时,IFBW 设置有什么注意的吗?一般设置多少合适?
IFBW 设置通常需要考虑矢网的噪底和迹线噪声,通常情况下设置 1 kHz 即可 ;但 IFBW 越窄,IF 滤波器的阶数越多,采样点数越多,扫描时间越长。因此需要选择合适的 IFBW 对矢网的噪声性能和测试速度进行平衡。对于一些毫米波太赫兹频段的矢网,由于迹线噪声相对较大,通常设置更小的 IFBW,如100 Hz。

请问矩形波导能用 SOLT 校准吗?
是可以的,只要校准件支持。例如 W 波段的波导校准件(W11644A)支持 SOLT 和 TRL 两种校准方法。

矢网校准后,用直通测 S21,完美的情况下应该是 0dB,实际上都有一些波动,我想问下这个波动的范围,对于矢网多少算是仪器正常的范围?
如果是用未知直通校准,校准后测量直通的结果就是直通的损耗,所以插损可能会达到 0.1~0.2 dB。 如果是零长度直通校准(接头类型为一阴一阳的情况),校准后测直通插损应该为 0,但是由于迹线噪声和测量不确定度会引入一些波动,这个波动的量取决于当前仪器设置下的迹线噪声的量,以及矢网的传输测量不确定度的指标(都可以从矢网的 data sheet 中找到)。

请问用 P5002 型矢网,SMA 头转成 N 型,用 N 型校准件可以准确校准吗?
可以。

校准完成后 S12 出现正值是什么原因?
通常是校准出了问题。可以先在不校准的情况下测量看 S12 的值是否正常,也可以换一套校准件校准看是否正常,这样可以确定是否是校准件的问题。另外电缆的稳定性也是一个可能的原因,可以评估电缆弯曲状态变化带来的测量曲线的变化。

多短路器校准,短路器的偏移长度怎么计算?
在 85058E 和 85059B 的机械校准件里包含了多个短路件的定义,其电长度在校准件定义里可以看到。

进行矢网校准时,是校准完 S11 和 S22 就都在开路点吗?还是说校准然后补完线损之后 S 参数在开路点就可以了?
校准完后,如果连接 open,是在开路点附近,不完全就是开路点,因为很难有一个全频段理想的 open。

非插入器件,引入转接器,在几 GHz 到几十 GHz 时有多大的误差?
不同厂家的转接器的差异较大。您可以用未知直通的校准方法实际测一下这个转接器。通常一个双阴转接器的损耗在这个频段有 0.1~0.2 dB,电长度为四五十 ps 左右。
未 知直 通 与Adapter Characterization 相比,有什么区别?未知直通做起来好像简单得多,而 Adapter Characterization 要做两个整套的校准工序。
未知直通校准是利用八项误差模型(包含几个乘积项,实际只有 7 个未知数)的校准方法,通过两个端口的开路、短路、负载校准以及直通的互易性,可以建立 7 个方程求解 7 个未知数。校准之后测量直通就可以得到直通的特性。Adapter Characterization 是通过两级 S 参数校准得到两份校准数据,通过信号流图计算把两次校准端面之间的差异提取出来,即为转接器的 S 参数。对于不可插入器件的校准来说,未知直通校准是最好的选择。

未知直通校准时,未知直通件要求与被测件等长吗,还有别的要求吗?
不需要等长。因为未知直通校准算法只需要直通满足互易性,也就是 S21=S12。校准算法只需要利用互易性建立一个方程,不需要知道直通的精确特性。

如果连接的电缆损耗固定,但是驻波比比较大,能否通过校准的方式来去除呢?
极端的情况,电缆已经断了,肯定校准不回去了。因为在电缆端面连接不同的标准件对矢网来说都相当于开路。如果只是驻波比较差,是能够校准掉的,但是测量结果的稳定性和不确定度都较差。您会发现过一会儿就漂移了。

质量稍微差的连接电缆,比如驻波差,插入损耗高。以其端口为测试端口,直接利用网分校准后,是不是不能完全校掉线缆的误差。也就是说测出 DUT 后,S 参数的测量误差大,我的说法是否准确?
如果电缆的匹配差一点,那么整个测试系统的原始匹配差一些,虽然可以校准掉,但是校准后得到的残留系统误差也大一些,这样就导致测量精度差一点。而且系统的原始匹配会影响系统的稳定性。

如果只买了两端阴到阴极性的电子校准件,可以校准阴头的被测件;当遇到阳头的被测件,需要加适配器转接。这个校准件还能用吗?要再买个阳头的校准件吗?
如果测量精度的要求不太高,如可以接受 0.1 dB 的插损误差,那么可以忽略转接头的影响;如果对精度要求高,最好用合适的接头类型的 Ecal,或者在您的 Ecal 上加转接头后,用 Ecal User Characterization 功能把您的 Ecal 扩展成不同极性的 Ecal。 Ecal User Characterization 是用另一套阳头的校准件校准矢网后,测量被测扩展后的 Ecal 的特性,把数据写到它的内存里,之后就可以用扩展后的 Ecal 和相应的校准数据进行阳头校准。

一般测宽带功分器 (1g~18g) 的参数怎么个校准法?
如果是 3 端口的功分器,最好用 4 端口网分,做 3 端口校准,然后把功分器接到这三个端口直接测量。如果只有两端口网分,校准后测量功分器时,没有测到的端口需要接 50 欧负载。

矢网在校准的时候跟输入功率关系大吗?输入 -15dBm 时,校准后直通的回波损耗基本在 -50 以下,-25dBm 时只有 -40 左右,抖动明显。
输入功率越高,接收机测量时的信噪比越好。但 N469xA 的ECal 在 -5 dBm 上会压缩 ;而 N755xA 的 ECal 在 -15 dBm 以上会压缩。所以 -5 或 -15 是比较好的校准功率。在输入功率较低时进行测量,最好减小 IFBW 降低噪声,从而提高信噪比。

对 50M 的长电缆进行幅度相位校准测量并保存 s2p 去嵌入,用手持式分析仪的信号扫描测试可以实现吗?
因为需要测完整的 S 参数,包含幅度相位信息,所以需要手持式分析仪的矢网功能

矢网校准的时候使用校准件,那么接上喇叭天线之后还准不准确,这个测量结果是不是包括了喇叭天线的影响?应该怎么带喇叭天线校准?
校准面在什么地方,测量端面就在那儿。因此在电缆端面校准后接上喇叭天线,确实会包含喇叭天线的影响。如何校准喇叭天线的特性取决于具体应用。例如天线测试中(测量天线的增益、方向图等),在接收端用一个已知增益的参考天线校准归零,然后接被测天线就可以得到被测天线的增益。在自由空间法材料测试中,Keysight N1500A 材料测试软件有 GRL(Gated Reflection Line)校准方法,可以校准喇叭天线和自由空间的特性。

对于 Ecal 增加转接头后,使用 Ecal user characterization功能用的是 1ghz 到 3ghz 1601 点,实际需要校准 2.5g 到2.7g 1601 点,是否能校准?误差会很大么? 谢谢。
可以直接校准,矢网支持内插,误差不大。


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