有关TRL 校准 一问一答
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作者:juncoax2018new
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发布时间: 2020-07-01
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有关TRL 校准 一问一答
请问 TRL 校准件适用的频率范围是多少？
TRL 的算法本身没有频率限制，目前有商业级的到 1.5THz TRL的波导或在片校准件。
TRL 的延遲時間設定，是要先透過 SOLT 量測 delay time嗎？還是可以透過別的方式計算？
设计的时候是计算出来的，即 Line 相对于 Thru 的 delay，实际制作的 TRL 校准件的 line 的 delay 可能有一些偏差，最好用同轴校准后的实际测量结果。
2、设计 TRL 校准件有什么要注意的地方，该校准件设计完之后，按照什么要求进行标定？
详情请参见这篇文章 << 怎样设计和验证 TRL 校准件以及 TRL 校准的具体过程 >>, http://www.eepw.com.cn/article/80018.htm，简单来说，对于短路或开路校准件，我们只要保证短路或开路标准件在各个测试端口的反射系数相等就好了；至于负载标准件，要保证到从起始频率到终止频率时，阻抗能为 50 ohm ；而对于直通标准件和 Line 标准件，要求特性阻抗是 50ohm，除此以外，还需要确定 Line 的频率范围。
对于短路和开路校准件，是不是只要保证短路或开路标准件在各个测试端口的反射系数相等就可以？
是的，就是利用这个条件建立方程，反射件的反射系数能够在校准计算过程中求解出来。
通常来说，TRL 标准件具有哪些要求？
详情请参见这篇文章 << 怎样设计和验证 TRL 校准件以及 TRL 校准 的具体过程 >>, http://www.eepw.com.cn/article/80018.htm，简单来说，要尽量保 TRL 校准件是 50ohm，这样就需要保证launch 从同轴到平面结构或其他结构的阻抗失配越小越好，传输线本身的阻抗是 50ohm，阻抗一致性好，在 line 覆盖的频率范围，直通和 line 的相位差在 20 到 160 度之间。简而言之，如果 TRL 标准件能够保证 50ohm 匹配，那么就能够得到一个理想的 TRL 校准件，但工程上是很困难的，比如 launch 的设计，尽量减少阻抗的失配是非常有挑战的。
如果 PCB 上连接头的一致性越好，损耗越低，那么 TRL校准件的效果是不是就越理想？
这是很好的一点，还需要保证 PCB 传输线的阻抗波动和一致性，最关键是要保证 PCB 上连接器从同轴到 PCB 传输线例如微带线的阻抗失配越小越好，只要 PCB 上各个标准件的匹配越好，即输入输出的反射系数越接近于 0，TRL 校准的效果就越好。
一般如何取得开路标准件的边缘电容？
同轴校准后测量 TRL 校准件的开路件的 S11，在关心的频率范围添加几个 marker，在史密斯圆图上通过电时延功能把这几个marker 点移到圆图的开路点附近，然后读出这几个点的电容值。用曲线拟合的方法求出 C0 到 C3 的值。具体过程可参考 Joel Dunsmore 的《微波器件测量手册》第 9 章。
得到开路标准件的边缘电容 C0/C1/C2/C3 是很困难的，因为可能可以得到很多解，建议可以考虑基于 Data-based Calkit，详情参考 http://na.support.keysight.com/pna/dbcal.html，另外，如果开路标准件是用在 TRL 校准，是不需要提供边缘电容的。
延迟线的相位一般同哪些参数有关？
跟频率范围、延迟线的长度（即时延）以及介电常数有关。
请问如果是在 PCB 上制作 E-band(60-90GHz) 的微带线 TRL 校准件是可行的吗？
是可以的，这个对 PCB 板材有要求，最好基板的介电常数能够工作到 E 波段，然后损耗正切低于 0.01 甚至低于 0.001。
开路端边缘电容不设置对结果影响有多大？
对于开路校准件，我们只要保证开路标准件在各个测试端口的反射系数相等就好了，不需要设置开路标准件的边缘电容。
可以再简单讲一下 solr 与 trl 的区别吗？
SOLT 校准，即短路 - 开路 -负载 -直通校准，SOLT 校准操作方便，一般只适合于同轴环境测量。而 TRL(Thru, Reflect, Line) 校准更适合于非同轴环境测量，例如 PCB 上表贴器件，波导，夹具，片上晶圆测量。SOLT 校准通过测量 1 个传输标准件和三个反射标准件来决定 12 项误差模型，而 TRL 校准是通过测量 2 个传输标准件和一个反射标准件来决定 8 项误差模型。
TRL 校准是否需要告诉仪器 line Reflect 的特性阻抗？
是的，需要提供，而且一般都是把 line 的特性阻抗设置为校准的参考阻抗。
非同轴结构除了 TRL ，以及以后的 AFR 去嵌，还有别的方法校准掉吗？
有很多方式，包括自动端口延伸，去嵌入，SOLT 校准，以及time domain gating。
TRL 校准时需要知道哪些参数输入到矢网里？
研讨会的教程里介绍了具体的步骤。包含直通、反射件和 Line的特性参数，包括频率范围、阻抗、时延，并且还要做 class assignment。
SOLT 跟 TRL 两种校准方法，哪一种更准一点呢？
如果两种校准件都是完全理想的情况，从校准算法上并没有哪一种更精确。实际校准时的精度取决于仪器的原始性能、以及校准件的精度。例如最精确的计量应用的校准件是空气线 TRL校准件（如 3.5mm 接口类型的 85052C），但通常不会在日常测试使用。对于日常的同轴校准，SOLT 多一些，而在 PCB 夹具应用，以及毫米波频段的波导校准，TRL 校准用得多一些。从溯源的角度来说，一般是 TRL 校准件可以溯源 SI 基本单位包括长度米，而 SOLT 校准件是溯源到 TRL 校准件的。
TRL 校准，THRU 应该需要输入参数的吧？
直通通常为夹具长度的二倍，校准后为零长度直通，因此直通长度通常定义为 0. 对于直通长度不为 0 的情况（LRL 校准），直通长度定义为它和夹具二倍长的差异。
针对 TRL 校准，line 与 thru 的阻抗需保持一致，另外系统阻抗也会影响测试结果，如何消除因阻抗不一致导致的误差？
如果校准件的 line 和直通阻抗不一致，这些误差会引起校准后的残余误差。只能通过在设计和研制 TRL 校准件时尽可能好确保 TRL 校准件的阻抗是 50ohm。
波导校准件里面配置的 1/8 波长精密波导段 line 和 3/8波长精密波导段 line，怎么使用？我参考了一些文献 TRL校准都只用到 1/4 波长精密波导段 line。
这个要看 1/8 波导 line 和 3/8 波导 line 的频率范围，如果需要这两个波导 line 才能覆盖这段波导的频率范围，那么 TRL 校准件中两个都需要使用，使用之前，需要创建 TRL Cal Kit，定义好 1/8l 波导 line 和 3/8 波导 line 的参数，当然如果 1/8 波导line 和 3/8 波导 line 都能够覆盖所需的频率范围和满足和 thru之间的相位差异（20-160 度），那么任选一个都可以。
TRL 校准 Launch 和 line 的阻抗一致性是控制在 /-3ohm以内还是 /-1.5ohm 以内？
越小越好，工程上来说，建议 1ohm 以内。
TRL 中比例关系是怎么得到的？
这个比例是来自于 line 和 thru 之间的相位差，如果是 20-160度，那么就是 1：8，如果是 30-150 度，那么就是 1：5，在设计TRL 校准件时通常就是按这个比例去设计，这个比例是每条 line覆盖的截止频率和起始频率的比值，比如 line 从 800MHz 开始，比如是 1：5，那么 line1 就是覆盖 800MHz-4GHz，line2 覆盖4GHz-20GHz。
TRL 计算软件哪里来？
可以从网上下载开源的 TRL Calculator 或用 Keysight PLTS 软件的 TRL 校准向导。
TRL 负载必须设计吗？
TRL 负载用来覆盖低频，如果您的校准需要从靠近直流点的频率开始，那么就需要负载。如果不用负载，计算出来的 line 会非常长，物理上无法实现。
请问 TRL Calibration， 设计的 Thru, reflect, line, 在 PNA的 advanced calibration setting 中，自定义的时候，分别该怎么设置？一些电容电感及 loss 参数，该怎么考虑？
这个可以参考 << 怎样设计和验证 TRL 校准件以及 TRL 校准的具体过程 >> 这篇文章，http://www.eepw.com.cn/article/80018.htm，关于电容电感及 loss 参数，是不需要设置的，Thru,Line, Reflect只需要设置频率范围和 delay。通常在 PCB TRL 校准件定义里，开路的电容值设为 0 就可以。
请问选择 reference plane 的选取，选择 thru 做 reference plane 和 reflect 做 reference plane 有什么区别？
取决于直通、反射件和夹具长度的关系。通常直通长度为夹具长度的二倍，校准后的直通是零长度直通，那么以 thru 做参考是合适的，这时如果反射件和夹具长度相同，反射件长度定义为 0，用反射件做参考和用直通是一样的。如果反射件长度比夹具长度更长，这时如果以反射件为参考，则直通的长度定义为直通的电长度的一半和反射件电长度之差，为一个负值。所以以直通件或反射件为参考都是可以的。
TRL 校准适合窄频率范围吗，如果是宽的频率范围，要多做几个叫系统吗？
适合窄带应用。如果是宽的频率范围，一条 line 可能覆盖不了整个频率范围，这时需要多条 line。
TRL 校准在毫米波频段校准准确性如何验证？
通常是用校验件（已知特性的器件）验证校准的质量，比如 W波段毫米波波导校验件 W11645A，或者在片校准的时候，校准片 ISS 上也会有 verification line。如果是日常使用，可以测一段波导传输线观察校准后插损和回损是否正常。
TRL 的 OPEN 设计，是否有特别要求？因为在器件设计时，我们有时候需要 PCB 上 PATTERN 一部分作为器件整体性能计算。
只需要 open 的反射系数在各个端口相等即可。
OPEN 部分的线长如何考虑？端口推进的长度如何定义？
如果是 TRL，线长是 thru 的一半，即 half fixture 的长度。
OPEN 的开路电容是否要考虑？
如果是 TRL，不需要。
TRL 校准之后 Line 线测量结果 S11 的抖动很大，好似很多噪声叠加在 S11 上，请问这是什么原因？
TRL 校准件要求所有标准件的特性阻抗都是 50ohm，如果校准后测量到的 line 的 S11 抖动很大，而且这条 line 覆盖的频段测量到的 S11 更小的话，比如说 -40dB 甚至 -60dB，这个是正常现象，这个其实反应了在这个频段校准的一致性，但其实覆盖频段之外的 S11 才是这条 line 真实的性能，主要原因在于不同的标准件实际上特性阻抗是有差异的。
开路器的 c0~c3 和短路器的 l0~l3 是怎么测量推导出来的？换种说法：如果我有一套已知参数的校准件能否测量推导出未知参数校准件的这几个参数？
这个工作量比较大，建议你不要用多项式模型，改用 data-based model，详情参考 http://na.support.keysight.com/pna/dbcal.html
请问设计 TRL 校准件的 match line 的时候，比直通件多出四分之一个波长，要怎么确定这四分之一的电气长度？
可以按 Line 覆盖的频段的中心频率计算四分之一波长。有个开源的工具 TRL Calculator 能够自动完成计算。
那么覆盖的其实频率可以自由定义嘛，利用中心频率计算四分之一波长，是否还需考虑等效介电常数？
是的，需要用介质中的相速除以频率得到波长，然后计算四分之一波长。介质中的相速和介电常数有关。
如果端口是波导，那么是推荐使用哪种校准方式？solt or TRL ？
在低频用 SOLT 和 TRL 差异不大 ；在高频用带滑动负载的 SOLT校准或 TRL 更好一些，因为高频下很难实现宽带的匹配良好的负载，尤其建议用 TRL 校准，因为 TRL 校准后的残余误差性能更好，意味着校准精度更高。
文章转载至Keysight 技术文章
TRL 的算法本身没有频率限制，目前有商业级的到 1.5THz TRL的波导或在片校准件。
TRL 的延遲時間設定，是要先透過 SOLT 量測 delay time嗎？還是可以透過別的方式計算？
设计的时候是计算出来的，即 Line 相对于 Thru 的 delay，实际制作的 TRL 校准件的 line 的 delay 可能有一些偏差，最好用同轴校准后的实际测量结果。
2、设计 TRL 校准件有什么要注意的地方，该校准件设计完之后，按照什么要求进行标定？
详情请参见这篇文章 << 怎样设计和验证 TRL 校准件以及 TRL 校准的具体过程 >>, http://www.eepw.com.cn/article/80018.htm，简单来说，对于短路或开路校准件，我们只要保证短路或开路标准件在各个测试端口的反射系数相等就好了；至于负载标准件，要保证到从起始频率到终止频率时，阻抗能为 50 ohm ；而对于直通标准件和 Line 标准件，要求特性阻抗是 50ohm，除此以外，还需要确定 Line 的频率范围。
对于短路和开路校准件，是不是只要保证短路或开路标准件在各个测试端口的反射系数相等就可以？
是的，就是利用这个条件建立方程，反射件的反射系数能够在校准计算过程中求解出来。
通常来说，TRL 标准件具有哪些要求？
详情请参见这篇文章 << 怎样设计和验证 TRL 校准件以及 TRL 校准 的具体过程 >>, http://www.eepw.com.cn/article/80018.htm，简单来说，要尽量保 TRL 校准件是 50ohm，这样就需要保证launch 从同轴到平面结构或其他结构的阻抗失配越小越好，传输线本身的阻抗是 50ohm，阻抗一致性好，在 line 覆盖的频率范围，直通和 line 的相位差在 20 到 160 度之间。简而言之，如果 TRL 标准件能够保证 50ohm 匹配，那么就能够得到一个理想的 TRL 校准件，但工程上是很困难的，比如 launch 的设计，尽量减少阻抗的失配是非常有挑战的。
如果 PCB 上连接头的一致性越好，损耗越低，那么 TRL校准件的效果是不是就越理想？
这是很好的一点，还需要保证 PCB 传输线的阻抗波动和一致性，最关键是要保证 PCB 上连接器从同轴到 PCB 传输线例如微带线的阻抗失配越小越好，只要 PCB 上各个标准件的匹配越好，即输入输出的反射系数越接近于 0，TRL 校准的效果就越好。
一般如何取得开路标准件的边缘电容？
同轴校准后测量 TRL 校准件的开路件的 S11，在关心的频率范围添加几个 marker，在史密斯圆图上通过电时延功能把这几个marker 点移到圆图的开路点附近，然后读出这几个点的电容值。用曲线拟合的方法求出 C0 到 C3 的值。具体过程可参考 Joel Dunsmore 的《微波器件测量手册》第 9 章。
得到开路标准件的边缘电容 C0/C1/C2/C3 是很困难的，因为可能可以得到很多解，建议可以考虑基于 Data-based Calkit，详情参考 http://na.support.keysight.com/pna/dbcal.html，另外，如果开路标准件是用在 TRL 校准，是不需要提供边缘电容的。
延迟线的相位一般同哪些参数有关？
跟频率范围、延迟线的长度（即时延）以及介电常数有关。
请问如果是在 PCB 上制作 E-band(60-90GHz) 的微带线 TRL 校准件是可行的吗？
是可以的，这个对 PCB 板材有要求，最好基板的介电常数能够工作到 E 波段，然后损耗正切低于 0.01 甚至低于 0.001。
开路端边缘电容不设置对结果影响有多大？
对于开路校准件，我们只要保证开路标准件在各个测试端口的反射系数相等就好了，不需要设置开路标准件的边缘电容。
可以再简单讲一下 solr 与 trl 的区别吗？
SOLT 校准，即短路 - 开路 -负载 -直通校准，SOLT 校准操作方便，一般只适合于同轴环境测量。而 TRL(Thru, Reflect, Line) 校准更适合于非同轴环境测量，例如 PCB 上表贴器件，波导，夹具，片上晶圆测量。SOLT 校准通过测量 1 个传输标准件和三个反射标准件来决定 12 项误差模型，而 TRL 校准是通过测量 2 个传输标准件和一个反射标准件来决定 8 项误差模型。
TRL 校准是否需要告诉仪器 line Reflect 的特性阻抗？
是的，需要提供，而且一般都是把 line 的特性阻抗设置为校准的参考阻抗。
非同轴结构除了 TRL ，以及以后的 AFR 去嵌，还有别的方法校准掉吗？
有很多方式，包括自动端口延伸，去嵌入，SOLT 校准，以及time domain gating。
TRL 校准时需要知道哪些参数输入到矢网里？
研讨会的教程里介绍了具体的步骤。包含直通、反射件和 Line的特性参数，包括频率范围、阻抗、时延，并且还要做 class assignment。
SOLT 跟 TRL 两种校准方法，哪一种更准一点呢？
如果两种校准件都是完全理想的情况，从校准算法上并没有哪一种更精确。实际校准时的精度取决于仪器的原始性能、以及校准件的精度。例如最精确的计量应用的校准件是空气线 TRL校准件（如 3.5mm 接口类型的 85052C），但通常不会在日常测试使用。对于日常的同轴校准，SOLT 多一些，而在 PCB 夹具应用，以及毫米波频段的波导校准，TRL 校准用得多一些。从溯源的角度来说，一般是 TRL 校准件可以溯源 SI 基本单位包括长度米，而 SOLT 校准件是溯源到 TRL 校准件的。
TRL 校准，THRU 应该需要输入参数的吧？
直通通常为夹具长度的二倍，校准后为零长度直通，因此直通长度通常定义为 0. 对于直通长度不为 0 的情况（LRL 校准），直通长度定义为它和夹具二倍长的差异。
针对 TRL 校准，line 与 thru 的阻抗需保持一致，另外系统阻抗也会影响测试结果，如何消除因阻抗不一致导致的误差？
如果校准件的 line 和直通阻抗不一致，这些误差会引起校准后的残余误差。只能通过在设计和研制 TRL 校准件时尽可能好确保 TRL 校准件的阻抗是 50ohm。
波导校准件里面配置的 1/8 波长精密波导段 line 和 3/8波长精密波导段 line，怎么使用？我参考了一些文献 TRL校准都只用到 1/4 波长精密波导段 line。
这个要看 1/8 波导 line 和 3/8 波导 line 的频率范围，如果需要这两个波导 line 才能覆盖这段波导的频率范围，那么 TRL 校准件中两个都需要使用，使用之前，需要创建 TRL Cal Kit，定义好 1/8l 波导 line 和 3/8 波导 line 的参数，当然如果 1/8 波导line 和 3/8 波导 line 都能够覆盖所需的频率范围和满足和 thru之间的相位差异（20-160 度），那么任选一个都可以。
TRL 校准 Launch 和 line 的阻抗一致性是控制在 /-3ohm以内还是 /-1.5ohm 以内？
越小越好，工程上来说，建议 1ohm 以内。
TRL 中比例关系是怎么得到的？
这个比例是来自于 line 和 thru 之间的相位差，如果是 20-160度，那么就是 1：8，如果是 30-150 度，那么就是 1：5，在设计TRL 校准件时通常就是按这个比例去设计，这个比例是每条 line覆盖的截止频率和起始频率的比值，比如 line 从 800MHz 开始，比如是 1：5，那么 line1 就是覆盖 800MHz-4GHz，line2 覆盖4GHz-20GHz。
TRL 计算软件哪里来？
可以从网上下载开源的 TRL Calculator 或用 Keysight PLTS 软件的 TRL 校准向导。
TRL 负载必须设计吗？
TRL 负载用来覆盖低频，如果您的校准需要从靠近直流点的频率开始，那么就需要负载。如果不用负载，计算出来的 line 会非常长，物理上无法实现。
请问 TRL Calibration， 设计的 Thru, reflect, line, 在 PNA的 advanced calibration setting 中，自定义的时候，分别该怎么设置？一些电容电感及 loss 参数，该怎么考虑？
这个可以参考 << 怎样设计和验证 TRL 校准件以及 TRL 校准的具体过程 >> 这篇文章，http://www.eepw.com.cn/article/80018.htm，关于电容电感及 loss 参数，是不需要设置的，Thru,Line, Reflect只需要设置频率范围和 delay。通常在 PCB TRL 校准件定义里，开路的电容值设为 0 就可以。
请问选择 reference plane 的选取，选择 thru 做 reference plane 和 reflect 做 reference plane 有什么区别？
取决于直通、反射件和夹具长度的关系。通常直通长度为夹具长度的二倍，校准后的直通是零长度直通，那么以 thru 做参考是合适的，这时如果反射件和夹具长度相同，反射件长度定义为 0，用反射件做参考和用直通是一样的。如果反射件长度比夹具长度更长，这时如果以反射件为参考，则直通的长度定义为直通的电长度的一半和反射件电长度之差，为一个负值。所以以直通件或反射件为参考都是可以的。
TRL 校准适合窄频率范围吗，如果是宽的频率范围，要多做几个叫系统吗？
适合窄带应用。如果是宽的频率范围，一条 line 可能覆盖不了整个频率范围，这时需要多条 line。
TRL 校准在毫米波频段校准准确性如何验证？
通常是用校验件（已知特性的器件）验证校准的质量，比如 W波段毫米波波导校验件 W11645A，或者在片校准的时候，校准片 ISS 上也会有 verification line。如果是日常使用，可以测一段波导传输线观察校准后插损和回损是否正常。
TRL 的 OPEN 设计，是否有特别要求？因为在器件设计时，我们有时候需要 PCB 上 PATTERN 一部分作为器件整体性能计算。
只需要 open 的反射系数在各个端口相等即可。
OPEN 部分的线长如何考虑？端口推进的长度如何定义？
如果是 TRL，线长是 thru 的一半，即 half fixture 的长度。
OPEN 的开路电容是否要考虑？
如果是 TRL，不需要。
TRL 校准之后 Line 线测量结果 S11 的抖动很大，好似很多噪声叠加在 S11 上，请问这是什么原因？
TRL 校准件要求所有标准件的特性阻抗都是 50ohm，如果校准后测量到的 line 的 S11 抖动很大，而且这条 line 覆盖的频段测量到的 S11 更小的话，比如说 -40dB 甚至 -60dB，这个是正常现象，这个其实反应了在这个频段校准的一致性，但其实覆盖频段之外的 S11 才是这条 line 真实的性能，主要原因在于不同的标准件实际上特性阻抗是有差异的。
开路器的 c0~c3 和短路器的 l0~l3 是怎么测量推导出来的？换种说法：如果我有一套已知参数的校准件能否测量推导出未知参数校准件的这几个参数？
这个工作量比较大，建议你不要用多项式模型，改用 data-based model，详情参考 http://na.support.keysight.com/pna/dbcal.html
请问设计 TRL 校准件的 match line 的时候，比直通件多出四分之一个波长，要怎么确定这四分之一的电气长度？
可以按 Line 覆盖的频段的中心频率计算四分之一波长。有个开源的工具 TRL Calculator 能够自动完成计算。
那么覆盖的其实频率可以自由定义嘛，利用中心频率计算四分之一波长，是否还需考虑等效介电常数？
是的，需要用介质中的相速除以频率得到波长，然后计算四分之一波长。介质中的相速和介电常数有关。
如果端口是波导，那么是推荐使用哪种校准方式？solt or TRL ？
在低频用 SOLT 和 TRL 差异不大 ；在高频用带滑动负载的 SOLT校准或 TRL 更好一些，因为高频下很难实现宽带的匹配良好的负载，尤其建议用 TRL 校准，因为 TRL 校准后的残余误差性能更好，意味着校准精度更高。
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