基于网络分析仪的不可插入器件校准方法研究.doc

基于网络分析仪的不可插入器件测试方法研究 摘要：利用矢量网络分析仪对各类微波元器件S参数进行测量时，可通过全二端口SOLT校准（短路、开路、负载、直通）彻底消除系统误差，实现高精度测量。但该校准技术只适用于插入式器件，无法满足现实工作中大量应用的不可插入式器件S参数的精确测量。针对上述问题，提出了三种不可插入器件的精确测量方法，并给出了详细的测量过程。 关键词：不可插入器件、矢量网络分析仪、校准、系统误差 The Measurement Method Which Based On The PNA For The Non-Insertable Device Abstract: We use the calibration method of full 2-port(SHORT、OPEN、LOAD、THRU) to remove the system errors When measure the S parameters of all kinds devices by the PNA. But the calibration method is the same with the insertable device only .It can’t satisfied the Non-insertable Devices which are applied widely. So, the paper brings forward three methods which can measure the Non-insertable Device accurately and gives the process of the measurement. Key words: Non-Insertable Device、PNA、Calibrate、System errors 1引言 用矢量网络分析仪测量各种微波元器件S参数时，由于网络分析仪测量精度受其本身存在的泄漏、频响和测试电缆、适配器等因素的影响，会导致一定的测量不确定性，降低测量精度。但随着矢量网络分析仪校准技术的不断发展，上述问题可以通过对网络分析仪进行全二端口的校准（开路、短路、负载和直通校准）解决。矢量网络分析仪在校准过程中，利用合理的数学算法得到源匹配、反射跟踪、串扰、传输跟踪和负载匹配等12项系统误差，存储在仪器的存储器中并对测量结果进行误差修正，从而实现对各类微波元器件S参数的精确测量。 目前，被广泛应用的各类微波元器件种类繁多，按照其接头形式可分为可插入式和不可插入式器件两种。可插入器件的两个端口接头形式相同，但极性相反；不可插入器件两端的接头形式相同，但极性也相同或两端接头形式不同。 对可插入器件进行S参数测试之前，可直接对矢量网络分析仪进行SOLT校准；而对于不可插入器件来说，要想完成对矢网的全二端口校准，需要相应的适配器才能连接矢网的两个测试端口，由于连接了适配器，必然引入相应的误差，导致测量精度下降。为解决上述问题，实现对不可插入器件S参数的精确测量，结合检定工作实际情况，提出了三种对不可插入器件精确测量的方法。 2不可插入器件的精确测量方法 文中介绍的三种测量方法，均以被测件为双端口N型（阳-阳）适配器，矢量网络分析仪的两个测试端口为N型（阴-阳）为例说明，其他类型的不可插入器件的测试过程可参照进行。 2.1等同适配器交换法 该方法要求配备两个完全匹配的适配器A和B,如下图所示。为了实现等效互换，适配器必须有相同的匹配性能、特性阻抗、插入损耗和电延迟。测试过程如下图所示。 1 2 1 a 2 1 2 1 2 首先用适配器A（N型阴-阳）对矢量网络分析仪进行直通校准，然后去除适配器A，将适配器B（N型阳-阳）连接至端口2，由于适配器B与A具有相同的特性阻抗、插入损耗和电延迟，因此可以认为，用适配器A进行直通校准时矢网已经消除了适配器B引入的传输误差，所以在对1端口和连有适配器B的2端口进行反射校准（开路、短路、负载校准）之后，便完成了对矢量网络分析仪的校准，然后就可以对被测件进行测量了。由于实际中匹配特性完全相同的两个器件是不存在的，如果这两个适配器的匹配特性参数相差很大的话，会导致很大的测量结果偏差，因此测量精度也是文中介绍的三种方法中最低的。 2.2未知直通法 未知直通法校准利用一个未知匹配特性的适配器来进行直通校准，这种方法的优点在于不必知道所选择的适配器的匹配特性，利用矢量网络分析仪校准技术，测量、计算该未知适配器的损耗和延迟引入的误差，保存在网络分析仪内，并对测量结果进行有效地修正，从而实现对不可插入器件的精确校准。该方法精度较高，且校准过程操作简单。 首先选择矢网的校准功能Calib