校准套件在射频测试测量中的应用

PASTERNACK 2025-04-14 17:01:01

在射频测试测量应用中, 矢量网络分析仪(VNA)校准套件是确保矢量网络分析仪(VNA)和其他射频仪器为设备的测试平面提供准确测量的关键工具。校准套件用于提供从DUT的互连处开始的参考平面。这样,射频测试设备(主要是VNA)可以自动执行复杂的去嵌入操作,而无需对数据进行额外处理。

一、VNA 校准套件类型

VNA校准套件是一套VNA校准标准,测量标准也可追溯,如美国国家标准与技术研究所(NIST)标准。VNA的校准标准通常是同轴互连标准,用于短路、开路、负载和直通(VNA短开负载直通(SOLT)校准套件)。

传统上这些套件配有两个短路、两个开路、两个负载(与系统中传输线的特性阻抗相同的)以及直通。最常见的同轴VNA校准套件是50欧姆或75欧姆,也有可能有其他阻抗。常见的同轴互连会配备精密适配器。通常选择VNA校准套件来匹配VNA测试端口,或根据被测设备(DUT)或测试实验室中可用的设备来匹配常用的同轴连接器。

便携式四合一校准套件,3.5mm公头,短路/开路/负载/直通(SOLT) 分析仪校准工具, DC - 26.5 GHz

组合型VNA校准标准,如三合一短开路(SOL)校准标准。这类校准标准装置至少配有一个短路、开路和负载端口,通常成对购买。有些校准标准组合也带有直通,但精密内联适配器通常提供相同的功能,而无需将其包含在校准标准中。

射频VNA校准套件通常还包括专门设计用于VNA校准工具包的精密扳手和扭矩扳手。扳手尺寸和扭矩与同轴连接器和为同轴连接器推荐扭矩专门配对。在某些情况下,校准标准可能会随着时间的推移而损坏或错位。

二、校准套件在射频测试测量中的应用

射频校准套件(或模块)的用途

为VNA与测试平面的宽带阻抗匹配提供校正因子

为VNA内部硬件的有限方向性生成校正因子

消除测试系统互连引入到测试平面的频率响应

校准套件有一些变体。主要包括两种类型:

机械校准套件

电子校准(ECal)模块

机械校准套件通常具有SOLT校准算法,用于典型的同轴测试,但是对于各种其他校准算法,还有多种其他校准套件类型。校准套件和算法的类型由工程师确定,并且应最适合工程师正在测试的系统类型。

校准算法摘要

在使用机械校准套件时,用户需要按照校准算法指示的精确过程,连接或断开每个校准标样与VNA端口的测试互连的连接。由于此过程可能很麻烦,因此几家公司推出了包含内部标准和自动化功能的eCal模块,这些模块仅通过一个互连即可执行校准算法的所有步骤。这有助于降低手动连接过程中发生的变化所引起的不确定性。

75欧姆F型测试和测量套件,带SOLT校准组件、N型公头转F 型公头铠装测试电缆和精密附件

校准还会给测量带来一定程度的不确定性。这就是为什么要强调校准套件的质量的原因。由于这些不确定性通常会在较高的频率下恶化,因此通常将校准套件指定为最高频率。在某些情况下,校准套件互连可能无法与VNA输出端口完美匹配,因此需要精密转接头才能将校准套件与VNA互连匹配。通常建议将互连限制在尽可能短且最少的连接数,以确保更高精度的测量,这就是为什么一些校准套件要和高精度转接头一起订购的原因。

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