如何正確選擇微波射頻測(cè)試電纜

網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)的目的是消除測(cè)試的系統(tǒng)誤差。校準(zhǔn)過程就是通過測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)件測(cè)試系統(tǒng)誤差的過程，根據(jù)校準(zhǔn)消除誤差項(xiàng)的不同，網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)主要分為頻響校準(zhǔn)和矢量校準(zhǔn)。那么網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)原理、步驟是怎樣的？矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)誤區(qū)又有哪些呢？

網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)原理：

網(wǎng)絡(luò)分析儀是綜合激勵(lì)和接收的閉環(huán)測(cè)試系統(tǒng)，采用窄帶調(diào)諧接收機(jī)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀工作時(shí)，信號(hào)源產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，接收機(jī)應(yīng)在相同頻率對(duì)被測(cè)件響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行處理，激勵(lì)源和接收機(jī)工作頻率的變化應(yīng)該是同步變化的。網(wǎng)絡(luò)分析儀是依靠鎖相方法來完成該功能。網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)是為了消除誤差。那么網(wǎng)絡(luò)分析儀的誤差來自于哪些方面呢？

測(cè)量誤差主要包括：隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、漂移誤差。

系統(tǒng)誤差則包括網(wǎng)絡(luò)儀內(nèi)部測(cè)試裝置的系統(tǒng)響應(yīng)和外部測(cè)試裝置的系統(tǒng)響應(yīng)。

漂移誤差由于溫度引起的。它可以通過其它校準(zhǔn)來去除。一般在測(cè)試設(shè)備可使用溫度范圍的中值進(jìn)行使用可以將該誤差降到最低。

隨機(jī)誤差則包括測(cè)試裝置的穩(wěn)定性和儀器的穩(wěn)定性。其主要組成為設(shè)備噪聲，例如采樣噪聲，IF底噪等，切換重復(fù)性以及接口重復(fù)性。當(dāng)使用網(wǎng)分時(shí)，由于隨機(jī)性所以無法通過校準(zhǔn)去除，可以通過提升信號(hào)源功率，降低IF帶寬或者多次掃頻求平均的方法來降低噪聲誤差。

校準(zhǔn)主要彌補(bǔ)的是系統(tǒng)和漂移誤差。

網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)誤差校準(zhǔn)的原理主要是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行測(cè)試得到網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)誤差項(xiàng)的具體數(shù)值，然后通過計(jì)算對(duì)被測(cè)件測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正處理，消除其中誤差成份，得到被測(cè)件真實(shí)值。消除誤差項(xiàng)目的個(gè)數(shù)與測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)目相同。

精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀基本都選用的十二項(xiàng)誤差模型：

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網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)實(shí)例操作：

以電路等效模型為例，當(dāng)一個(gè)被測(cè)量S11出現(xiàn)的時(shí)候，我們把它的真實(shí)值命名為S11A，而測(cè)量值命名為S11M，理想情況下，它應(yīng)該是這個(gè)樣子的：

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以上誤差模型是最簡(jiǎn)單的情況，3種誤差被表征在等效電路里，那么我們要做的就是聯(lián)立3個(gè)方程，便可求解得3個(gè)未知數(shù)。所以單端口校準(zhǔn)要測(cè)試三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件：開路（Open），短路（Short）和匹配負(fù)載，即可完成。這種方式應(yīng)用于單端口的反射參數(shù)測(cè)試。

當(dāng)傳輸反射參數(shù)同時(shí)測(cè)試時(shí)，便存在12項(xiàng)誤差，雙端口校準(zhǔn)(Two Port CAL)能消除12項(xiàng)系統(tǒng)誤差，這時(shí)我們需要采用全雙端口校準(zhǔn)方式，全雙端口校準(zhǔn)校需要使用四種校準(zhǔn)件：開路（Open），短路（Short），匹配負(fù)載和直通(Thru)，校準(zhǔn)步驟為

1．在每個(gè)單端口上首先各做開路（Open），短路（Short）和匹配負(fù)載連接。

2．雙端口之間連直通(Thru)件，做直通校準(zhǔn)。

所以，全雙端口校準(zhǔn)共需要進(jìn)行7次連接測(cè)試。

網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)誤差主要由6種誤差組成，對(duì)于完整的二端口模型，前向與反向加起來便是12項(xiàng)誤差。

網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)步驟：

本操作步驟十分詳細(xì)，同時(shí)提醒戴好防靜電手環(huán)。

1.接通電源（把源放到工作臺(tái)上）。你需要開啟4個(gè)“Line/Power”按鈕。

2.根據(jù)需要把連接器和額外的電纜接到網(wǎng)絡(luò)分析儀。用網(wǎng)絡(luò)分析儀電纜時(shí)要非常仔細(xì)，不要使它們過份彎曲。

校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀（僅S11或S22反射測(cè)量）。

a.按你使用的連接器類型選擇校準(zhǔn)套件。

b.設(shè)置頻率范圍。在STIMULUS控制上按start，鍵入所要的起始頻率。對(duì)停止頻率重復(fù)同樣步驟。

c.拿走校準(zhǔn)裝置騰清桌面。然后在屏幕的軟鍵菜單上按MORE，接著按DELETECAL SET，最后選擇一個(gè)數(shù)字。

d.選擇校準(zhǔn)類型。通常是CAL1-7mm，因?yàn)檫@是連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀的電纜類型。

e.選擇S11-1端口或S22-1端口（取決于你要使用的電纜）。

f.提示你把校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)放到電纜終端。它們?cè)谀竞兄小?/p>

f1.從短路塊開始（貼有標(biāo)志）。連接短路塊，按軟鍵SHORT，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)（很快）SHORT有下劃線。取下短路塊，把塑料蓋放到標(biāo)準(zhǔn)上，并找到開路塊。

f2.開路塊。它的長(zhǎng)度與短路塊相同，但直徑較小并在末端有一個(gè)孔。按OPEN，等到OPEN有下劃線，取下開路塊，將塑料蓋放到原處。

f3.找到負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)。這是盒中長(zhǎng)而光滑的圓柱。把它接上并按LOAD，按BROADBAND，再按DONE LOADS。假設(shè)我們的負(fù)載在整個(gè)校準(zhǔn)頻率范圍都很精確，因此這是“寬帶的”標(biāo)準(zhǔn)。放好塑料蓋，將所有標(biāo)準(zhǔn)放回盒中。（注意！這些標(biāo)準(zhǔn)又小又貴，如果丟失我們就沒有其它標(biāo)準(zhǔn)了。）

f4.省略隔離測(cè)量。

i.按SAVE1-port CAL。按一個(gè)數(shù)字，這是你要保存校準(zhǔn)設(shè)置的位置。它應(yīng)回答“Correction ON”。

ii.檢查校準(zhǔn)。最壞情況通常是開路，因而要再次放上開路標(biāo)準(zhǔn)。在FORMAT菜單上按SMITH CHART。應(yīng)在smith圖右邊看到一個(gè)小點(diǎn)，但也可能看到的是一條短線。用同樣方法檢查短路和負(fù)載。對(duì)于短路，應(yīng)在smith圖左邊看到一個(gè)點(diǎn)。對(duì)于負(fù)載，點(diǎn)應(yīng)在中間。如果這些都不“清晰”，重做這些校準(zhǔn)。可能影響校準(zhǔn)的因素有：電纜和連接器間，元件間，以及到網(wǎng)絡(luò)分析儀的連接緊密程度。

iii.如果得到好的校準(zhǔn)結(jié)果，把標(biāo)準(zhǔn)盒放回柜中。

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4b.校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀（對(duì)反射和傳輸測(cè)量的全二端口校準(zhǔn)）。

a.按你使用的連接器類型選擇校準(zhǔn)套件。

b.設(shè)置頻率范圍。在STIMULUS控制上按start，鍵入所要的起始頻率。對(duì)停止頻率重復(fù)同樣步驟。

c.在MENUS控制上按CAL。

d.拿走校準(zhǔn)裝置騰清桌面。然后在屏幕的軟鍵菜單上按MORE，接著按DELETECAL SET，最后選擇一個(gè)數(shù)字。

e.選擇CAL 1(7 mm A.1)，因?yàn)槟阌脦в?mm連接器的電纜接到網(wǎng)絡(luò)分析儀。

f.選擇REFLECT’N軟鍵（在屏幕的邊上）。

g.按上面4a部分f所述，依次連接開路、短路和對(duì)S11（端口1）和S22（端口2）匹配負(fù)載的校準(zhǔn)終端。當(dāng)把各終端接到電纜上后，按各自的軟鍵、拿掉終端并重復(fù)上述步驟，直到完成對(duì)兩個(gè)端口的所有校準(zhǔn)。

h.按REFLECT’N DONE。

i.選擇TRANSMISSION軟鍵。用螺紋接頭（在兩邊有1/2″長(zhǎng)的螺紋）連接電纜1和電纜2。按4個(gè)軟鍵中的每一個(gè)，至鍵的下面出現(xiàn)下劃線。再按TRANS.DONE。

j.按ISOLATION軟鍵。選擇OMIT ISOLATION軟鍵。按ISOLATION DONE。

k.這就完成了校準(zhǔn)，而且必須保存校準(zhǔn)結(jié)果。選擇SAVE 2-PORTCAL。把校準(zhǔn)結(jié)果保存到前已刪除的位置（1-8）（使用哪個(gè)沒有關(guān)系，在不同頻率范圍進(jìn)行不同測(cè)試時(shí)，你可同時(shí)使用若干個(gè)位置）。網(wǎng)絡(luò)分析儀現(xiàn)在應(yīng)該說“CorrectionON”。

l.檢查校準(zhǔn)。最壞情況通常是開路，因而要再次放上開路標(biāo)準(zhǔn)。在FORMAT菜單上按SMITH CHART。應(yīng)在smith圖右邊看到一個(gè)小點(diǎn)，但也可能看到的是一條短線。用同樣方法檢查短路和負(fù)載。對(duì)于短路，應(yīng)在smith圖左邊看到一個(gè)點(diǎn)。對(duì)于負(fù)載，點(diǎn)應(yīng)在中間。如果這些都不“清晰”，重做這些校準(zhǔn)?？赡苡绊懶?zhǔn)的因素有：電纜和連接器間，元件間，以及到網(wǎng)絡(luò)分析儀的連接緊密程度。

m.如果得到好的校準(zhǔn)結(jié)果，把標(biāo)準(zhǔn)盒放回柜中。

4c.校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀（對(duì)微帶線測(cè)量的TRL二端口校準(zhǔn)）

見前面4a（a-e部分）的詳細(xì)介紹。設(shè)置頻率。

選擇CAL。

刪除cal set。

選擇CAL 1(7 mm A.1)。

選擇TLR二端口軟鍵。

把微帶線托架接到與端口1和端口2相連的電纜。

本校準(zhǔn)應(yīng)使用微帶線校準(zhǔn)TRL設(shè)置。

將帶有THRU標(biāo)記的微帶線段放入測(cè)試托架，調(diào)節(jié)測(cè)試支架使它在兩端中擺放合適。你可從支架頂部的孔中觀察，確保一切都放置正確。按THRU軟鍵并等待，直到出現(xiàn)未定義的下劃線。

松開測(cè)試托架，在測(cè)試托架的端口1邊放上帶有REFLECT標(biāo)記的更短微帶線（該微帶線的另一端未連接到測(cè)試托架的另一邊，因而能進(jìn)行反射校準(zhǔn)）。按S11 REFLECT并等待它出現(xiàn)下劃線。將微帶線線段放到S22邊。按S22 REFLECT并等待它出現(xiàn)下劃線。

按ISOLATION軟鍵。按OMIT ISOLATION，再按ISOLATION DONE。

在測(cè)試托架中放上帶有LINE標(biāo)記的長(zhǎng)微帶線，并按LINE/MATCH鍵。在出現(xiàn)下劃線時(shí)按SAVE TRL二端口鍵，并將校準(zhǔn)系數(shù)保存到前已刪除的位置。

按要求進(jìn)入微帶線電路測(cè)試。

有關(guān)TRL校準(zhǔn)的重要注意事項(xiàng)：

你將在ADMITTANCE表中，而不是在預(yù)期的IMPEDANCE表中看到低頻數(shù)據(jù)。我們的校準(zhǔn)設(shè)置的截止頻率約為2GHz.

為測(cè)量阻抗在FORMAT菜單上按Smith Chart。在MENU菜單上按MARKER>，用指按旋鈕把標(biāo)記移動(dòng)到你所關(guān)注的頻率（在屏幕左上角指示）。在W后有兩個(gè)數(shù)字，這是以Ω為單位的阻抗（實(shí)部和虛部）。為使用更多的標(biāo)記，按marker，并選擇另外的數(shù)字。最多可同時(shí)有5個(gè)標(biāo)記（在不同頻率上）。

為看到反射系數(shù)（S11或S22）在FORMAT菜單上按LOG MAG。按MENU（在FORMAT菜單上），這將為打印提供多種選項(xiàng)。最初是在屏幕左上角顯示LOG MAG及其量值（帶有標(biāo)記的標(biāo)注頻率）。其它選項(xiàng)有LIN MAG、SWR、REAL、IMAG、POLAR等。

為改變圖像標(biāo)度，在RESPONSE菜單上按SCALE，轉(zhuǎn)動(dòng)指壓旋鈕直到圖像達(dá)到你所要的形狀?；蛟跀?shù)值鍵區(qū)上選擇標(biāo)度（然后在數(shù)值鍵區(qū)上按x1）。

為在繪圖儀上得到硬拷貝：

1.將紙放入繪圖儀（一張紙，繪圖儀的設(shè)置停止于2/3淺灰色處）。按住右邊的開關(guān)。接通繪圖儀電源（左后方）。

2.在AUXILLARY菜單（網(wǎng)絡(luò)分析儀面板下部）上按COPY，將繪制命令送到繪圖儀，規(guī)定要繪制的內(nèi)容（全部）

為保存到磁盤：

1.用一個(gè)U盤。

1.在AUXILLARY菜單上按DISC。

2.STORE.More.Data-DATA。

3.這將帶出ABCDEF……行，作為文件名的提示。用指按旋鈕轉(zhuǎn)到字母，按SELECT LETTER，再按Store。這將保存為制表格式。你可用簡(jiǎn)單的文本編輯器打開該文件，加載到matlab中，以及做其它工作。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)誤區(qū)

由于被測(cè)件的多樣性，使得矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)種類繁多，操作者容易出現(xiàn)誤區(qū)。有時(shí)候校準(zhǔn)出來的結(jié)果看似很“漂亮”，但其實(shí)是錯(cuò)誤值。下面將列舉常見的誤區(qū)。

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用校準(zhǔn)件驗(yàn)證校準(zhǔn)結(jié)果？

操作人員最容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤就是：使用校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)儀的校準(zhǔn)件檢驗(yàn)校準(zhǔn)結(jié)果的正確性！?。⊥ǔ２僮魅藛T會(huì)在校準(zhǔn)之后，將剛剛校準(zhǔn)操作的開路器/短路器連接到儀器上，觀察S11的對(duì)數(shù)幅度曲線是否在0dB附近；或者直接連接兩個(gè)端口，觀察S21/S12的對(duì)數(shù)幅度曲線是否在0dB附近。

上面第一句話一說出來，很多人就認(rèn)識(shí)到問題出在哪了。相信沒有哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)是使用同一個(gè)東西來驗(yàn)證自己的正確性。校準(zhǔn)件的廠商通常提供專門的校驗(yàn)件，以便用戶進(jìn)行驗(yàn)證校準(zhǔn)結(jié)果的正確性。若沒有校驗(yàn)件，建議使用另外一套校準(zhǔn)件或者自己保留一個(gè)已知特性的適配器/轉(zhuǎn)接器/衰減器進(jìn)行驗(yàn)證。

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力矩扳手是校準(zhǔn)件的標(biāo)配，通常手冊(cè)中也會(huì)介紹力矩扳手的使用方法。力矩扳手也是“定標(biāo)”過的產(chǎn)品，能保證校準(zhǔn)件與儀器/電纜接觸面到達(dá)“恰到好處”的接觸。過緊和過松的接觸都會(huì)對(duì)校準(zhǔn)件接觸面的接觸電阻造成影響，從而讓校準(zhǔn)結(jié)果變差。

非插入校準(zhǔn)怎么用？

很多情況，我們測(cè)量的被測(cè)件都是“非插入”的。即連接被測(cè)件的兩端無法直接相連。非插入分為兩類：

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1、接頭類型不一致（一端是3.5mm一端是2.4mm）；

2、接頭極性相同（兩端都是3.5mm陰頭）。

面對(duì)非插入器件，校準(zhǔn)過程要用到轉(zhuǎn)接器（電子校準(zhǔn)件因可以配置接頭類型，可以不使用轉(zhuǎn)接頭）。對(duì)于轉(zhuǎn)接器的引入，操作者通常把含有延時(shí)和損耗的適配器當(dāng)做沒有延時(shí)和損耗的直通（即0長(zhǎng)度直通）來測(cè)量。此方法誤差大，在3GHz時(shí)，傳輸跟蹤幅度有大約幾十分之一dB的抖動(dòng)，而40 GHz時(shí)可以達(dá)到1 dB，這種方法也會(huì)造成反射的不確定。

面對(duì)非插入器件，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀提供多種高精度的校準(zhǔn)方式：未知直通校準(zhǔn)、電子校準(zhǔn)等。

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請(qǐng)使用高質(zhì)量的電纜

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，質(zhì)量高的電纜對(duì)測(cè)試有著事半功倍的效果，而差電纜則會(huì)讓校準(zhǔn)結(jié)果出現(xiàn)難以預(yù)料的偏差，從而花費(fèi)大量時(shí)間查找問題。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)建議

校準(zhǔn)精度排名

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從理論的角度講，TRL能提供最好的校準(zhǔn)質(zhì)量。事實(shí)上，機(jī)械校準(zhǔn)重復(fù)連接造成的電纜彎曲、失配等引入的誤差等將使TRL校準(zhǔn)質(zhì)量低于電子校準(zhǔn)。再考慮人工操作的誤差和機(jī)械校準(zhǔn)件的一致性（機(jī)械校準(zhǔn)件使用同樣的數(shù)據(jù)），毫無疑問，電子校準(zhǔn)件在實(shí)際使用中總能比機(jī)械校準(zhǔn)件提供更好的質(zhì)量。

多長(zhǎng)時(shí)間校準(zhǔn)一次？

因?yàn)槭噶烤W(wǎng)絡(luò)分析儀是在特定環(huán)境下校準(zhǔn)的，隨著時(shí)間的推移，環(huán)境因素與校準(zhǔn)時(shí)刻的情況變得不一致，導(dǎo)致校準(zhǔn)結(jié)果失效。環(huán)境因素包含溫度、濕度、電纜彎曲程度等，很難定量而談。所以，校準(zhǔn)一次后，直到你覺得校準(zhǔn)效果不滿足測(cè)試要求時(shí)，那么再次進(jìn)行校準(zhǔn)。