無線周波数伝搬チャネルにおける測定のためのベクトルネットワークアナライザのキャリブレーション

1. VNA セットアップ 伝播測定システムのすべてのコンポーネント(ケーブル、アンプ、フィルタ、DUT(サブアセンブリ)、その他のコンポーネントを収集します。 VNA (図1)をオンにし、少なくとも 0.5 時間温めて、VNA の内部コンポーネントがすべて安定した動作温度であり、位相ドリフトが最小化されるようにします。 プリセットボタンを押します。 VNA のポート 1 と 2 に高品質で位相安定なケーブルを接続します (図 2)。 VNA ポートのコネクタを 8 インチ lbf で締め付けます。トルクレンチ。接続を適切にトルクするには、ハンドルの端を保持し、ハンドルがずっと壊れることなくハンドルを軽く押します。 すべてのケーブルとコネクタを視覚的に検査し、ニック、へこみ、不完全なコネクタスレッドなどの摩耗の明らかな兆候がないかを確認します。 すべてのケーブル、コネクタ、および DUT の有効な測定範囲については、製造元の仕様を確認してください。これらの仕様には、温度、湿度、周波数、および電力が含まれます。 すべてのデバイスとケーブルの端部のクリーンなコネクタ。機密性の高い電子機器やコネクタのクリーニング用に設計された綿棒を使用します。ケーブルにダーティ コネクタを使用すると、ケーブルの導電面が損傷し、不正確な測定が発生する可能性があります。 綿棒をイソプロピルアルコールに浸します。 湿らせた綿棒を使用して、中心導体(図3A)を静かに清掃します。中心導体に強く加えすぎないように、破損しやすいので、あまり力を発揮しないでください。 各コネクタの外部導体をクリーニングします(図3B)。カップリングナットスレッドをクリーニングします。 きれいな圧縮空気を使用して、すべてのケーブルとコネクタの端を乾燥させます(図3C)。圧縮空気がコネクタを冷却する場合は、コネクタが室温(RT)に戻ってから、すべての接続を作成して締め付けます。 ポート 1 と 2 の VNA ケーブルと DUT を合わせて接続します。12in.lbで締めます。N型接続用のトルクレンチ(図4)。ケーブルの端が正しく位置合わせされていることを確認します。 DUT側のコネクターをVNAケーブル・スレッドに回転させます。適切な接続により、ナットは抵抗がほとんどなく自由に回転します。抵抗はクロススレッドのサインです。位置合わせが間違ってコネクタを損傷したり、信号の反射や信号損失を引き起こす可能性があります。コネクタが破損するので、コネクタを締め過ぎないでください。 VNAのケーブルを並べて、キャリブレーション中に最小限に動かします。校正ケーブルは位相安定であり、キャリブレーション中に曲げたり移動したりしないことが理想的です。 DUTの仕様に従ってVNA測定パラメータを調整します。周波数範囲は、中心周波数と周波数範囲を使用して選択することもできます。 周波数範囲を選択します。刺激メニューを選択 |フレク |開始周波数:1700 MHz。刺激メニューを選択 |フレク |停止周波数:1900 MHz。 測定タイプ(例えば、S11、S12、S21、S22)を選択します。応答メニューを選択する |測定 |S21. ポートの電源を選択して調整します。刺激メニューを選択 |パワー |ポート電源を調整する: 0 dBm.出力電力がDUT最大電力仕様と同じ(または以下)であることを確認します。 スイープの設定を選択して調整します。刺激メニューを選択 |スイープ |スイープタイプ: ステップ。刺激メニューを選択 |スイープ |時間 |スイープ時間:1秒。次に、刺激メニューを選択します。スイープ |スイープ設定 |ドウェル時間:0 μ秒。注: ステップ スイープは、各周波数にステップして、測定を行う前に周波数で変化するので、最も正確なスイープ タイプです。長いケーブルを使用する場合は、測定後に信号が受信機に届くように、ドウェル時間を長くする必要があります。0 μs のデュエルタイムは、最適なデフォルト設定です。 応答メニューを選択して平均モードを調整する|平均化 |平均: IFBW: 1 kHz.注: 適切な平均化タイプを選択してください: 「ポイント平均」は、各周波数ポイントに指定された回数(すなわち、2、4 16、32など)を平均します。IFBWはフィルタを使用して小さな帯域幅で電力を測定するため、ノイズフロアも削減されますが、計測時間は短くなります。IFWB平均化は、より最適な平均化手法となる傾向があります。 表示されるデータ形式 (LogMag [デフォルト設定]、スミスチャート、SWR など) を選択するには、[応答メニュー ] を選択します。フォーマット |ログマグ. [刺激メニュー]で、表示されたトレースのデータポイント数を選択する |スイープ |ポイント数:1601。注: ポイント数は、開始周波数と停止周波数の間で最大周波数カバレッジを達成できるように設定されています。 上記の例では、ステップサイズまたは周波数間隔は0.125 MHzであるため、周波数(1)= 1700.000 MHz、周波数(2)=1700.125 MHz..周波数(1600)=1899.875 MHz、周波数(1601)=1900 MHz。 2. VNAのキャリブレーション 電子キャリブレーションモジュールが利用可能で希望の場合は、手動または電子キャリブレーションを選択します(セクション2.11を参照)。どちらの校正も正確です。 [応答 | ] を選択して手動調整を選択します。カルメニュー |カルを開始 |キャリブレーションウィザード |無案内. 特定のキャリブレーションキットの規格の正確な値がわかっているように、適切なキャリブレーションキットを選択します(図5)。ここでは、85054D を選択し、2 ポートのショートオープンロードスルー(SOLT)キャリブレーション(2 つのポートを持つ DUT 用)を選択します。その他のキャリブレーションは、応答キャリブレーションに加えて、単一ポートを持つデバイスの1ポートです。SOLT は最も正確なオプション11です。 [次へ] を選択して次の画面に移動します。 ポート 1 に接続されているケーブルに、開いた校正標準 (図 6)を取り付けます。オープンキャリブレーション規格は、377 Ωの空き領域インピーダンスをシミュレートするために、コネクタの背後に開いたキャビティを備えています。 ポート2に接続されているケーブルに短い校正規格を取り付けます。ショートは、入ってくる電圧が完全に反射されるように、コネクタの後ろに金属板を持っています。 ポート 1 を選択する |オープン |N(50)の雌オープンと入力し、添付されたオープンの測定を行う。トレースは、オープン規格のS11、対数大きさ表示形式の0 dB参照レベルから緩やかに傾斜して、VNA画面に表示されます。測定が完了したら(標準の上にチェックマークが表示されます)、[OK]ボタンを押して続行します。これにより、ユーザーは前の画面に戻ります。 DUTと同じ性別コネクタを持つ男女の校正規格を選択します(すなわち、男性のキャリブレーション規格には中央ピンがあり、女性のキャリブレーション規格には挿入可能なポートがあります)。古いVNAはVNAケーブルの性別に基づいて校正標準を必要とします。 ポート 2 を選択する |ショート |タイプN(50)女性ショート、添付ショートの測定を行う。トレースは、短い標準の S11の 0 dB 参照レベルから離れて、VNA 画面に緩やかに傾斜して表示されます。測定が完了したら(標準の上にチェックマークが表示されます)、[OK]ボタンを押して続行します。これにより、ユーザーは前の画面に戻ります。 ポート間でキャリブレーション標準をスワップします(つまり、ポート2にオープンキャリブレーション標準を取り付け、ポート1に短いキャリブレーション標準を取り付けます)。 ポート 1 を選択する |ショート |ポート 1 のショートを測定するために、タイプ N (50) 女性ショート。トレースは、短い標準の S11の 0 dB 参照レベルから離れて、VNA 画面に緩やかに傾斜して表示されます。測定が完了したら(標準の上にチェックマークが表示されます)、[OK]ボタンを押して続行します。これにより、ユーザーは前の画面に戻ります。 ポート 2 を選択する |オープン |タイプN(50)の女性はポート2の開いたを測定するために開きます。トレースは、オープン規格のS11、対数大きさ表示形式の0 dB参照レベルから緩やかに傾斜して、VNA画面に表示されます。測定が完了したら(標準の上にチェックマークが表示されます)、[OK]ボタンを押して続行します。これにより、ユーザーは前の画面に戻ります。 ポート 1 から短いショートを取り外し、ポート 1 にブロードバンド負荷を設定します。負荷は、周波数の広い範囲にわたって小さな反射をもたらす着信エネルギーを吸収します。 ポート 1 を選択する |負荷 |タイプ N (50) 広帯域負荷ポート 1 の負荷を測定します。測定が完了したら(標準の上にチェックマークが表示されます)、[OK]ボタンを押して続行します。これにより、ユーザーは前の画面に戻ります。 ポート2の現在のキャリブレーション標準を維持します。ポートは漏出信号の経路を提供する可能性があるため、ポートを開いたままにしないでください。トレースは VNA 画面に表示され、画面全体で異なります。S11の測定値はすべて、ログの大きさの表示形式は、負荷が良い場合は -20 dB 未満になります。 ポート 2 から開いているポートを取り外し、ポート 1 からブロードバンド負荷を取り出し、ポート 2 にブロードバンド負荷を設定します。ポート 1 のポート 2 から開いたポートを開いて、漏出信号を防ぎます。 ポート 2 を選択する |負荷 |タイプ N (50) 広帯域負荷ポート 2 の負荷を測定します。トレースは VNA 画面に表示され、画面全体で異なります。S11の測定値はすべて、ログの大きさの表示形式は、負荷が良い場合は -20 dB 未満になります。測定が完了したら(標準の上にチェックマークが表示されます)、[OK]ボタンを押して続行します。これにより、ユーザーは前の画面に戻ります。 ポート 1 と 2 に接続されているケーブルの間に、スルーキャリブレーション標準を挿入します。これは通常、両端に同じ性別コネクタを持つアダプタです。 THRUを選択して、スルーキャリブレーション標準を測定します。測定が完了すると、この画面のTHRU規格の上にチェック・マークが表示されます。注: 絶縁測定は、ケーブルとその値の間のクロストーク測定が他の規格に比べて非常に小さいことが多いため、校正時に通常は絶縁測定を省略できます。上記の校正測定は任意の順序で行うことができます。 すべての規格にチェックマークが付いたら、キャリブレーションを保存します。次へを選択 |ユーザーカルセットとして保存します。キャリブレーションの名前を入力し、[保存]ボタンを押します。 セクション3の詳細に合わせ、キャリブレーションを確認します。 手動キャリブレーションが選択されていない場合は、電子キャリブレーションオプション12を選択します。電子キャリブレーションキット(図7)をポート1と2の間のケーブルに接続します。応答を選択する |カルメニュー |カルを開始 |キャリブレーションウィザード |電子キャリブレーションオプションを使用した電子キャリブレーション。 2 ポート ECal を選択してください|[次へ] をクリックし、[計測] ボタンを選択します。電子キャリブレーションモジュールは、自動的に異なる標準の数を測定し、最後にキャリブレーションを保存するようにユーザーに促します。 次へを選択 |ユーザーカルセットとして保存します。キャリブレーションの名前を入力し、[保存]ボタンを押します。メモ:電子キャリブレーションの場合、ポート1と2のケーブルのみがモジュールに接続されています。すべての校正基準はモジュールに含まれています。電子較正は内部標準を自動的に調整する。電子キャリブレーションモジュールがケーブルと同じコネクタタイプを持たない場合、アダプタを考慮してモジュール内に含まれるキャリブレーションエラーの修正を変更するために、追加のキャリブレーションを完了する必要があります。製造元に確認してガイダンスを確認してください。 3. キャリブレーションの確認 キャリブレーションを確認するためにスルーを使用してください。 スルーアダプタ(図6)を、ポート1と2の間のケーブルに明らかな摩耗の兆候を持たせずに接続します。スルー標準を測定しないでください。別のスルーを選択してください。 応答を選択する |測定 |S21、その後の応答 |スケール |スケール。下矢印ボタンを押して、除算単位の値を 0.1 に設定します。刺激メニューを選択 |トリガー |スルーの挿入損失を測定するシングル。周波数範囲に 1 つのスイープが表示されます。注: 対数の大きさプロットのスルーの値は、十分なキャリブレーションのために 0 dB 参照 (図 8)の 0.05 dB 以内にあります。これは、長年の校正で得られた経験的価値です。これは、分割ごとにスケールを 0.05 dB に変更することで確認できます。 スルーがチェックされたら、応答を選択してスケールを10 dB/除算に戻す|スケール |[分割単位] の値を 10 にスケールおよび設定します。応答を選択する |測定 |S11. 刺激メニューを選択 |トリガー |シングルでS11を測定する。良いスルーの値は次のとおりです。 |S11|= -20 dB(電力の1%の反射と電圧の10%の反射)。注: スミス図13の表示にはインピーダンスが表示されます。S11とS22の測定値は、チャートの中央に小さな円として表示されます。インピーダンス値は、50 Ω 基準から 0.5 Ω 以内の範囲で十分なキャリブレーションを行います。 50 Ωの負荷を使用してキャリブレーションを確認します。 50 Ω の一致した負荷をポート 1 に取り付けます。 刺激メニューを選択 |トリガー |シングルでS11を測定する。注: 一致した荷重は-20 dB 未満です(理想的な荷重の反射係数は 0 です)。これは、スミス図の中央に小さな円として表示されます (図 9)。 オープンキャリブレーション標準を使用して、キャリブレーションをチェックします。 オープンキャリブレーション標準を接続します。 刺激メニューを選択 |トリガー |シングルでS11を測定する。オープンは、対数大きさプロットで 0 dB です(理想的なオープンの反射係数は 1 です)。Smith 図では、十分なキャリブレーションを行う場合、右の 0 (図 9) に、オープンが小さな円で表示されます。 キャリブレーションをチェックするには、短いキャリブレーション標準を使用します。 短いキャリブレーション標準を接続します。 刺激メニューを選択 |トリガー |シングルでS11を測定する。対数の大きさプロットでは、短い値は 0 dB (理想の短さの反射係数は -1) です。Smith 図では、値は、十分なキャリブレーションのために左端の円 (図 9)に円で表示されます。注: キャリブレーション テストが失敗した場合は、接続を確認し、キャリブレーションを繰り返します。キャリブレーションが良好な場合は、セクション 4 に進みます。 4. コンポーネントまたはシステム損失の測定 DUT を VNA に接続します。DUTに3つ以上のポート(スイッチ、電力分配装置など)がある場合は、VNAに接続されていないポートに50 Ωの一致した負荷を接続し、これらのポートから電力が反射し、測定を変更します。 応答を選択する |測定 |S21. 刺激メニューを選択 |トリガー |DUTを測定するシングル。 ファイルの選択 |データを名前で保存します。.ファイル名ボックスにファイル名を入力します。いずれかのファイルの種類を選択します。CSV またはトレース (*.s2p)。スコープを選択します (表示されるトレースのデフォルト値は、ここで適切です)。形式(例えば、対数の大きさと角度、線形の大きさと位相、実数と虚数、表示形式(スミス図など))を選択します。[保存]を押してデータを保存します。 バンドパスフィルタのテスト結果を確認し、分析します。例は、次の手順で説明します。 トレースにマーカーを配置して、トレースの部分を識別します。マーカー/解析を選択する |マーカー |マーカー 1を押し、[OK] をクリックします。 マーカー/解析を選択する |マーカー検索 |[最大]をクリックしてトレース フィルタの挿入損失を検出します。フロントパネルのノブは、周波数ポイントを越えてマーカーをスイープしながら、最大およびミニマを識別するためにも使用できます。 マーカー/解析を選択する |マーカー < マーカー 1をクリックし、デルタ マーカーと結合マーカーを選択します。このマーカーの値は、画面に表示される 0 dB になります。これにより、他のマーカーの参照値が設定されます。 マーカー/解析を選択する |マーカー. |マーカー 2 |オン|結合マーカー.刺激ボックスの内側をクリックして周波数をハイライトし、画面のマーカー2の読み取り値が-3 dBになるまでノブを動かします。 マーカー/解析を選択する |マーカー. |マーカー3 |オン|結合マーカー.刺激ボックスの内側をクリックして周波数をハイライトし、画面のマーカー3の読み取り値が-3 dBになるまでノブを動かします。 測定値をメーカーのフィルター仕様と比較します。