射频传播通道测量矢量网络分析仪的校准

1. VNA 设置 收集传播测量系统的所有组件，包括电缆、放大器、滤波器、DT（可以是子组件）和其他组件。 打开 VNA（图 1），让它加热至少 0.5 小时，以确保 VNA 的所有内部组件都稳定工作温度，并将相位漂移降至最低。 按预设按钮。 将高质量、相态稳定的电缆连接到 VNA 的端口 1 和 2（图 2）。 用 8 in.lbf 拧紧 VNA 端口上的连接器。扭矩扳手。要正确扭动连接，请握住手柄的末端，轻轻推把手，而不允许手柄一路断裂。 目视检查所有电缆和连接器是否有明显的磨损迹象，如刻痕、凹痕和接头螺纹不完善。 检查制造商的规格，了解所有电缆、连接器和 DUT 的有效测量范围。这些规格包括温度、湿度、频率和功率。 清洁所有设备和电缆末端的连接器。使用专为清洁敏感电子和连接器而设计的拭子。使用带有脏接头的电缆可能会导致损坏电缆的导电表面，并产生不准确的测量结果。 将棉签浸入等丙醇中。 使用湿润的拭子轻轻清洁中心导体 （图 3A）。不要对中心导体施加太大的力，因为它很容易损坏。 清洁每个接头的外部导体（图3B）。清洁联轴螺母螺纹。 使用清洁压缩空气干燥所有电缆和连接器末端（图 3C）。如果压缩空气冷却接头，则在连接和拧紧所有连接之前，让接头恢复到室温 （RT）。 在端口 1 和 2 上的 VNA 电缆和 DUT 上对齐并连接。拧紧 12 in.lb。N 型连接的扭矩扳手（图 4）。确保电缆端正确对齐。 开始将 DUT 侧的连接器旋转到 VNA 电缆螺纹上。适当的连接使螺母可以自由旋转，阻力很小。电阻是交叉线程的标志。错位可能会损坏接头或导致信号反射和信号丢失。请勿过度拧紧接头，因为这将损坏接头。 排列 VNA 的电缆，以便它们在校准期间移动最小。校准电缆是相位稳定的，最好在校准期间不会弯曲或移动。 根据 DUT 的规格调整 VNA 测量参数。也可以使用称为”范围”的中心频率和频率范围选择频率范围。 选择频率范围。选择刺激菜单 |弗雷克 |起始频率： 1700 MHz。选择刺激菜单 |弗雷克 |停止频率：1900 MHz。 选择测量类型（例如，S11、S12、S21、S22）。选择响应菜单 |测量 |S21. 选择并调整端口电源。选择刺激菜单 |电源 |调整端口功率： 0 dBm。确保输出功率等于（或低于）DUT 最大功率规格。 选择并调整扫描设置。选择刺激菜单 |扫描 |扫描类型：步进。选择刺激菜单 |扫描 |时间 |扫描时间：1 秒。然后，选择”刺激”菜单 |扫描 |扫描设置 |保持时间：0 μsec。注： 阶梯扫描是最精确的扫描类型，因为它步进到每个频率，并在进行测量之前以频率进行。如果使用长电缆，则可能需要增加久地时间，以确保信号在测量后到达接收器。0 μs 的久坐时间是最佳默认设置。 通过选择响应菜单来选择和调整平均模式|平均 |平均： IFBW： 1 kHz.注： 选择适当的平均类型：”点平均”平均每个频率点指定时间数（即 2、4 16、32 等），这减少了噪声底和不确定性，但增加了扫描时间。IFBW使用滤波器测量小带宽的功率，这也减少了噪声底，但测量时间更少。IFWB平均法往往是一种更优的平均值技术。 通过选择”响应菜单”，选择显示的数据格式（例如，LogMag [默认设置]、史密斯图表、SWR 等）格式 |日志 。 使用”刺激菜单”选择显示跟踪中的数据点数|扫描 |点数： 1601.注： 设置点数，以便在开始频率和停止频率之间实现最大频率覆盖率： 在上面的示例中，步长大小或频率间距为 0.125 MHz，因此频率 （1） = 1700.000 MHz，频率（2） = 1700.125 MHz， …频率（1600） = 1899.875 MHz，频率（1601）=1900 MHz。 2. VNA 的校准 如果电子校准模块可用且需要，请选择手动或电子校准（参见第 2.11 节）。任一校准都是准确的。 选择手动校准，选择响应 |卡尔菜单 |开始卡尔 |校准向导 |未引导。 选择适当的校准套件，以便知道特定校准套件中标准的精确值（图 5）。在这里，选择 85054D，然后选择双端口短开负载（SOLT）校准（对于具有两个端口的 DUT）。除了响应校准之外，其他可用的校准是具有单个端口的设备的单端口。SOLT是最准确的选项11。 选择”下一步”转到下一个屏幕。 将开放式校准标准 （图 6） 连接到端口 1 上的电缆上。开放式校准标准在连接器后面有一个开腔，用于模拟 377 Ω 的自由空间阻抗。 将短校准标准连接到端口 2 上的电缆上。短路在连接器后面有一个金属板，因此输入电压完全反射。 选择端口 1 |打开 |N 型 （50） 母开， 执行附加开放物的测量。VNA 屏幕上会出现一个跟踪，在 S11的日志级显示格式上轻轻地偏离 0 dB 参考级别，为开放标准。测量完成后（检查标记将显示在标准上方），按”确定”按钮继续。这将将用户发送回上一个屏幕。 选择与 DUT 相同性别连接器的雄或母校准标准（即，男性校准标准具有中心引脚，母校准标准将具有可插入端口）。较旧的 VNA 需要根据 VNA 电缆的性别进行校准标准。 选择端口 2 |短 |N 型 （50） 母短路，执行附加短的测量。VNA 屏幕上会出现一个跟踪，在 S11的日志大小显示格式上轻轻地偏离 0 dB 参考级别。对于简短的标准，测量完成后（检查标记将显示在标准上方），按”确定”按钮继续。这将将用户发送回上一个屏幕。 端口之间的交换校准标准（即将打开的校准标准附加到端口 2，然后将短校准标准附加到端口 1）。 选择端口 1 |短 |N 型 （50） 母短路，以测量端口 1 上的短路。VNA 屏幕上会出现一个跟踪，在 S11的日志大小显示格式上轻轻地偏离 0 dB 参考级别。对于简短的标准，测量完成后（检查标记将显示在标准上方），按”确定”按钮继续。这将将用户发送回上一个屏幕。 选择端口 2 |打开 |N 型 （50） 母型打开以测量端口 2 上的打开。VNA 屏幕上会出现一个跟踪，在 S11的日志级显示格式上轻轻地偏离 0 dB 参考级别，为开放标准。测量完成后（检查标记将显示在标准上方），按”确定”按钮继续。这将将用户发送回上一个屏幕。 从端口 1 上卸下短路，并在端口 1 上放置宽带负载。负载吸收入射能量，导致在较大频率范围内产生小反射。 选择端口 1 |负载 |N 型 （50） 型宽带负载，用于测量端口 1 上的负载。测量完成后（检查标记将显示在标准上方），按”确定”按钮继续。这将将用户发送回上一个屏幕。 保持端口 2 上的当前校准标准。请勿使端口保持打开状态，因为它可能为泄漏信号提供路径。跟踪将显示在 VNA 屏幕上，并且因屏幕而异。S11、日志级显示格式上的所有测量值将小于 -20 dB，以进行良好的负载。 从端口 2 上取下打开，从端口 1 中取出宽带负载，并将宽带负载放在端口 2 上。将端口 2 的打开点放在端口 1 上，以防止泄漏信号。 选择端口 2 |负载 |N 型 （50） 宽带负载，用于测量端口 2 上的负载。跟踪将显示在 VNA 屏幕上，并且因屏幕而异。S11、日志级显示格式上的所有测量值将小于 -20 dB，以进行良好的负载。测量完成后（检查标记将显示在标准上方），按”确定”按钮继续。这将将用户发送回上一个屏幕。 在连接到端口 1 和 2 的电缆之间插入一个通过校准标准。这通常是两端具有相同性别连接器的适配器。 选择THRU以测量通过校准标准。测量完成后，此屏幕上的 THRU 标准上方将显示一个复选标记。注： 隔离测量通常在校准过程中省略，因为隔离测量电缆之间的串扰，与其他标准相比，其价值通常非常小。上述校准测量可以按任意顺序完成。 一旦所有标准都在上面加了复选标记，请保存校准。选择下一个 |保存为用户 Calset。输入校准的名称，然后按”保存”按钮。 检查第 3 节中详述的校准。 如果未选择手动校准，请选择电子校准选项12。将电子校准套件 （图 7） 连接到端口 1 和 2 之间的电缆上。选择响应 |卡尔菜单 |开始卡尔 |校准向导 |电子校准与电子校准选项。 选择2 端口 ECal |接下来，然后选择”度量”按钮。电子校准模块将自动测量许多不同的标准，并提示用户在结束时保存校准。 选择下一个 |保存为用户 Calset。输入校准的名称，然后按”保存”按钮。注：对于电子校准，只有端口 1 和 2 的电缆连接到模块。所有校准标准均包含在模块中。电子校准将自动校准内部标准。如果电子校准模块的连接器类型与电缆不同，则需要完成额外的校准，以修改模块中包含的校准误差校正，以考虑适配器。请务必向制造商咨询，以获得指导。 3. 检查校准 使用一条条检查校准。 将一个透风适配器 （图 6） 连接到端口 1 和端口 2 之间的电缆时没有明显的磨损迹象。不要测量通过标准。选择不同的透规。 选择响应 |测量 |S21，然后响应 |规模 |缩放。通过按下向下箭头按钮将”每个除法”值设置为 0.1。选择刺激菜单 |触发器 |单，用于测量透风的插入损耗。频率范围内将显示一次扫描。注： 在日志大小图上，通过的值位于 0 dB 参考的 0.05 dB 内（图 8），以便进行充分的校准。这是多年来校准获得的经验价值。这可以通过将比例更改为每个部门 0.05 dB 来看到。 检查后，通过选择响应，将比例恢复到 10 dB/除法|规模 |缩放并将”每个部门”值设置为 10。选择响应 |测量 |S11. 选择刺激菜单 |触发器 |单测量 S11。良好的价值如下： |S11|• -20 dB（功率反射 1%，电压反射 10%）。注：史密斯图13表示显示阻抗。S11和 S22的测量值在图表中心显示为一个小圆圈。阻抗值在 50 Ω 参考值的 0.5 Ω 范围内，以便进行充分的校准。 使用 50 Ω 负载检查校准。 将 50 Ω 匹配的负载连接到端口 1。 选择刺激菜单 |触发器 |单测量 S11。注： 匹配负载小于 -20 dB（理想负载的反射系数为 0）。这也将显示为史密斯图表中心的一个小圆圈（图9）。 使用开放式校准标准检查校准。 连接开放式校准标准。 选择刺激菜单 |触发器 |单测量 S11。在位数图上，打开数为 0 dB（理想打开的反射系数为 1）。在 Smith 图表上，打开显示为最右侧 0 处的小圆圈（图 9），以便进行充分的校准。 使用简短的校准标准检查校准。 连接短校准标准。 选择刺激菜单 |触发器 |单测量 S11。在测数量图上，短为 0 dB（理想短的反射系数为 -1）。在 Smith 图表上，该值在最左侧显示为一个圆圈（图 9），以便进行充分的校准。注：如果校准测试失败，请检查连接并重复校准。如果校准良好，请继续第 4 节。 4. 部件或系统损耗的测量 将 DUT 连接到 VNA。如果 DUT 具有两个以上端口（即开关、电源分隔器等），则将 50 Ω 匹配负载连接到未连接到 VNA 的端口，因为这些端口将反射电源并更改测量值。 选择响应 |测量 |S21. 选择刺激菜单 |触发器 |用于测量 DUT 的单个。 选择文件 |将数据另存为….在文件名框中键入文件名。选择 任一的文件类型。CSV 或跟踪 （*.s2p）。选择范围（此处适合显示跟踪的默认值）。选择格式（例如，记录幅度和角度、线性幅度和相位、真实和虚线以及显示的格式[如史密斯图表]）。按”保存”以保存数据。 检查并分析带通滤波器的测试结果。以下步骤概述了一个示例。 通过在跟踪上放置标记来识别跟踪的某些部分。选择标记/分析 |标记 |标记 1并按”确定”。 选择标记/分析 |标记搜索 |最大查找跟踪滤波器的插入丢失。前面板上的旋钮还可用于识别最大值和最小值，同时跨频率点扫描标记。 选择标记/分析 |标记 < 标记 1， 然后选择增量标记和耦合标记.屏幕上显示的此标记的值应为 0 dB。这将为其他标记设置参考值。 选择标记/分析 |标记… |标记 2 |打开|耦合标记。单击刺激框内以突出显示频率，然后移动旋钮，直到屏幕上标记 2 的读数显示 -3 dB。 选择标记/分析 |标记… |标记 3 |打开|耦合标记。单击刺激框内以突出显示频率并移动旋钮，直到屏幕上标记 3 的读数显示 -3 dB。 将测量值与制造商的过滤器规格的值进行比较。