TRL校准实例

原创 Keysight射频测试资料分 2025-01-07 07:03

校准是对已知参数的校准器件进行测量,将这些测量结果贮存到分析仪的存储器内,利用这些数据来计算误差模型。然后,利用误差模型从后续测量中去除系统误差的影响。

校准过程就是通过测试校准件明确仪表系统误差的过程。

根据校准件的不同,校准方式可以分机械校准和电子校准。根据消除误差项的不同,机械校准又可分为频响校准和矢量校准。其中矢量校准又可以分为单端口、双端口、多端口以及 TRL 校准。

矢量网络分析仪要求在偏差校订测量前执行测量校准。对于二端口测量,肯定响应校准套件的校准算法为SOLT或TRL。传统的二端口校准一般用3个阻抗标准和1个传输标准定义校准参考平面。这些标准通常为短路、开路、负载和直通,这就就构成了SOLT校准套件。另外一种二端口校准用最少的3个标准定义校准参考平面。TRL校准套件中的直通、反射和线路标准测量参数提供与使用不一样算法SOLT校准一样的信息。

今天我们将回答以下这些问题:为何要进行TRL校准?如何使用网络分析仪进行TRL校准?如何匹配负载的输入?如何定义两条Line?以及如何设置TRL校准件?

什么是TRL校准?

TRL - Through:直通, Reflect:反射, Line:传输线。

TRL校准是采用直通校准件(Through),反射校准件(Reflector)和延迟线校准件(Line),其校准方法可下降校准对校准精确参数的依赖。

对于非同轴被测件进行测试,如:波导和晶片等,TRL校准是常常采用的校准方法。采用TRL校准的缘由是由于在非同轴和高频率条件下,要实现理想的匹配负载很是困难。TRL校准很是精确,在大多数状况下比SOLT校准更精确。

TRL校准

为何要进行TRL校准?

SOLT校准件是通用的校准方式,但校准的精度基于每一个校准件的精确参数,在诸如夹具测试,晶片测试等应用,实现SOLT校准件是不现实的,或着不能获得这些校准件的精确参数。TRL校准能够克服SOLT校准的缺点,TRL校准方法可下降校准对校准精确参数的依赖。采用TRL校准的缘由是由于在非同轴和高频率条件下,要实现理想的匹配负载很是困难。TRL校准很是精确,在大多数状况下比SOLT校准更精确。网络

直通校准件(Through)

  • 直通标样能够是零长度或非零长度。可是根据定义,零长度直通更准确,由于它具备零损耗和无反射。测试

  • 直通不能与线路标样有相同的电长度。

  • 若是插入相位和电长度定义良好,则可以使用直通标准设置基准面。

  • 直通和线路标准的特性阻抗定义了校准的参考阻抗。

反射校准件(Reflector)

  • 只要链接到两个 VNA 端口时相同,反射标样能够是具备高反射的任何对象。对象

  • 不须要知道反射的实际幅度。

  • 反射标样的相位必须已知在 1/4 波长内。

  • 若是反射标准的大小和相位定义良好,则可使用该标准来设置基准面。

延迟线校准件(Line)

  • 必须具备与直通标准相同的阻抗和传输常数。

  • 电长度只需在1/4波长内指定。

  • 不能与直通的电长度相同。

  • 若是频率覆盖范围要宽,就须要多种线路标准Line来定义。

  • 必须为频率范围提供适当的电长度:在每一个频率下,直通线和线路之间的相位差应大于20度,小于160度。这意味着在实际操做中,单线标准仅在8:1频率范围(Frequency Span / Start Frequency)内可用。所以,对于宽频覆盖,须要多条线路。

  • 在低频率下,线路标准可能变得太长,没法实际使用。线标准的最佳长度是频率跨度几何平均值(f1×f2的平方根)处的1/4波长。因此频率很低的话通常不使用TRL校准。

MATCH匹配

  • 匹配标准是链接到端口1和端口2的低反射终端。

  • 匹配标准能够定义为无限长传输线或1端口低反射终端,如负载。

  • 匹配标准的阻抗成为测量的参考阻抗。为了得到最佳结果,请在两个端口上使用相同的负载。因此在实际操做中,咱们常常会被告知不论是在哪一个端口校准,都尽可能使用同一条Line,同一个负载。

TRL校准实例

如何使用网络分析仪进行TRL校准?

Keysight的TRL校准件有85050C (APC 7mm) and 85052C (3.5mm),打开网络分析仪E5071C,在【Cal KIt】中选择【85052C】。

如何要新增校准器的话,须要定义如下几项,以85052C为例,须要对应输入相关的参数:

  • THRU(延迟 0 ps,偏置损耗 1.3 GΩ/s)

  • REFLECT(短路,延迟 0 ps)

  • MATCH(在 0 到 2GHz 之间)

  • LINE1(50-Ω 传输线,在 2G 到 7GHz 之间延迟为 54.0 ps)

  • LINE2(50-Ω 传输线,在 7G 到 32GHz 之间延迟为 13.0 ps)

上Keysight官网下载到85052C的校准参数,以下图:

而后对应在仪表上输入。

  • 单击【Define STDs】(定义标准)。

  • 单击【No Name】(1:无名称)>【Label】(标记),而后输入【THRU】(直通)。

  • 选择【STD Type】(标准类型)>【Delay/Thru】(时延/直通)。

  • 将【Offset Loss】(偏置损耗)设置为 1.3GΩ/s,并将【Offset Delay】(偏置延迟)设置为 0。

如何匹配负载的输入?

  • 单击【No Name】(3:无名称)>【Label】(标记)。

  • 键入【MATCH <0~2G】。

  • 单击【STD Type】(标准类型)>【Load】(负载)。

  • 将【Max Frequency】(最大频率)设置为 2GHz。

如何定义两条Line?

  • 单击【No Name - Label】(4:无名称 - 标记)。

  • 键入【LINE <2~7G】。

  • 单击【STD Type - Thru】(标准类型 - 直通)。

  • 将【Offset Delay】(偏置延迟)设置为 54 ps。

  • 将【Min Frequency】(最小频率)设置为 2 GHz。

  • 将【Max Frequency】(最大频率)设置为 7 GHz。

  • 单击【Return】(返回),返回【Define Std】(定义标准)菜单。

  • 单击【No Name - Label】(5:无名称 - 标记)。

  • 键入【LINE >7G~32G】。

  • 单击【STD Type】(标准类型)>【Thru】

  • 将【Offset Delay】(偏置延迟)设置为 13 ps。

  • 将【Min Frequency】(最小频率)设置为 7 GHz。

如何设置TRL校准件?

  • 按【Cal】(校准)键。

  • 单击【Cal Kit】(校准套件),而后选择校准套件。

  • 单击【Modify Cal Kit】(修改校准套件)>【TRL Option】(TRL 选件)。

  • 单击【Impedance】(阻抗),选择参考阻抗。

如何进行2端口TRL校准?

直通校准

  • 采用直通或传输线链接在端口 1 和端口 2 之间

  • 单击【Thru/Line】(直通/传输线)。

  • 单击【Port 1-2 Thru】(端口 1-2 直通),进行直通/传输线测量。

  • 单击【Return】(返回)。

反射校准

  • 单击【Reflect】(反射)

  • 单击【Port 1 Reflect】(端口 x 反射),对测试端口 1 进行反射校准。

  • 单击【Port 2 Reflect】(端口 y 反射),对测试端口 2 进行反射校准。

  • 单击【Return】(返回)。

如何進行传输线校准?

  • 单击【Line/Match】(传输线/匹配),将对应的Line链接上去。

  • 单击【Done】(完成),完成 TRL 2 端口校准。

TRL校准中,传输线的特性阻抗即为系统的特性阻抗标准(不论你将系统的特性阻抗改成多少) 。LRL校准套件能够是同轴、波导和微带的形式。

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“降低测试成本是大批量元器件生产中面临的主要挑战。随着元器件上的端口越来越多,测试人员需要精准、快速的多端口网络分析。最大限度地减少操作人员干预、减少连接和校准次数都会对测量吞吐量产生很大影响,而最大限度地降低测试成本的关键是优化矢量网络分析仪(VNA)的配置。

应用现代化仪器可以提高大批量生产测试的测量吞吐量。Keysight VNA 引入了许多新功能,在提高吞吐量的同时提供了比传统台式解决方案更灵活的测试配置。对于多端口应用,PXI VNA 提供了真正的多端口功能,使测试工程师可以在一个 PXI 机箱内配置多达 32 端口的 VNA。此外,它的外形可以重新配置,与许多常规 VNA 仪器相比,进行多站点或并行测试时占用的空间更小。本应用指南概括介绍了多端口和多站点测试功能。多端口测试解决方案有哪些不同类型,它们有何优缺点?配置多点测试站时需要考虑什么问题,哪些因素可能会影响整体的测试吞吐量?本应用指南对 PXI VNA 以及优化测试站的技术进行了详细说明。"

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