矢網(wǎng)校準到底在較什么呢？

矢網(wǎng)，全稱為矢量網(wǎng)絡分析儀，主要用來測試S參數(shù)。在使用之前，我們都會有一個校準步驟，但是我們到底在較什么呢？

矢網(wǎng)是怎樣的？

在了解矢網(wǎng)內(nèi)部框圖的時候，我們需要先了解S參數(shù)的定義。因為矢網(wǎng)的主要功能，就是測試各種部件的S參數(shù)。

由此可見，假設要測試一個兩端口的器件，簡單來說，需要以下幾個步驟：

(1) 先給DUT的端口1發(fā)射一信號，然后測試出其返回來的功率，即可計算出S11

(2) 測試步驟(1)中，從端口2出來的信號功率，即可計算出S22

(3) 再給DUT的端口2發(fā)射一信號，然后測試出其返回來的功率，即可計算出S22

(4) 測試步驟(2)中，從端口1出來的信號功率，即可計算出S11.

上圖是矢網(wǎng)的框圖，可以看到矢網(wǎng)的設計理念，主要來源于S參數(shù)的定義。

源通過開關，分別作為端口1或者端口2的輸入。通過定向耦合器分離出入射信號和反射信號，即分別測試出bn和an。

那為什么要校準呢？

上面的矢網(wǎng)框圖是理想框圖。定向耦合器的定向性是無窮大、反射信號和入射信號是完全被區(qū)分開的，矢網(wǎng)內(nèi)部各種器件都是理想匹配的，連接電纜之間是沒有插損的。

但是理想和現(xiàn)實的差距是有差距的。

所有的模擬器件都有非理想特性，比如器件之間的失配，電纜的插損，定向耦合器的不理想定向性等。這些都是實實在在存在的誤差，這些誤差造成了DUT實際S參數(shù)和矢網(wǎng)測試出來的S參數(shù)的差別。所以，校準的目的，就是將這些誤差減小到最小。

校準都在干什么?

假設我們要對一兩端口器件進行測試，根據(jù)矢網(wǎng)內(nèi)部的誤差來源，可得到矢網(wǎng)的誤差模型，如下圖所示。

這里，對所有的信號通路上的誤差都做了映射，包括主信號通路、線路損耗、失配誤差、泄露誤差等。

這像蜘蛛網(wǎng)一樣的信號流圖，是否看的頭都暈了，沒關系，已經(jīng)有人幫我們把模型進行了簡化，如下圖所示。這個就比較適合數(shù)學不太好的人看了，比如我。

同樣，反方向也有6個誤差參數(shù)。

正反方向加起來，即為12個誤差參數(shù)，稱之為12-term error mode。其中l(wèi)eakage error是指混頻器的本振通路之間的泄露，不是指射頻切換開關，這個12誤差模型是假設開關的隔離度是理想的。

上面的公式中，S11、S22、S21、S12是我們需要測試的DUT的S參數(shù)，S11M、S22M、S21M、S12M是矢網(wǎng)內(nèi)部測試到的S參數(shù)。

這兩組S參數(shù)通過信號流圖巧妙地聯(lián)系起來了，形成了4個公式，其中包括待解誤差。我們只需要把這些誤差參數(shù)計算出來，則可以通過矢網(wǎng)測到的S參數(shù)推算出DUT實際的S參數(shù)。

講講經(jīng)常用的TOSL校準方法

說說我經(jīng)常采用的兩端口校準，即使用開路、短路、匹配負載、直通四個校準件，采用的即是這種12-term校準模式。

下面將我們的校準步驟與上面的公式一一對應起來。

簡單起見，這里假設這些校準件都是理想校準件。即open校準件的反射系數(shù)為1,；short校準件的反射系數(shù)為-1；match校準件的反射系數(shù)為0；直通校準件的S11=S22=0，S21=S12=0。

當然實際過程中，不可能理想；但是雖然不理想，但這些值都是已知的，所以也可以據(jù)此進行推算。

一般我們校準的時候，會這樣：

(1) 對port1分別連接open，short和匹配負載。

   這是在這可以干什么呢？   其實通過這三步操作，可以計算出e11，e00和e10e01。代入公式，即可算出上述誤差    值。具體可以參見單端口網(wǎng)分什么原理？。

(2) 對port2分別連接open,short和匹配負載?；就襟E(1)。

(3) 對port1和port2兩邊分別接上匹配負載，進行隔離度校準。

   這又在干什么呢？   這可以之間計算出e30以及e’03。不過，從我參加工作以來，校準的時候，都沒有用    過這個步驟，也就是沒有校正過隔離度。其實，從原理上看，是應該較的。

(4) 在兩端口接上直通，這又是在計算什么呢？

  假設直通是完全匹配的，則可得到S11=S22=0，S21=S12=0，代入上述的公式，即可計    算出：

同樣，也可以計算出反方向?qū)恼`差參數(shù)。

至此，可以得到上述4個公式中的12個誤差參數(shù)的值。

所以通過校準步驟，我們可以較掉矢網(wǎng)上的大部分誤差，進而獲得DUT的實際S參數(shù)。

當然，也不是說，一校準，矢網(wǎng)就完全理想了。總有一些誤差，是校準步驟較不掉的，比如說噪聲、接收機的非線性特性等等。

參考文獻：Doug Rytting,Network Analyzer Error Models and Calibration Methods