專利名稱：基于10項(xiàng)誤差模型的二端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種基于10項(xiàng)誤差模型的二端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)方法，屬于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，校準(zhǔn)是測(cè)試測(cè)量過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)，而矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)作為精密的微波測(cè)量?jī)x器，需要一種專門的校準(zhǔn)算法。在射頻電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程中，通常采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是微波/射頻研究、開發(fā)中使用最廣泛的測(cè)量?jī)x器，校準(zhǔn)則是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中的關(guān)鍵技術(shù)之一 [1]。由于任何的測(cè)量裝置都不可能是理想的，特別是網(wǎng)絡(luò)分析儀通常都工作在幾十MHz到幾十GHz的頻率范圍內(nèi)，測(cè)量裝置不可能在如此寬的頻率范圍內(nèi)都具有理想的性能和良好的一致性，這些性能上的非理想和非一致性都將導(dǎo)致測(cè)量誤差。而一味地追求硬件性能上的改進(jìn)，一方面會(huì)造成設(shè)計(jì)難度的大大增加，極大地增加設(shè)計(jì)人員的工作量，另一方面也將使得儀器成本顯著提高，增加用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。因此，一個(gè)最理想的解決方案就是容忍測(cè)量裝置硬件性能上的非理想和非一致性，即允許直接的測(cè)量結(jié)果存在誤差，而通過(guò)適當(dāng)?shù)乃惴ㄇ蠼獬龈髡`差并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，從而獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，如果沒有完善的校準(zhǔn)和誤差修正技術(shù)，就沒有現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)分析儀。在研究二端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(Vector network analyzer, VNA)時(shí)，一般采用經(jīng)典的10項(xiàng)誤差模型和8項(xiàng)誤差模型[2]。校準(zhǔn)三通道的二端口 VNA通常要求按照10項(xiàng)誤差模型分析，測(cè)量待測(cè)件(Device Under Test, DUT)之前必須通過(guò)校準(zhǔn)算法對(duì)VNA中的系統(tǒng)誤差進(jìn)行計(jì)算。短路-開路-匹配-直通(Short-Open-Load-Thru，S0LT)算法是最為常見的一種，但是，這類算法要求所有校準(zhǔn)件特性已知，并且不隨時(shí)間變化，增大了校準(zhǔn)件加工難度和測(cè)試成本。盡管選擇10項(xiàng)誤差模型較8項(xiàng)誤差模型更加準(zhǔn)確[3] W]，但是校準(zhǔn)件的選擇相對(duì)嚴(yán)格，校準(zhǔn)過(guò)程往往繁瑣，也沒有類似針對(duì)8項(xiàng)誤差模型的自校準(zhǔn)算法[5] [6]。參考文獻(xiàn)[1]Rumiantsev A, Ridler N. VNA calibration[J]· IEEE Microwave Magazine, 2008,9(3) :86-99.[2]Rytting D. 'Network analyzer error models and calibration methods', RF&Microwave Measurement for Wireless Application(ARFTG/NIST Short Course Notes)，1996[3]Marks R B.Formulations of the basic vector network analyzer error model including switch-terms[J], in Proc.50th ARFTG Microwave Measurements Conf. -Fall,1997，pp. 115-126.[4]Vandenberghe S, Schreurs D, Carchon G, Nauwelaers B, De Raedt W. Identifying Error-Box Parameters from the Twelve-Term Vector Network AnalyzerError Model[J], in Proc. 60th ARFTG Microwave Measurement Conf-Fal1,2002, pp. 157-165.[5]Eul H J,Schick B. A generalized theory and new calibration procedures for network analyzer self-calibration [J], EEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,1991,39(4) :724-731.[6]Ferrero A, Pisani U. Two-Port Network Analyzer Calibration Using an Unknown ‘Thru’ [J]IEEE Microwave and Guided Wave Letters,1992,2(12) :505-506.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為降低測(cè)試成本、提高校準(zhǔn)效率提供一種基于10項(xiàng)誤差模型的ニ 端ロ矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本發(fā)明基于10項(xiàng)誤差模型的ニ端ロ矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)方法，其特征在于包括 如下步驟1)建立誤差模型激勵(lì)端ロ不同時(shí)，誤差模型分為前向誤差模型和后向誤差模 型；前向誤差模型中激勵(lì)端口上包含方向性誤差Edi、源失配誤差Esi和反向跟蹤誤差も”負(fù) 載端口上包含負(fù)載失配誤差和傳輸跟蹤誤差En，其中下標(biāo)1代表一端ロ激勵(lì)即前向激 勵(lì)；后向模型中激勵(lì)端口上包含方向性誤差Ed2、源失配誤差‘和反向跟蹤誤差Ek2，負(fù)載端 口上包含負(fù)載失配誤差Eu和傳輸跟蹤誤差Et2，其中下標(biāo)2代表ニ端ロ激勵(lì)即后向激勵(lì)；2)對(duì)短路Short、開路Open、直通Thru和長(zhǎng)度未知的50歐姆傳輸線Unknown Line 校準(zhǔn)件進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試包含步驟1)所述的10個(gè)誤差項(xiàng)，不需求解出各誤差項(xiàng)的幅度相位特 性，通過(guò)SOT-UL校準(zhǔn)件的散射參數(shù)測(cè)量值和SOT校準(zhǔn)件的散射參數(shù)真實(shí)值求得UL校準(zhǔn)件 的傳播特性；前向誤差模型中，以校準(zhǔn)件SO為DUT時(shí)得到如下等式
權(quán)利要求
1. 一種基于10項(xiàng)誤差模型的二端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)方法，其特征在于包括如下步驟1)建立誤差模型激勵(lì)端口不同時(shí)，誤差模型分為前向誤差模型和后向誤差模型；前向誤差模型中激勵(lì)端口上包含方向性誤差Edi、源失配誤差Esi和反向跟蹤誤差Eki，負(fù)載端口上包含負(fù)載失配誤差和傳輸跟蹤誤差&，其中下標(biāo)1代表一端口激勵(lì)即前向激勵(lì)；后向模型中激勵(lì)端口上包含方向性誤差Ed2、源失配誤差^和反向跟蹤誤差Ek2，負(fù)載端口上包含負(fù)載失配誤差Ε。和傳輸跟蹤誤差Et2，其中下標(biāo)2代表二端口激勵(lì)即后向激勵(lì)；2)對(duì)短路Siort、開路Open、直通Thru和長(zhǎng)度未知的50歐姆傳輸線UnknownLine校準(zhǔn)件進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試包含步驟1)所述的10個(gè)誤差項(xiàng)，不需求解出各誤差項(xiàng)的幅度相位特性，通過(guò)SOT-UL校準(zhǔn)件的散射參數(shù)測(cè)量值和SOT校準(zhǔn)件的散射參數(shù)真實(shí)值求得UL校準(zhǔn)件的傳播特性；前向誤差模型中，以校準(zhǔn)件SO為DUT時(shí)得到如下等式
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于10項(xiàng)誤差模型的二端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)方法，其特征在于步驟2)所述的校準(zhǔn)方法如下前向激勵(lì)時(shí)，以長(zhǎng)度未知50歐姆傳輸線UL作為DUT時(shí)，傳輸矩陣表示為
全文摘要
本發(fā)明公布了一種基于10項(xiàng)誤差模型的二端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)方法，屬矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)方法。本發(fā)明所述方法包括如下根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇誤差模型；以特性已知的短路、開路、直通和長(zhǎng)度未知的50歐姆傳輸線校準(zhǔn)件作為待測(cè)件，通過(guò)SOT-UL校準(zhǔn)件的散射參數(shù)測(cè)量值和SOT校準(zhǔn)件的散射參數(shù)真實(shí)值求得UL校準(zhǔn)件的傳播特性；由SOT-UL校準(zhǔn)件的散射參數(shù)測(cè)量值和真實(shí)值求得測(cè)量SO校準(zhǔn)件時(shí)的DUT入射端口歸一化波之比；當(dāng)連接未知DUT時(shí)，通過(guò)校準(zhǔn)件散射參數(shù)的測(cè)量值、真實(shí)值和DUT散射參數(shù)測(cè)量值求得DUT散射參數(shù)的真實(shí)值。本發(fā)明不僅較低了測(cè)試成本，也大大簡(jiǎn)化了校準(zhǔn)過(guò)程。
文檔編號(hào)G01R35/00GK102279376SQ20111016584
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者劉冰, 袁春花, 趙偉, 趙永久 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)