12-параметрическая модель ошибок — это метод, который помогает выявлять и корректировать систематические ошибки при измерении с помощью векторного анализатора цепей (VNA). Эта статья рассмотрит принципы работы этой модели и методику калибровки SOLT, использующуюся для минимизации ошибок измерения.
Модель ошибок на основе сигналов в сети
Для точных измерений характеристик исследуемого устройства (Device Under Test, DUT), VNA измеряет его отражения (коэффициент S11) и пропускную способность (коэффициент S21). В реальной измерительной системе могут присутствовать ошибки, вызванные потерями и несовершенствами соединительных кабелей и разъемов. Модель также учитывает ограничения прямой направленности, вызванные особенностями направленных ответвителей внутри VNA.
В реальном оборудовании сигналы могут непреднамеренно переходить между компонентами, что приводит к «утечкам» сигналов. Эти переходы моделируются различными путями в схеме, отображающимися на графе прохождения сигналов. Эти потери и утечки учитываются в 12-параметрической модели.
12-Параметрическая модель ошибок
12-параметрическая модель делится на две части: для измерений в прямом направлении (параметры S11 и S21) и в обратном направлении (S22 и S12). В каждом направлении учитываются ошибки, которые можно разделить на три типа:
- Утечка сигнала — Ошибки направленности и изоляции (кроссток).
- Отражение сигнала — Ошибки согласования источника и нагрузки.
- Ошибки частотного отклика (или трекинга) — Влияют на измерения как пропускной способности, так и отражения.
Ошибки утечки
Ошибки утечки включают в себя ошибки направленности, которые вызваны ограниченной направленностью направленных ответвителей внутри VNA, а также кроссток, или изоляцию между портами тестируемого устройства. Кроссток особенно проблематичен, так как он вызывает ошибки в измерении пропускной способности, когда сигналы обходят DUT и переходят напрямую между портами анализатора.
Ошибки отражения
Ошибки отражения возникают из-за несовершенства импеданса портов VNA. Ошибка согласования источника учитывает несовпадение импедансов порта, подающего тестовый сигнал, а ошибка согласования нагрузки — несоответствие порта, принимающего сигнал. Поскольку конфигурация порта изменяется в зависимости от того, подается ли сигнал, необходимо использовать разные параметры для каждого порта.
Ошибки трекинга (частотного отклика)
Ошибки частотного отклика отражают несовпадения в частотных характеристиках усилителей в VNA. Эти ошибки делятся на ошибки трекинга отражения и пропускной способности, которые учитывают относительные потери и сдвиги фазы сигнала в пути от источника к измерительному порту и обратно. Они являются комплексными, так как для их определения необходимо учитывать соотношение параметров S, например, коэффициент отражения рассчитывается как отношение сигналов на приемниках.
Коррекция 12-Параметрических ошибок
Для устранения ошибок в измерениях необходимо определить значения всех 12 параметров ошибок. Наиболее часто используемым методом является калибровка SOLT (Short, Open, Load, Through), которая включает в себя подключение калибровочных стандартов — короткого замыкания, разомкнутой цепи, нагрузки и прямого соединения. Каждый стандарт измеряется поочередно для каждого порта VNA, и результаты используются для расчета параметров ошибок, которые затем применяются для корректировки измерений.
Благодаря встроенному ПО в большинстве VNA, калибровка SOLT выполняется автоматически, пользователю не нужно вручную рассчитывать корректирующие параметры.
Выводы
12-параметрическая модель ошибок и метод калибровки SOLT позволяют значительно повысить точность измерений на VNA, устраняя основные систематические ошибки.
Обеспечьте себе и своим близким комфорт и безопасность, посетите наш интернет-магазин измерительного оборудования pribor-x.ru! Наши специалисты всегда готовы помочь вам с выбором и ответить на все ваши вопросы.
Свяжитесь с нами по почте sales@pribor-x.ru или по телефону 8-800-777-24-67.