TRL校准方法的实现与应用

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1、全面感知ComprehensivePerceptionTRL校准方法的实现与应用黄攀峰，刘林林（杭州电子科技大学天线与微波技术研究所，浙江杭州310018）摘要：介绍了目前矢量网络分析仪广泛存在的误差，分析了各项误差的产生机理，针对可修正的系统误差列举了误差校准的方法。详细地推导了针对平面电路的TRL校准方法的算法，制作了TRL校准件，用矢量网络分析仪测量了实际效果，实验结果表明，TRL校准方法有很高的精确度和实用性。关键词：矢量网络分析仪；系统误差；TRL校准；TRL算法；中图分类号：TN454文献标识码：A文章编号：2095-1302（2014）11-0027-020引言献。校准方法的选

2、择主要考虑矢量网络分析仪的内部结构，[1]任何测试结果都带有测量的不确定度，它是描述测量测试端口的类型，校准的精确度，以及实现的难易程度，实值与实际值之间的预期统计偏差。测量不确定度主要由两类误验室的矢量网络分析仪是四接收机矢量网络分析仪，针对后差引起，一类是由随机误差引起，这类误差可以进行统计描述，续要进行平面电路的校准，考虑到校准精度，校准件的实现但不能进行系统的修正。另一类由系统测量误差引起，这类难易，选择TRL作为校准的方法。误差是可再生的，并且可以利用多种计算方法进行系统修正，৲㘳䙊䚃R⍻䈅䙊䚃A⍻䈅䙊䚃Bㄟਓ1䳄⿫䈟ᐞㄟਓ2但是由于测量结果中叠加有随机波动，不可能对其完全修正。࣏

3、࠶ಘⓀᯩੁᙗ䈟ᐞD矢量网络分析仪（VNA）具有强大的测量功能，但是矢量网DUT络分析仪的硬件不可能是理想的，不可能给出理想的测量结Ր䗃⍻䟿仁⦷૽ᓄ䈟ᐞtᇊੁ㙖ਸಘ㻛⍻㖁㔌৽ሴ⍻䟿仁⦷૽ᓄ䈟ᐞr果，所以，在使用矢量网络分析仪之前，要通过校准的方法，Ⓚཡ䝽䈟ᐞs䍏䖭ཡ䝽䈟ᐞl图1矢量网络分析仪系统误差模型进行误差的修正，弥补硬件的不完美，提高矢量网络分析仪校准技术主要有3个重要组成部分：误差模型，校准过程，的测量精度。实验室购买的矢量网络分析仪是罗德斯瓦茨误差修正。具体实现过程如下：利用误差模型将系统误差以ZVB4，配套的校准标准是TOSM（Thru-Open-Short-Match），信号流图

4、的形式直观地表示出来；通过测量校准件计算各系采用的是同轴接口，能够满足大部分的测量，但针对一些平面统误差的参数；利用计算出的系统误差参数，修正系统误差电路，就需要根据其特定的夹具，设计出特定的校准件来去的影响。除夹具，电缆等除待测器件外的因素的影响，校准系统的误差。2TRL算法实现和TRL校准的实验结果分析1矢量网络分析仪的系统误差和校准技术2.1TRL算法实现1.1矢量网络分析仪的系统误差[2]矢量网络分析仪测量系统框图如图2所示。矢量网络分析仪的系统误差主要有：由定向耦合器有1DUT2限方向性造成的方向性误差；由阻抗匹配不理想造成的源失䈟ᐞⴂA䈟ᐞⴂB(㻛⍻ಘԦ)12配误差和负载失配误差

5、；与频率相关的传输，反射测量频率ㄟਓ1Ⲵ⍻ಘԦㄟਓ1ⲴಘԦㄟਓ2Ⲵㄟਓ2Ⲵ⍻䟿ᒣ䶒৲㘳ᒣ䶒৲㘳ᒣ䶒䟿ᒣ䶒响应误差；测试通道中信号泄漏造成的隔离误差。图2矢量网络分析仪测量系统框图矢量网络分析仪的系统误差模型如图1所示。[5]图2中误差盒A，B描述了被测器件以外的电路等效1.2矢量网络分析仪的校准方法与技术模型，a1，b1为网络分析仪1端口的入射波和反射波，a2，b2为针对矢量网络分析仪的系统误差，常用的校准方法主要网络分析仪2端口的入射波和反射波。[3，4]有：OSLT，LRM，TRL，TSM，TOM，TSD，LAR。上2.1.1Thru（直通）标准述校准方法各有特色，有兴趣的读者可以参考列

6、举的参考文选取微带线特性阻抗与测量系统的特性阻抗一致，将————————————————传输时延设置为零延，校准参考面就在Thru校准件的中间。收稿日期：2014-07-302014年/第11期物联网技术27全面感知ComprehensivePerceptionThru校准件信号流图如图3所示。（2）误差盒模型表示的实测S22R参数1T21A121B2TP1)81-/^1hB（6）S=b2=L^1h=S22R22Ba21-/22AL^1h11A11B22B2.1.3Line（线）标准传输线校准件的特性阻抗在校准的时候是作为整个系统1T12A112B2T的参考阻抗，因此仪器中的系统阻抗要设置成

7、跟传输线的特图3Thru校准件信号流图性阻抗一样。Line校准件信号流图如图5所示。根据图3的信号流图，应用梅森公式，得到如下表达式：参数1L21AExp(-L)21B2L（1）误差盒模型表示的实测S11TP1=S11A；P2=S21A*S11B*S12A；11A22A11B22B/=S22A*S11B；/^1h=S22A*S11B；L^h1L^1h1L12AExp(-L)12B2LP1)81-/^1hB+P