矢量网络分析仪的误差分析和处理.doc

矢量网络分析仪的误差分析和处理.doc:..矢量网络分析仪的误差分析和处理一、矢量网络分析仪的误差来源矢量网络分析仪的测量的误差主要有漂移误差、随机误差、系统误差这三大种类。1>漂移误差漂移误差是由于进行校准之后仪器或测试系统性能发生变化所引起,主要由测试装置内部互连电缆的热膨胀特性以及微波变频器的变换稳定性引起,口可以通过重新校准來消除。校准维持精确的时间范围取决于在测试环境下测试系统所经受到的漂移速率。通常,提供稳定的环境温度便能将漂移减至最小。2、随机误差随机误差是不可预测的且不能通过误差予以消除,然而,有若干可以将其对测量精度的影响减至最小的方法,以下是随机误差的三个主要來源:(1)仪器噪声误差噪声是分析仪元件中产生的不希望的电扰动。这些扰动包括:接收机的宽带本底噪声引起的低电平噪声;测试装置内部本振源的木底噪声和相位噪声引起的高电平噪声或迹线数据抖动。可以通过采取以下一种或多种措施來减小噪声误差:提高馈至被测装置的源功率;减小屮频带宽;应用多次测量扫描平均。(2)开关重复性误差分析仪中使用了用來转换源衰减器设置的机械射频开关。有时,机械射频开关动作时,触点的闭合不同于其上次动作的闭合。在分析仪内部出现这种情况时,便会严重影响测量的精度。在关键性测量期间,避免转换衰减器设置,可以减小开关重复性误差的影响。(3)连接器重复性误差连接器的磨损会改变电性能。可以通过实施良好的连接器维护方法来减小连接器的重复性误差。3、系统误差系统误差是由分析仪和测试装置中的不完善性所引起。系统误差是重复误差(因而可预测),且假定不随时间变化,可以在校准过程中加以确定,且可以在测量期间用数学方法减小。系统误差决不能完全消除,由于校准过程的局限性而总是存在某些残余误差,残余(测量校准后的)系统误差來自下列因素:校准标准的不完善性、连接器界面、互连电缆、仪表。反射测量产生下列三项系统误差:方向性、源匹配、频率响应反射跟踪。传输测量产生下列三项系统误差:隔离、负载匹配、频率响应传输跟踪。下面分别介绍这六项系统误差,其中提到的通道A为反射接收机,通道B为传输接收机,通道R为参考接收机。(1)方向性误差所有网络分析仪都利用定向耦合器或电桥来进行反射测量。对理想的耦合器,只有来自被测件(DUT)的反射信号出现在通道A上。实际上,有少量入射信号经耦合器的正向路径泄漏并进入通道A(如图1)。这类测量误差称为方向性误差,它可以用分析仪进行测量和减小。图1(2) 隔离误差在理想情况下,通道B测量的只是经被测件(DUT)传输的信号。实际上,有少量信号经分析仪中的各种不同路经泄漏进入通道B的接收机(如图2)。信号泄漏(也称为串扰)是隔离误差,它可以用分析仪进行测量和减小。图23(3) 源匹配误差在反射测量中,理想情况下,通道A测量所有从被测件(DUT)反射的信号。实际上,一部分由被测件反射的信号再次由Portl(端口1)反射而未在通道A内测量(如图3)。这类测量称为源匹配误差,它可以用分析仪进行测量和减小。图3(4) 负载匹配误差在传输测量中,理想情况下,入射信号经被测件(DUT)传输并在通道B内测出。实际上,一部分信号被Port2(端口2)反射而未在通道B内被测量(如图4)。这类测量称为负载兀配误差,它可以用分析仪进行测量和减小。图4(5) 频率响应反射跟踪误差反射测量是通过将通道A(反射通道)内的信号与通道R(参考通道)内的信号进行比较来完成,这称为比值测量。对于理想的反射测量,通道A和通道R的接收机的频率响应应完全相同。实际上,两者并不完全相同,从而引起频率响应反射跟踪误差(如图5)。这是所有测试变化的矢量和,英幅度和相位随频率而变。这包括由以下因素引起的变化:信号分离器件、测试电缆、适配器、参考路径与测试信号路径之间的变化。此误差可以用分析仪进行测量和减小。图55(6) 频率响应传输跟踪误差传输测量是通过将通道B(传输通道)内的信号与通道R(参考通道)内的信号进行比较来完成。对于理想的传输测量,通道B和通道R的接收机的频率响应应完全相同。实际上,两者并不完全相同,从而引起频率响应传输跟踪误差。这是所有测试变化的矢量和,其幅度和相位随频率而变。这包括由下列因素引起的变化:信号分离器件、测试电缆、适配器、参考路径与测试信号路径之间的变化。频率响应传输跟踪误差可以用分析仪进行测量和减小。图6二、矢量网络分析仪的系统误差模型矢量网络分析仪中测量待测件各项s参数所用的微波电路最早是按反射参数和传输参数分别将之接入两个单独的测试单元屮,将分离岀的参考和测试信号各口加到两路接收机的谐波变频器,然后进行幅相测量。后来为了免除两次换接之繁,将反射/传输测试单元合为一体,除送出公用参考信号外,将反射或传输的测试信号用电动微