矢量网络分析仪的误差修正

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,且可以通过重新校准来消除.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来源：（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本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来减小噪声误差:提高馈至被测装置的源功率；减小中频带宽；应用多次测量扫描平均.1（2）开关重复性误差分析仪中使用了用来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）系统误差来自下列因素：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。

矢量网络分析仪的误差分析和处理作者：汪源来源：《科技资讯》2016年第08期摘要：矢量网络分析仪的主要测试目标是电磁波，通过对电磁波的测试，可以为微波元器件的应用和设计的提供参考，促使微波元器件的功能性可以得到有效的发挥。

但是在实际的测试过程中，误差是切实存在的，影响测试的效果和测量的质量，使得的测量结果不能有效的对真实情况进行反应。

为此，需要科学的展开误差分析工作，为误差处理提供助力，提高微波元器件的功能性。

以下该文就矢量网络分析仪误差分析展开探讨，结合实际的测量情况，提出有效的误差处理措施，旨在为相关技术人员提供参考，促使矢量网络分析仪的功能性可以得到进一步提升，提高其测量的精确度和可靠性。

关键词：矢量网络分析仪误差分析处理中图分类号：TP393.06 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0017-02矢量网络分析仪对现代微波技术、计算机技术等具有直接的影响，具有测量简单，效果明显的特点，而且矢量网络分析仪的可以被视为一种万用表，具有良好的应用价值和发展空间。

主要是对器件和网络的反射特性和的传输特性展开测量工作，促使元器件的可以得到有效的设计和应用。

但是在实际的矢量网络分析仪应用时，误差会影响测量的精度和测量的准确性。

需要科学的展开误差分析工作，明确的误差的来源和误差的影响，值等有效的处理措施，使得矢量网络分析仪的功能性和测量准确性可以得到进一步的提升，推动相关产业的持续健康发展。

1 矢量网络分析仪的相关概述矢量网络分析仪是一种具有良好应用价值和应用空间的测量仪器，主要用于电磁波的测试，对器件的基本情况进行判断，为元器件的应用和设计提供参考，具有较高的测量精度和准确度。

近年来，科学技术的不断优化和完善，矢量网络分析仪的测量速度、精度，乃至智能化水平得到了进一步的提升。

矢量网络分析仪在实际的工作中，由合成信号源，并生成扫频信号，并完成同步扫描，在对各类信号进行转化和处理，规避信息丢失的情况。

⽮量⽹络分析仪校准和验证的常见误区为了庆祝这篇⽂章在国家⼯程技术数字图书馆的“中国科学引⽂索引（CSCI）数据库”中已被引⽤5次。

特在此公众号中再版。

由于⼿机阅读属于“碎⽚阅读”，所以要精简，甚⾄能写出《三⾔⼆拍》的感觉，于是就有了尤⽼师和⼥神的对话。

在讲校准之前，先介绍⼀下⽹络分析仪的“系统误差模型”。

如果你去看各种论⽂或书籍，都喜欢给你下⾯这张图，然后列⼀⼤堆公式，先把你搞晕，这个是传统的10项误差模型。

也有⽂献叫12项误差模型，包含了2个isolation误差项，但是现代⽹分基本做得很好了，这个项可以忽略，故⼤部分都讲10项误差模型。

我们这是碎⽚时间阅读材料，就不讲这些复杂的⽅程组了！我们就来看看下图的简化结构和误差模型吧，我们以测S21为例，实际测的是b2和a1的功率⽐b2-a1（为了⽅便，这⾥功率统⼀采⽤对数单位dBm），但是在图中可以看到，b2和a1是不能直接测到的，必须通过功分器在1端⼝的参考接收机通道测出a1’，然后在2端⼝的测量接收机通道测出b2’，因此（（b2’-a1’）和（b2-a1）之间的差值，我们就定义为系统误差。

所谓校准，就是测量⼀组已知器件（即校准件或称标准件），根据仪器接收机实际测试的结果和已知校准件的特性⽐较，联列⽅程组，解出上述的误差项eij，从⽽为后续的测量提供修正。

这⾥需要对校准件做进⼀步说明，在同轴系统中，校准件通常是开路、短路、匹配和直通，但是由于现实中⽆法实现理想的开路、短路、匹配和直通，因此需要正确的标定校准件的“特征数据(characteristicdata)”，例如开路应该表征为⼀个寄⽣电容和⼀段传输线；短路表征为寄⽣电感和⼀段传输线，匹配⼀般表征为⼀个理想50欧姆，现代⽹络分析仪也可以对匹配的不理想性进⾏表征。

如下图所⽰。

⼀般在校准件的附带的存储设备⾥⾯，都以⽂件形式定义，现在⾼端的校准件⼀般都会配备⼀个优盘，⾥⾯存着这套校准件的特征数据（⼀般每套校准件都有⾃⼰的序列号），严格讲每套校准件要和⾃⼰配套的特征数据配合使⽤。

矢量网络分析的校准:SOLT、TRL与Ecal于这些常用的校准类型。

常用的校准技术有三种：SOLT（短路－开路－负载－直通）、TRL（直通－反射－线路）和ECal（电子校准）模块。

在每一种校准技术中，通常又针对特定的测量要求（如宽带频率或晶圆上探测）分成不同的校准方法。

表1中总结了这些常用的校准技术及其各自的主要优势。

网络分析仪中的系统误差探究SOLT校准大多数网络分析仪用户最先熟悉的校准方法是SOLT。

SOLT校准能够提供优异的精度和可重复性。

这种校准方法要求使用短路、开路和负载标准校准件。

如果被测件上有雌雄连接器，还需要分别为雌雄连接提供对应的标准件，连接两个测量平面，形成直通连接。

SOLT校准方法使用12项误差修正模型，其中被测件的正向有6项，反向有6项。

有的SOLT校准套件包含滑动负载，因此可改变路径的线路长度，同时保持恒定的负载阻抗（通常为50Ω或75Ω）。

滑动负载在高频时尤为重要，因为在这种情况下很难实施良好的固定负载。

线路长度的变化会直接成比例地改变电长度，导致测量路径中发生相移。

通过在校准过程中使用几种不同长度的线路和相应的相移，可以更精确地测量网络分析仪的方向性（双向直通SOL 通常称为未知直通。

这种方法允许在遵守一些基本原则的条件下，在校准过程中使用电缆、电路板线轨或Ecal模块作为直通路径。

当处理非插入式设备（具有同性或不兼容的连接器，在校准期间需要使用适配器才能建立直通连接）时，未知直通尤为有用。

该适配器会给校准带来一个误差。

未知直通因为无需使用精密的或经过校准的适配器，并且可以最大限度地减少校准期间的电缆移动，所以非常有用。

它通常比其他需要去除适配器的方法更方便、更精确。

以SOLT为基础的其他校准技术还包括对一个标准校准件进行偏置。

对于波导和。

矢量网络分析仪校准方法实验室特写FeaturedLab矢量网络分析仪校准方法研究ResearchonCalibrationMethodsofVectorNetworkAnalyzers全凌云（中国电子科技集团公司第四十一研究所，山东青岛266555）QuanLing-yun(The41stInstituteofCETC,ShandongQingdao266555)摘要：文章简单介绍了矢量网络分析仪的工作原理和误差修正原理，研究了矢量网络分析仪的校准方法及其适用范围，并探讨了实际校准过程中需要注意的一些问题。

关键词：矢量网络分析仪；误差修正；双端口校准中图分类号：TM935文献标识码：A文章编号：1003-0107(20010）03-0061-03Abstract:Theworkingprincipleanderrorcorrectionprinciplearein troducedbrieflyinthepaper.Calibrationmethodsofvectornetworka nalyzersandtheirapplicabilityarestudied.Somenoteworthyquestio nsduringrealcalibrationarediscussedfinally.Keywords:VectorNetworkAnalyzer;ErrorCorrection;DualPorts CalibrationCLCnumber:TM935Documentcode:AArtecleID:1003-0107(2010)03-0061-031引言矢量网络分析仪是一种高性价比、高性能的智能化测量仪器，它将激励信号源、S参数测试微波电路和幅相接收机有机的结合起来，集中在一个机箱内，集成了现代微波技术、电子技术和计算机技术，使其测量速度、测量精度和智能化程度都达到了很高的水平。

高效、强大的误差修正能力、优良的硬件设备，使矢量网络分析仪能够对微波网络参数进行全面、精确的测量。

第五章：射频矢量网络分析仪的应用程序的实现由第四章的分析可知，要实现这个Ｐｃ机上的应用程序，主要须实现数据处理部分、用户界面、图形显示以及串口通信四个部分。

用户界面包括所有的控制项的编写，包括菜单、各种控件的编写；数据处理包括将接受的数据转换为所需格式和各种参数计算的算法；图形显示主要包括ｓ参数幅度信息／相位信息以及Ｓｍｉｔｈ圆图的显示；通信部分主要是上位机的程序的编写。

对于下位机Ｐ８９Ｃ５１单片机需要接受并上传Ａ／Ｄ转换的数据，实现与计算机串口通信。

５．１用户界面的编写５．１．１用户界面由图４．６用户界面的设计，可见编写该界面主要是编写菜单、用户设置部分着两个部分。

图形及相应的数据信息的显示在后续的图形显示一节详细讨论。

用户界面是用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０的ＭＦＣ类库编写的。

基本要实现的界面如图５—３所示，需要编写校准菜单和测量菜单，分别如图５－１和５－２所示。

图５－３用户界面ｍ＿Ｏｐｅｎｃｏｍ．ＥｎａｂｌｅＷｉｎｄｏｗ（ＦＡＬＳＥ）：／／禁用打开按钮图５－６添加按钮控件的对象３）ＣＥｄｉｔ类的使用在图５－３中的频率范围的输入是通过编辑控件实现的，显示Ｑ、Ｉ相差也是通过其实现的。

编辑控件的使用同按钮控件相似，这里不再赘述。

编辑控件也需要在ＭＦｃＣｌａｓｓＷｉｚａｒｄ中添加变量，编辑控件的变量和ＩＤ对应这图５—３中的起始频率输入，获得用户输入的文本，须调用ＣＥｄｉｔ类的成员函数ＧｅｔＷｉｎｄｏｗＴｅｘｔ（ＣＳｔｒｉｎｇｓ），该函数的作用是将从控件中获得文本放在字符串ｓ中，ＣＳｔｒｉｎｇ是字符串类，在后面几节会说明。

实现代码：ｍ＿Ｓｔａｒｔｆ．ＧｅｔＷｉｎｄｏｗＴｅｘｔ（ＣＳｔｒｉｎｇｓ）；当然ＣＥｄｉｔ类还有许多成员函数，可以实现很多功能，如获取输入文本的字符串长度的函数ＧｅｔＬｅｎｇｔｈＯ等。

这些常用的ＭＦＣ类见相关书籍［４０］’［４４］。

５．２数据处理数据处理模块是整个软件的关键部分。

从串口采集上来的数据为经过ＡＤ转换的数字信号，以５ｖ为ＡＤＣ芯片ＴＬＣ５４９的参考电平，则从ＡＤ８３０２出来的０—１．８Ｖ的直流电压即为十六进制的ＯＯＨ－５ＣＨ，必须先将其转换为０—１．８Ｖ表示方式。

矢量网络分析仪原理及其使用本文阐述了矢量网络分析仪的基本原理和结构组成，探讨了矢量网络分析仪误差来源，二端口误差模型和误差修正方法，并简要介绍了典型元器件的测试方法及测试中需要注意的细节。

1引言矢量网络分析仪是功能强大的一种网络分析仪，是微波电路设计和测试工程师必不可少的测量仪器。

在我所科研生产中起着非常重要的作用，我室现有两台矢量网络分析仪，一台是安立37347A、一台是安捷伦E8363C。

主要用于测量放大器、天线、微波元器件(电缆、滤波器、分路器、开关、接插件)参数的测试验证。

进行可靠的网络测量必须深刻理解网络分析仪和被测件的特性，本文将探讨矢量网络分析仪的基本原理、结构组成、误差修正、校准原理和常用元器件特性的测量。

2测量原理及结构组成网络分析仪有标量网络分析仪和矢量网络分析仪之分。

标量网络分析仪只能测量网络的幅频特性，而矢量网络分析仪可同时测量被测网络的幅度信息和相位信息。

通过测量被测网络（被测件）对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来表征被测网络的特性。

2.1结构组成矢量网络分析仪一般由激励源、两个测试端口（含信号分离部件）、高接收灵敏度的调谐接收机、用于计算和观察结果的处理器和显示器组成。

矢量网络分析仪是一种高集成度的测量仪器，所需的外部配置较少，主要是各种校准器，包括开路器、短路器、匹配负载、转接电缆以及连接被测件所需的转换装置。

S21 正向传输参数S12 反向传输参数Port 1 Port 2 a1 b2 a2 b1 S11 正向反射参数S22 反向反射参数被测件• S11= b1/a1 • S21= b2/a1 • S22= b2/a2 • S12= b1/a2 • a1，b1，a2，b2分别是入射信号和出射信号，可以看出S参数是两个信号的比值。

• 此项比值包括幅度和相S21 正向传输参数S12 反向传输参数Port 1 Port 2 a1 b2 a2 b1 S11 正向反射参数S22 反向反射参数被测件• S11= b1/a1 • S21= b2/a1 • S22= b2/a2 • S12= b1/a2 • a1，b1，a2，b2分别是入射信号和出射信号，可以看出S参数是两个信号的比值。