矢量网络分析仪的校准技术

VNA使用方法:矢量网络分析仪校
是不是每次测量一个新的项目前都必须做校准?
这个是不一定需要的，尽量将每次校准的state存入VNA，名字最好为校准状态，例如频率范围，输入激励功率等。

如果有新的测试项目，但是它的测试条件和已有状态相似，且load state后，检查校准状态良好，就可用使用以前的校准状态，而不需要重新校准。

将校准state保存并调用的好处在于：CalibraTIon Kit也是有使用寿命的，多次的校准，会是的校准件多次和校准电缆接触，可能污染校准件，使得校准件特性发生改变，影响下一次校准。

尽量养成如下习惯：将网络分析仪的port不用的时候加上防尘套;对测试电缆进行标号，使得VNA每个port尽可能固定连接某个电缆;对测试电缆不用时，也需要加上防尘套;尽量不用很脏的测试电缆等。

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。

vna校准的原理矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，VNA）是一种用于测量和分析微波和射频信号的仪器。

VNA的准确性和可靠性对于高频电子设备的设计、制造和维护具有重要意义。

而VNA校准则是确保VNA测量结果的准确性和可重复性的关键步骤之一。

VNA校准的原理是基于对仪器的内部参考平面和外部加载网络的测量和比对。

校准过程主要分为以下几个步骤：首先，VNA进行内部参考平面的校准。

内部参考平面是VNA的内部标准，用于将待测器件与VNA进行匹配。

常见的内部参考平面有标准开路、短路和负载。

通过连接这些参考标准，VNA可以确定其内部参考平面上的反射系数，并根据反射系数对测量结果进行修正。

其次，VNA进行外部加载网络的校准。

外部加载网络是指用于校准待测器件的网络，可以是阻抗匹配器、衰减器等。

校准前，VNA会对加载网络进行测量，获取其响应参数，例如反射系数或传输系数。

然后，VNA根据加载网络的响应参数对测量结果进行修正，以消除外部加载网络对测量结果的影响。

最后，VNA进行待测器件的测量。

在进行待测器件的测量前，需要确保内部参考平面和外部加载网络的校准状态正常。

VNA会通过发送信号并测量其在待测器件上的反射和传输特性，从而得到待测器件的S参数（散射参数）。

根据校准过程中获取的内部参考平面和外部加载网络的响应参数，VNA会对测量结果进行修正，以提供准确的S参数分析结果。

总结起来，VNA校准的原理是通过测量和比对内部参考平面和外部加载网络的响应参数，对待测器件的测量结果进行修正，以提高测量的准确性和可靠性。

这个过程确保了VNA的测量结果在不同实验条件下的一致性，为高频电子设备的研发和维护提供了可靠的数据支持。

矢量网络分析仪的使用——实验报告矢量网络分析仪实验报告一、实验内容单端口：测量Open，Short，Load校准件的三组参数，分别进行单端口的校准。

a.设置测量参数1)预设：preset OK2)选择测试参数S11：Meas->S11;3)设置数据显示格式为对数幅度格式：Format->LogMag;4)设置频率范围：Start->1.5GHz，Stop->2.5GHz（面板键盘上“ G”代表GHz，“ M”代表MHz，“ k”代表kHz；5)设置扫描点数：Sweep Setup->Points->101->x1（或”Enter”键或按下大按钮）；6)设置信号源扫描功率：Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off（隐藏设置窗）。

b.单端口校准与测量1)设置校准件型号：Cal->Cal Kit->85032F（或自定义/user）（F指femal母头校准件，M指male公头校准件）；2)Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->Set All->Open(m/f),返回到Specify CLSs->Short->Set ALL->Short(m/f)；3)选择单端口校准并选择校准端口：Cal-Calibrate->1-Port Cal->SelectPort->1（端口1 的校准，端口2也可如此操作）；4)把Open校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端），点击Open，校准提示（嘀的响声）后完成Open校准件的测量；得到的结果如Fig 1：单口Open校准件测量5)把Short校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端），点击Short，校准提示（嘀的响声）后完成Short校准件的测量；得到的结果如Fig 2：单口Short校准件测量6)把Load校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端），点击Load，校准提示（嘀的响声）后完成Load校准件的测量；得到的结果如Fig 3：单口Load校准件测量c.双端口校准与测量1)在单端口校准完成后，直接进行双端口的校准，不能按Preset按钮，否则要重新选择校准件进行校准；2)选择二端口校准：Cal->Calibrate->2-Port Cal；3)点击Reflect，进入界面后，在1端口和2端口分别接入Open,Short,Load三种校准件，每接入一个校准件后，点击相应选项完成校准。

理论算法2021.07矢量网络分析仪反射测量误差分析与修正赵苏宇，朱伟(中电科仪器仪表有限公司，山东青岛，266555 )摘要：本文介绍了定向耦合器在矢量网络分析仪反射测量中的作用，分析了定向耦合器导致方向性误差的原因：耦合端出现的信号中包含有泄漏过去的非理想信号，在定向耦合器的耦合端口是被测件反射的信号，是理想的被测信号,但实 际的定向耦合器并不理想，一小部分信号在经被测件反射之前便泄漏到了耦合端口。

耦合端口的信号中包含有泄漏过去 的非理想信号，从而给被测件的反射测量引入了误差。

文中给出了单端口误差模型以及误差修正的方法,并以某型手持式单端口矢量网络分析仪为例给出了经误差修正后测量精度的提升效果。

关键词：矢量网络分析仪；有效方向性；定向耦合器；误差模型Analysis and correction of reflection measurement error of vectornetwork analyzerZhao Suyu, Zhu Wei(CETC Insttumenta/tion Co., Ltd., Qingdao Shandong, 266555)Abstract ： This paper introduces the function of directional coupler in the reflection measurement of vector network analyzer, and analyzes the causes of directional error caused by directional coupler: the signal a/t the coupling end contains the non ideal signal leaked in the past, and the signal a/t the coupling port of directional coupler is the signal reflected by the measured device, which is the ideal signal to be measured, but the actual directional coupler is not ideal, A small part of the signal is leaked to the coupling port before it is reflected by the object. The signal of the coupling port contains the non ideal signal which leaks in the past, which leads to the error of the reflection measurement. In this paper, the single port error model and the method of error correction are given, and the improvemerrt effect of measurement accuracy after error correction is given by taking a handheld single port vector network analyzer as an example.Keywords : vector network analyzer; effective directivity; directional coupler; error model0引言矢量网络分析仪是射频微波领域科研、生产、日常维护最为常用的仪器之一，可以进行被测件正反向s 参数的测试,手持式单端口矢量网络分析仪是其中一种产品形态。

矢量网络分析仪校准方法与误差分析摘要：矢量网络分析仪测量存在的误差主要在于随机误差、漂移误差、系统误差等方面，根据漂移误差以及随机误差出现的原因，提出了控制误差的措施，然后在分析系统误差机理的前提下，提出如何校准测量，以此提升测量准确度，希望对相关研究带来帮助。

关键词：矢量网络分析仪；校准方法；误差矢量网络分析仪可以对测量器件的相持特性、幅频特性进行分析，是射频工程中应用最广泛，也最为复杂的测量仪器，能够测量微波器件阻抗、差损反射系数、耦合度、方向性。

矢量网络分析仪是一种微波测量和射频领域尖端的测量仪器，即使使用最为先进的矢量网络分析仪器，在实际测量中依然存在误差矢量网络分析仪，误差主要在于随机误差、漂移误差、系统误差。

初学者使用网络分析仪测量过程中由于缺乏全面认识导致误差控制不佳，影响了测量质量。

一、测量误差（一）漂移误差漂移误差主要是测量校准之后，仪器或者测量系统性能出现变化。

矢量网络分析仪漂移误差在于内部相互连接电缆热膨胀特性以及微波变频器变换稳定性所致，维持校准准确度时间与测量环境下的测量系统漂移率有关。

一般情况下，分析仪充分预热以及提供热稳定的环境温度可以有效减少漂移误差，漂移误差能够通过重新校准，达到消除目标[1]。

（二）随机误差随机误差不能通过误差修正进行消除，不过可以通过有关措施将校准精确度影响因素加以控制，矢量网络分析仪随机误差主要和仪器噪声误差，电缆与连接器重复误差，开关重复误差有关，具体说来：1仪器噪声误差噪声是矢量网络分析仪组件当中出现的电扰动，比如接收机宽带引入的低电平造成，再如内部本振源本噪声以及相位噪声导致的噪声数据抖动。

噪声误差通常要采取多种措施加以控制，比如提升源端口信号功率、降低中频带宽或者多次测量扫描。

2开关重复性误差在矢量网络分析仪当中，使用转换源衰减器设置机械射频开关。

在机械射频开关动作之后，触点闭合和上次闭合存在差异，这种情况出现时就会造成开关重复性误差，进而对测量精确度造成影响。

《JJF1495—2014矢量网络分析仪校准规范》分析和难点解决作者：陈胜裴炎花钟志忠来源：《无线互联科技》2017年第12期摘要：《JJF1495-2014 矢量网络分析仪校准规范》是全国无线电计量技术委员会发布的解决网络分析仪计量校准的技术依据，文章分析了该规范的校准方法，发现一些难点问题，并提出了解决方法。

关键词：矢量网络分析仪；校准规范；难点网络分析仪，是一种通过在宽频带内进行微波器件网络参数测量的一种仪器，工作方式主要是扫频测量单端口和多端口器件的复数散射参数，并可换算成其他网络参数，如衰减、电压驻波比、阻抗、相移和群时延等。

网络分析仪通常是由信号发生单元、信号分离单元、接收机单元、数字控制及显示部分组成，一般采用测量复数入射电压与复数出射电压比的方法，计算散射参数。

被测参数通过仪器内嵌计算系统控制，进行系统误差的修正和转换。

1 校准规范分析和难点解决网络分析仪一般可分为矢量网络分析仪和标量网络分析仪。

《JJF1495—2014矢量网络分析仪校准规范》（以下简称规范）是全国无线电计量技术委员会针对矢量网络分析仪的校准发布的国家规范。

根据工作经验，我们对该规程的校准项目进行了一些分析和研究。

规范按照JJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》的要求编写，内容基本包括了矢量网络分析仪各种特性参数的计量。

校准项目共有9项，其项目如表1所示。

对校准项目类型进行分析，可以分成4个模块：（1）网络分析仪的外观和正常性的检查；（2）网络分析仪的内部信号源的量值校准；（3）接收机功能的量值校准；（4）总体量和校准件的校准。

下面对这几个类型模块逐个分析。

1.1 外观及工作正常性检查外观及工作正常性检查，这是在校准中最基础的步骤。

矢网的结构完整性、无影响正常工作的机械损伤、电源电压、接口端面的清洁等，是校准工作开始前要确认的项目。

部分实验室在证书上注重测试数据，功能性检查在证书中没有体现，这可能是两个原因导致的：（1）对非数据性的内容不够重视；（2）实际已经做了工作，确认了仪器的正常性，但证书没有这个项目记录。

使用网络分析仪进行波导校准件设置指南
 概述
 作为射频和微波测试的重要接插件和端口的类型，波导的应用领域十分广泛。

在矢量网络分析仪的测试应用当中，波导接口，尤其是矩形波导类型是常见接口之一。

 矢量网络分析仪的校准，是保证测试准确度的前提和必要条件。

本文主要阐述罗德与施瓦茨（R&S）矢量网络分析仪，在应用波导端口时，校准件参数的导入方法以及校准中的注意事项。

 矩形波导
 矩形波导的截止频率fc＝149.9/a （GHz）
 常见矩形波导参数。