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TRL微波器材丈量去嵌入校准–原理详解

该教程是本人2012年跟安捷伦工程师讨论微波器件去嵌入技术时准备的,当时讨论主题如何解决TRL去嵌入算法频率限制问题(已申请专利),现在摘取其中TRL算

前语:该教程是自己2012年跟安捷伦工程师评论微波器材去嵌入技能时预备的,其时评论主题怎么处理TRL去嵌入算法频率约束问题(已申请专利),现在摘取其间TRL算法原理部分,重新整理与我们共享。

微波丈量中常用的校准办法有两种:

· SOLT校准,即短路-开路-负载-直通校准,适用同轴接头丈量,如衰减器、低噪放等。经过丈量1个传输标准件和3个反射标准件批改12项差错模型。

· TRL校准,即直通-反射-延时校准,适用非同轴接头丈量,如微带线、共面波导等。经过丈量2个传输标准件和1个反射标准件来决议8项差错模型。

比较SOTL 而言,TRL因为校准件制形成本低、校准精度高级长处而得到广泛的使用。下面首要对TRL校准算法进行介绍。

(1) 校准件和丈量件

一套完好的TRL校准设备包括三个校准件和一个丈量夹具,图中DUT表明待测件(device under test)。

需求指出的是,直通校准件包括的传输线与加载有DUT 夹具的传输线等长,延时校准件包括的传输线比直通校准件包括的传输线要长,长度记为l,反射件包括的传输线与直通件包括的传输件等长,特别的,反射校准件一般是经过传输线结尾开路或短路完结。

因为加载DUT的夹具不只包括同轴到传输线的接口转化,还包括必定长度的传输线,实践测验时有必要考虑这两部分对测验成果的影响。

(2) 差错模型

为扣除夹具带来的影响,需选用准确的差错模型对夹具的频率特性进行描绘。从电路加载的视点来看,直通、延时和反射校准件能够看做DUT别离是长度为零的传输线、长度为l的传输线以及特定阻抗的集总器材(并联或串联接入传输线)时的特别夹具,能够用S参数别离表明如下

聪明的读者或许现已猜到,经过丈量三个校准件的S参数,大约能够反推出夹具中除掉DUT的剩下部分频率响应吧。

Bingo!考虑到夹具与DUT 部分彼此级联,为便利推导,特将S参数转化为T参数对夹具各部分进行表征。如下图所示,TRL校准的差错模型包括a, b, c, r, α, β, ε, ρ 八个参数。

记丈量参阅面和校准参阅面之间包括的夹具部别离离为Fixture A 和Fixture B,其间丈量参阅面坐落VNA 线缆同轴接口与夹具相连的方位(虚线表明),校准参阅面坐落DUT 的两头(点划线表明),可将校准件和夹具的组成部别离离列表如下

依据微波网络理论,加载有DUT 夹具的丈量参数满意

经过矩阵运算不难得到:

能够看出,尽管差错模型中包括八个参数,但rρ 可合并为一个变量求解,因而仅需七个量就能够完结夹具的去嵌入运算,下面详细介绍经过三次丈量确认七个未知量的进程。

(3) 校准进程

第一步: 展开四次丈量,得到三个校准件的S参数和待测件夹具S参数

第二步,将S参数转化为T参数

第三步,使用直通、延时校准件T参数进行部分求解

第四步,弥补反射校准件T参数进行彻底求解

第五步,将T参数转化为S参数

鉴于篇幅有限,第三步和第四步的详细推导进程就不在这里给出,里边首要触及到两次方程根的判别,别离于同轴到传输线的转化以及反射校准件的终端负载特性有关,详细能够参阅以下教程(大众号文章2017-02-01,TRL微波器材丈量去嵌入校准–夹具规划),假如我们真的想要把握TRL校准技能,有必要要自己手动进行公式推导(没有想得那么费事,仅触及根本微波电路和高级数学知识)。

(4) 注意事项

· 直通线和延时线之间刺进相位差须在20度至160之间,不然,简单形成丈量相位含糊。最优相位差值一般取90度。

· 两反射标准件终端的反射系数有必要相同,最好接近于1。

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