[发明专利]基于10项误差模型的二端口矢量网络分析仪校准方法

说明书

技术领域

发明涉及一种基于10项误差模型的二端口矢量网络分析仪校准方法，属于矢量网络分析仪的校准方法。

背景技术

众所周知，校准是测试测量过程中必不可少的环节，而矢量网络分析仪(VNA)作为精密的微波测量仪器，需要一种专门的校准算法。

在射频电路的设计和调试过程中，通常采用矢量网络分析仪对网络参数进行精确测量。矢量网络分析仪是微波/射频研究、开发中使用最广泛的测量仪器，校准则是矢量网络分析仪中的关键技术之一[1]。由于任何的测量装置都不可能是理想的，特别是网络分析仪通常都工作在几十MHz到几十GHz的频率范围内，测量装置不可能在如此宽的频率范围内都具有理想的性能和良好的一致性，这些性能上的非理想和非一致性都将导致测量误差。而一味地追求硬件性能上的改进，一方面会造成设计难度的大大增加，极大地增加设计人员的工作量，另一方面也将使得仪器成本显著提高，增加用户的经济负担。因此，一个最理想的解决方案就是容忍测量装置硬件性能上的非理想和非一致性，即允许直接的测量结果存在误差，而通过适当的算法求解出各误差并对测量结果进行修正，从而获得准确的测量结果。可以毫不夸张地说，如果没有完善的校准和误差修正技术，就没有现代的网络分析仪。

在研究二端口矢量网络分析仪(Vector network analyzer，VNA)时，一般采用经典的10项误差模型和8项误差模型[2]。校准三通道的二端口VNA通常要求按照10项误差模型分析，测量待测件(Device Under Test，DUT)之前必须通过校准算法对VNA中的系统误差进行计算。短路-开路-匹配-直通(Short-Open-Load-Thru，SOLT)算法是最为常见的一种，但是，这类算法要求所有校准件特性已知，并且不随时间变化，增大了校准件加工难度和测试成本。尽管选择10项误差模型较8项误差模型更加准确[3][4]，但是校准件的选择相对严格，校准过程往往繁琐，也没有类似针对8项误差模型的自校准算法[5][6]。

参考文献：

[1]Rumiantsev A，Ridler N.VNA calibration[J].IEEE Microwave Magazine，2008，9(3)：86-99.

[2]Rytting D.：‘Network analyzer error models and calibration methods’，RF&Microwave Measurement for Wireless Application(ARFTG/NIST Short Course Notes)，1996

[3]Marks R B.Formulations of the basic vector network analyzer error model including switch-terms[J]，in Proc.50th ARFTG Microwave Measurements Conf.-Fall，1997，pp.115-126.

[4]Vandenberghe S，Schreurs D，Carchon G，Nauwelaers B，De Raedt W.Identifying Error-Box Parameters from the Twelve-Term Vector Network Analyzer Error Model[J]，in Proc.60th ARFTG Microwave Measurement Conf-Fall，2002，pp.157-165.

[5]Eul H J，Schick B.A generalized theory and new calibration procedures for network analyzer self-calibration[J]，EEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，1991，39(4)：724-731.

[6]Ferrero A，Pisani U.Two-Port Network Analyzer Calibration Using an Unknown‘Thru’[J]IEEE Microwave and Guided Wave Letters，1992，2(12)：505-506.

发明内容

本发明目的是为降低测试成本、提高校准效率提供一种基于10项误差模型的二端口矢量网络分析仪校准方法。