射频阻抗测量系列——之一

精确精密精妙

校准

刚刚开始使用矢量网络分析仪的时候，我一直不明白，为什么每次使用都需要校准？安捷伦的仪器难道不准吗？不知道初学射频的人是否也有类似想法。其实这个校准不是我们通常所认为的校准，这是由于射频测量的特殊性造成的：

一、射频阻抗经过传输线之后会变化

大家知道，射频信号的传输除了使用波导之外，最常用的就是同轴线（或微带线），称为传输线，从被测件到仪器之间，或长或短都需要有一段传输线的。被测件的阻抗经过传输线之后，阻抗就变了。如果不校准，仪器测到的阻抗就不是真实的阻抗了。

经过校准之后，仪器就会自动将这段传输线造成的阻抗的变化补偿进去。所以实际上校准就是补偿不同的传输线，如果每次都是用同样一根电缆，那么就可以把校准数据存下来，下次直接调用就可以了，不需每次校准。

二、如果不校准，是否就无法测量了

如果没有经过校准，肯定是无法测量阻抗的，但是可以粗略测量驻波或者说回波反射损耗（|S11|）。如果是理想的传输线，一个被测件经过传输线之后，阻抗虽然变了，但是反射的绝对值并没有变，也就是驻波是没有变的，相位信息未知。从史密斯原图上来看，被测件的那个点，只是围绕圆心在转动，但是到圆心的距离并没有改变，也就是反射系数并没有改变。

但是，实际的电缆不可能是理想传输线，其特征阻抗也一定会有误差，在加上连接器等的误差，那么实际通过电缆测到的驻波也会有误差，所以只能是粗略测量。

下面我们实测一个75欧姆的电阻。被测件是焊接在SMA-JE的座上面的75欧姆电阻（实际是两个150欧姆电阻并联），直接接到仪器端口上测量，测量频率是100MHz，可以看到，测到的结果电阻分量是75.22欧姆，有0.158欧的微小的电抗分量，驻波1.504。如下图：

我们再通过一段同轴电缆测量这个电阻，电阻分量和电抗分量完全变了，但是驻波测量结果还好，1.479，基本接近上一次的测量结果：

我们用校准件校准后，测量的结果，电阻分量75.49欧姆，电抗分量0.555，驻波1.510。可以看到，校准后的测量结果基本与在仪器的端口上直接测量的比较接近，但是由于传输线，接头的不理想，还是有一点误差，不过这个误差已经很小了。驻波的误差只有0.006。

当然，从上述测量也可以看出，测量时，尽量使用高质量的同轴电缆，且电缆尽量短，这样的测量结果精度更有保证。

结论：阻抗分析仪测量时，如果使用了同轴电缆连接，不经过校准，是不可能精确测量射频阻抗的。

精确精密精妙

lufeifeionly 发表于 2016-9-9 18:29
难怪工程师要教我们怎样校准

是啊