R&S®ESSENTIALS | Fondamenti degli analizzatori di reti vettoriali e di spettro
Metodi e standard di calibrazione di un VNA
Paul Denisowski, Product Management Engineer
R&S®ESSENTIALS | Fondamenti degli analizzatori di reti vettoriali e di spettro
Paul Denisowski, Product Management Engineer
La calibrazione di una misura è il processo di eliminazione degli errori sistematici da un sistema di misura. Collegando degli standard di calibrazione appositamente progettati al piano di riferimento - il punto in cui verrà collegato il dispositivo in prova (DUT) - i VNA quantificano l'influenza di adattatori e connessioni di test per correggere le successive misure.
Gli errori sono insiti in qualsiasi sistema di misura, e i VNA non fanno eccezione. Questi errori rientrano in tre categorie principali:
Mentre la deriva e gli errori casuali possono essere ridotti al minimo solo attraverso il controllo ambientale e le buone pratiche, gli errori sistematici possono essere eliminati quasi completamente attraverso la calibrazione.
È importante notare che la calibrazione delle misure non è la stessa cosa della calibrazione degli strumenti, con la quale si verifica che uno strumento funzioni secondo le sue specifiche. La calibrazione dello strumento viene eseguita periodicamente da un centro di assistenza, mentre la calibrazione delle misure viene eseguita dall'utente ogni volta che vengono effettuate tali misure.
La calibrazione di un VNA si basa su standard di calibrazione, che sono terminatori o accoppiatori con risposte in termini di ampiezza e fase esattamente conosciute. Vengono utilizzati durante il processo di calibrazione per quantificare e correggere gli errori causati dal VNA e dal sistema di test.
Questi standard vengono generalmente forniti come parte di un kit di calibrazione e i dati per ogni standard sono memorizzati in file di definizione del kit di calibrazione, che spesso sono precaricati sul VNA o possono essere importati.
Esistono quattro standard comuni:
La calibrazione tramite standard può essere suddivisa in calibrazione manuale e calibrazione automatica.
Nella calibrazione manuale, ogni standard viene collegato e scollegato manualmente al piano di riferimento nella sequenza corretta. Questo metodo è accurato ma richiede molto tempo ed è soggetto ad errori da parte dell'operatore.
Nella calibrazione automatica o autocal, gli standard sono incorporati in una unità di autocalibrazione, che è controllata dal VNA. L'unità commuta automaticamente gli standard nei punti appropriati della routine, accelerando notevolmente il processo e riducendo gli errori umani. Questo procedimento è particolarmente vantaggioso per i sistemi multiporta, dove la calibrazione manuale può richiedere molto lavoro.
I tipi di calibrazione nell'analisi delle reti vettoriali determinano gli standard specifici utilizzati e il processo di collegamento degli stessi durante la routine di calibrazione.
La calibrazione a una porta viene utilizzata per le misure di riflessione e può essere classificata in due tipologie principali:
La calibrazione a due porte viene utilizzata per le misure della trasmissione e comporta procedure più complesse per tenere conto dei termini di errore che interessano entrambe le porte. Esistono tre tipi principali di calibrazione a due porte:
Anche in questo caso, la calibrazione completa a due porte può essere suddivisa in due tipologie:
Il metodo TOSM è quello standard e maggiormente utilizzato per la calibrazione completa a due porte. Il processo prevede l'esecuzione di una calibrazione a due porte (a circuito aperto, corto e adattato) su entrambe le porte, quindi il collegamento di uno standard passante tra le due porte e la misura in entrambe le direzioni - in totale sono necessarie otto scansioni. Questo metodo consente di eseguire misure accurate e precise di tutti i parametri S; a causa del collegamento di più standard, tuttavia, può richiedere molto tempo e lavoro.
Il metodo UOSM è una variante del TOSM, in cui lo standard a circuito passante conosciuto è sostituito da un accoppiatore sconosciuto, (U, Unknown Through), che deve avere caratteristiche simmetriche in entrambe le direzioni. È particolarmente utile quando il DUT ha diversi tipi di connettore (ad esempio, SMA su un'estremità e tipo N sull'altra) e fornisce un'alternativa pratica nelle situazioni in cui non è disponibile uno standard a circuito passante.
Riassunto
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