射频传播信道测量中矢量网络分析仪的校准

进行准确的测量十分困难。本实验方案有助于建立良好的测量规范。遵循本操作规程后，矢量网络分析仪将能够精确地对射频器件和系统进行调试与表征。

VNAs 是测量射频器件或系统的最准确方法。该技术背后的理论已十分成熟，遵循本方案将获得一致且可重复的结果。演示该操作流程的是我实验室的同事 Savio Tran。

在开始测量之前，收集传播测量系统的所有组件，包括电缆、放大器、滤波器、被测器件以及其他相关组件。请注意，本校准将使用带有可插入端口的母头标准件，以容纳电缆上的公头端口。在测量开始前至少半小时，打开矢量网络分析仪（VNA），并按下预设按钮。

目视检查所有电缆和连接器是否存在磨损的明显迹象，例如划痕、凹痕以及连接螺纹不完整，并清洁所有设备和电缆端部的连接器。在连接之前，将矢量网络分析仪（VNA）电缆与端口一、端口二以及被测器件对齐，并用手拧紧已连接的电缆。如果感觉不到明显阻力，则使用扭矩为12英寸·磅的扭矩扳手拧紧N型连接。

设置矢量网络分析仪（VNA）频率范围时，打开激励菜单并选择频率。将起始频率设为 1,700 兆赫兹，终止频率设为 1,900 兆赫兹。为设置测量类型，选择响应、测量和 S21。

设置和调整端口功率时，选择激励、功率、功率，然后将端口功率调节至0 dBm。设置和调整扫描参数时，选择激励、扫描和扫描设置，选择步进扫描模式，并将驻留时间设置为0微秒。

设置和调整平均模式时，选择“响应”和“平均”，并将中频带宽设置为1 kHz。设置显示数据格式时，选择“响应”、“格式”和“对数幅度”。然后选择“激励”、“扫描”、“点数”和“1601”，以设置显示轨迹中的数据点数量。

要执行手动校准，请依次选择响应、校准、开始校准、校准向导和非引导式校准。在校准类型选择中，选择双端口短路-开路-负载-直通，并选择相应的校准套件，以确保该特定校准套件中各标准件的准确数值已知。然后点击下一步。

将一个开路校准标准件连接到连接在1号端口的电缆上，并将一个短路校准标准件连接到连接在2号端口的电缆上。要对连接在1号端口的开路标准件进行测量，请选择“开路”并输入N50母头开路。此时将出现一条轨迹。

要测量二号端口上连接的短路负载，请选择“短路”并输入 N50 母头短路负载。此时将出现一条轨迹。完成第二次测量后，交换两个端口之间的校准标准件。

在1号端口，选择短路，输入N50母头短路，以测量1号端口的短路状态。此时将出现一条轨迹。为测量2号端口的开路状态，在2号端口选择开路，并输入N50母头开路。

接下来，将第一端口的短路器替换为宽带负载。在第一端口处，选择负载并输入 N50 宽带负载，以测量第一端口上的负载。此时将出现一条轨迹。

测量完成后，取下二端口的开路器和一端口的宽带负载，将一端口的宽带负载转移到二端口。将原二端口的开路器放置到一端口，以防止信号泄漏。在二端口处，选择负载并输入 N50 宽带负载。

将出现一条轨迹。在连接到端口一和端口二的电缆之间插入直通校准标准件，然后选择“直通”以测量该直通校准标准件。将出现多条轨迹。

当所有标准项上方均出现对勾后，选择“下一步”并以用户 CalSet 身份保存。然后输入校准名称并点击保存。为检查校准结果，将一个无明显磨损痕迹的直通转接头连接至一端口与二端口之间的电缆上，选择响应、量程、量程，并将每格设为 0.1 分贝。

为了测量直通器件的插入损耗，选择激励菜单、触发和单次扫描。在整个频率范围内将显示一次扫描曲线。直通器件检测完成后，选择响应、量程和量程重置，将每格的数值恢复至10分贝。

测量S11时，选择激励菜单、触发和单次，然后选择响应、测量和S11。为测量组件和系统损耗，首先将待测器件连接至矢量网络分析仪（VNA），然后选择响应、测量和S21。为测量待测器件，选择激励菜单、触发和单次，然后选择文件并保存数据为显示轨迹格式的迹线文件。

将示波器的范围设置为显示的轨迹，格式设置为显示的格式，并选择 CSV 或 s2p 格式的文件类型以保存双端口 S 参数。为了检查和分析带通滤波器的测试结果，选择标记分析、标记搜索和最大值，以确定滤波器的插入损耗。选择标记分析、标记、标记，并将标记一的激励频率设置为 1,802 兆赫兹，以设定被测滤波器的中心频率。

从下拉菜单中选择标记二并勾选“开启”复选框，调节旋钮将标记频率降低至比中心频率处测得的损耗低 3 分贝的位置。选择参考并勾选“开启”复选框。然后选择标记三，勾选“开启”复选框，并勾选“差值标记”复选框。

然后将第三个标记的刺激设置为 delta 3 最接近零的点。滤波器的 3 分贝带宽将由 delta 3 显示。如果未选择手动校准，请选择电子校准选项，并将电子校准套件连接至端口一和端口二之间的电缆。

选择响应、校准、开始校准、校准向导，然后使用电子校准。选择双端口电子校准以及相应的模块和特征参数，点击下一步。然后点击测量，以测量校准标准件。

校准结束后，单击“另存为用户 CalSet”以保存校准数据。在此代表性分析中，根据制造商的技术规格对滤波器进行了测量。如图所示，测定了插入损耗以及三个分贝点。

这是一个已损坏的10分贝衰减器的测量结果，测得值为负22.70分贝。作为对比，本图中可观察到一个正常10分贝衰减器的测量结果。请注意，该正常衰减器在整个1,700至1,900兆赫带宽范围内的测量值均处于负9.5至负10.5分贝的标称范围内。

电缆损耗是射频测量中经常进行的另一项重要测量。例如，在本次分析中，测得在 1,750 兆赫频率下的损耗为负 1.88 分贝。在继续进行测量之前，务必确保已完成良好的校准，并在测量器件后，通过规格说明书核对测量参数。

在工作台上使用良好的测量实践操作矢量网络分析仪（VNA），可确保在其他设备及复杂环境中获得可靠且准确的测量结果。