掌握矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）的校準(zhǔn)是精準(zhǔn)測試的前提，尤其在大功率器件測量中更需謹慎操作。測量系統(tǒng)中加入預(yù)放大器或衰減器會帶來校準(zhǔn)挑戰(zhàn)：預(yù)放大器可能導(dǎo)致校準(zhǔn)件進入壓縮區(qū)甚至損壞；增加衰減器雖提升功率耐受能力，卻會引入噪聲，影響校準(zhǔn)精度。

為避免損壞校準(zhǔn)件，可在校準(zhǔn)前移除預(yù)放大器或增大激勵源衰減。若預(yù)放大器和衰減器位于射頻源與參考耦合器之間，校準(zhǔn)后重新接入不會影響S參數(shù)和功率測量精度（得益于8項誤差模型），但會影響激勵源的功率精度。

若在被測器件（DUT）與VNA端口間加入阻抗調(diào)諧器，校準(zhǔn)前必須將其移除。其影響需通過外部軟件建模，并采用去嵌入法消除，再進行負載牽引測量。

網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)包括三個部分: 矢量校準(zhǔn)，相位校準(zhǔn)和功率校準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)分析儀的自動校準(zhǔn)引導(dǎo)程序會告訴用戶一步步地完成這些校準(zhǔn)。

矢量校準(zhǔn)

在進行矢量校準(zhǔn)之前，用戶需要先設(shè)定校準(zhǔn)信號的功率。

在假設(shè)網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量裝置沒有做調(diào)整改動的情況下，校準(zhǔn)信號功率的設(shè)定是 設(shè)定網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量端口上的信號的功率。任何接入到射頻信號路徑中的預(yù)放 大器和衰減器都會改變測量系統(tǒng)測量端口上的信號的功率，在計算真正的校準(zhǔn)功率的時候必須要考慮到這一點。

當(dāng)使用電子校準(zhǔn)件(ECal)的時候，請謹記，如果校準(zhǔn)信號的功率低于-18dBm 的話，電子校準(zhǔn)件不能進行“自適應(yīng)調(diào)整”。

當(dāng)使用SOLT 機械校準(zhǔn)件(N 型接頭、APC-7 型接頭、3.5 毫米接頭或2.4 毫米接頭) 進行校準(zhǔn)的時候，由于負載校準(zhǔn)件所能承受的功率有限，最大校準(zhǔn)功率在+27 dBm 到+33 dBm 之間。為了避免負載校準(zhǔn)件中產(chǎn)生過多的熱量，最好把校準(zhǔn)信號的功率控制在+20 dBm 以下。

當(dāng)使用沒有負載校準(zhǔn)件的TRL機械校準(zhǔn)件進行校準(zhǔn)的時候，校準(zhǔn)信號的最大 功率主要由導(dǎo)致校準(zhǔn)件損壞的信號的電壓和器件的發(fā)熱特性決定，因此不帶負載校準(zhǔn)件的TRL校準(zhǔn)件比起SOLT校準(zhǔn)件來可以用于更大功率的校準(zhǔn)信號。

相位校準(zhǔn)

NVNA測量需要在一個測量端口上使用相位參考校準(zhǔn)件進行相位校準(zhǔn)。通常最好是在網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量端口1 上進行相位校準(zhǔn)，這是因為網(wǎng)絡(luò)分析儀 的測量端口1 的測量接收機通常比測量端口3 的測量接收機對信號的衰減量要小，比較小的測量接收機的衰減直接導(dǎo)致比較好的相位校準(zhǔn)結(jié)果。

作為一般的經(jīng)驗，相位參考校準(zhǔn)件輸出信號的功率至少應(yīng)該比測量接收機的底噪聲高出20 dB。對于26.5 GHz 的相位參考校準(zhǔn)件U9391C 來說，它的頻率間隔為 10 MHz 的每個信號的輸出功率為-80 dBm。當(dāng)中頻帶寬為 10 Hz，在0.1 GHz 到20 GHz 的測量頻率范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)分析儀 N5242A 直接把測量信號接入測量接收機的工作模式下的底噪聲的典型值為-128 dBm; 如果在1 GHz的頻點上，測量接受機耦合器的耦合系數(shù)為15 dB 的話，這意味著耦合器和接收機之間的衰減器在 10 Hz 的中頻帶寬和 1 GHz 的頻點上對信號的衰減量應(yīng)該小于 23 dB。我們有幾種方法來處理接收機衰減器對信號造成大的衰減的情況:

增加取平均操作/ 計算的次數(shù)，降低噪聲;

提高驅(qū)動相位參考校準(zhǔn)件的信號的頻率來提高它的輸出功率。例如，如果把驅(qū)動相位參考校準(zhǔn)件的信號的頻率從10 MHz 提高到100 MHz，那么會使它的輸出功率提高 20 dB，相位參考校準(zhǔn)件輸出信號的功率變化和驅(qū)動它的信號的頻率變化的關(guān)系是20log (信號頻率2/ 信號頻率1)。在實際測量中經(jīng)常用到的一個非常好的做法是: 盡可能地使用一個高頻率的信號驅(qū)動相位參考校準(zhǔn)件，只要能同時保證它的頻譜成分落在所要測量的各個頻率上。

不對DUT的諧波分量進行測量。如果我們不對DUT的諧波特性進行表征的話， 那么我們就不需要用到相位參考校準(zhǔn)件的數(shù)據(jù)。請注意，即便是不對諧波分量進行測量，我們?nèi)匀挥锌赡芴崛〕鲆恍┯杏玫腦 參數(shù)。例如，DUT 對供電電源的敏感性、壓縮特性、在基波頻率上DUT 的匹配特性等的測量結(jié)果仍然能夠形成對仿真很有用的器件的模型。

在完成NVNA 校準(zhǔn)的過程中拿掉測量端口1 的衰減器，在NVNA 校準(zhǔn)完成之后再把衰減器重新連接到測量的配置中，然后，對代表測量端口1 的測量裝置的變化的S2P 文件進行去嵌入操作。可以通過以下測量步驟得到這個S2P 文件:

不使用衰減器在網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量端口1 和測量端口3 之間做2 端口矢量校準(zhǔn);

把衰減器連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀 的測量端口 1 的測量接收機上;

在網(wǎng)絡(luò)分析儀 的測量端口 1 和測量端口 3 之間連接一個“零長度”的直通件;

對這個直通件進行測量，把得到的S2P 文件存儲起來。

幅度校準(zhǔn)

在進行NVNA 測量的時候，會用功率計對網(wǎng)絡(luò)分析儀 的一個測量端口進行幅度校準(zhǔn)，這會校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀 的測量接收機使之能夠進行絕對功率的測量，并且會校準(zhǔn)任何由于對測量裝置進行調(diào)整和改變而造成的誤差。需要注意的是，這種幅度的校準(zhǔn)并不能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)分析儀 激勵源輸出信號的功率進行校準(zhǔn)。進行一次幅度校準(zhǔn)之后，網(wǎng)絡(luò)分析儀再設(shè)定信號的功率時會假設(shè)測量裝置沒有經(jīng)過任何調(diào)整和改動。

通常情況下，因為測量端口1 的射頻通路上的信號的功率會最小，因此在端口 1 上做功率校準(zhǔn)經(jīng)常是**選擇。

S參數(shù)的校準(zhǔn)和功率校準(zhǔn)在定義它們的校準(zhǔn)功率時所使用的方法是非常不 同的。在進行S 參數(shù)校準(zhǔn)時，功率的值是在校準(zhǔn)功率的操作界面上設(shè)定的，在S參數(shù)校準(zhǔn)中，網(wǎng)絡(luò)分析儀在設(shè)定信號的功率時是假設(shè)測量裝置沒有經(jīng)過任何的調(diào)整和改動的。相比之下，在做功率校準(zhǔn)的時候，信號的功率大小是在功率計設(shè)置的操作界面上進行的。在這個操作界面上，如果把信號功率的偏置量設(shè)為0 dB 的話，那么校準(zhǔn)功率會與S 參數(shù)校準(zhǔn)中所選擇的功率的大小是一樣的， 如果在功率校準(zhǔn)的操作界面上輸入一個非零的偏置值就會改變校準(zhǔn)功率。在功率校準(zhǔn)的過程擋住，網(wǎng)絡(luò)分析儀會對其輸出信號的功率進行調(diào)整直到功率計測量到所規(guī)定的信號功率為止。因此，即便是網(wǎng)絡(luò)分析儀 的測量裝置經(jīng)過了調(diào)整和改變， 仍然能夠在DUT 的測量端口上設(shè)定并測量所規(guī)定的信號的功率。

安全與操作建議

VNA部分端口最大直流輸入為0V，配置選件H85時更需注意，務(wù)必使用交流耦合。

施加射頻功率應(yīng)比損壞閾值低至少3dB，理想情況低6dB。

計算功率時考慮最壞情況，如兩個0dBm信號同頻疊加可能達+6dBm。

DUT和預(yù)放大器對源/負載匹配敏感，加電前須滿足匹配條件，防止振蕩，避免開路。

注意加電順序：先確保匹配，再開啟直流電源，最后施加射頻信號。

測量接近+40dBm時，若使用內(nèi)部耦合器，務(wù)必配置選件H85（移除直流偏置部件），因其損壞閾值僅+30dBm。

“預(yù)置”（Preset）會恢復(fù)默認功率，可能損壞系統(tǒng)，建議設(shè)置低功率“用戶預(yù)置”狀態(tài)。

測量結(jié)束后及時關(guān)閉射頻輸出，防止DUT過熱。

綜上，正確校準(zhǔn)與規(guī)范操作是保障測量精度與設(shè)備安全的關(guān)鍵。合理配置系統(tǒng)、科學(xué)選擇校準(zhǔn)方式，并嚴格遵循安全規(guī)程，方能充分發(fā)揮VNA性能，實現(xiàn)高精度、高可靠的大功率器件測試。