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VNA485电子校准完成后的机械校验应用之一

VNA485电子校准完成后的机械校验应用之一

  • 分类:网分应用场景
  • 作者:陈小东
  • 来源:itest
  • 发布时间:2021-07-30 11:14
  • 访问量:

VNA485电子校准完成后的机械校验应用之一

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1、背景

          VNA485在电子校准后,连接机械校准件(e.g. 85033E或类85033E)的50Ω匹配负载,或SMA双阴直通进行校验时,矢量网络分析仪(以下简称矢网)测得的回波损耗S11S22和插入损耗S21注:S21在多数应用场景下表征为对插入损耗的测量,而插入损耗为负数,插入损耗绝对值越小越好),超出部分客户制程工艺流程管控所限制的判断门限。

比如:工艺文件要求在连接上机械校准件的50Ω匹配负载时,S11S22-40.09dB(换算为驻波比,即:SWR1.02);而工艺文件要求在改换成连接SMA双阴直通时,S11S221.05S210.03dB

   通常地,这样的制程工艺流程管控会辅以上位机ATE软件进行使用。此时,这类ATE软件将引用上述对S11S22S21在判断时的判定门限。通过在连接50Ω匹配负载或SMA双阴直通后,ATE软件读出矢网当前迹线上的最差值,再以这个最差值与判定门限做对比。如果最差值在判定门限的要求内,那么判定为Pass;否则判定为Fail。在判定为Pass后,认定这个频段校准合格,可以为接下来的测量所使用;否则,通常地就采取对当前频段进行重新校准的方式,直到频段校准合格再开始对DUTDevice Under Test被测件)进行测量。

注:回波损耗S11S22-40.09dB(换算为驻波比,即:SWR1.02)足够小,可视作无反射或“0”反射。

 

2、遇到的问题

         VNA485在一客户端试用时,遇到这样的情况:

使用电子校准件N4431B对一个频段校准完成后,连接机械校准件85033E SMA双阴直通,S11满足≤1.05的工艺文件要求,但是S22最差值为1.07,超出工艺文件≤1.05的要求;S21最差值为0.04dB,超出工艺文件≤0.03dB的要求。

现场进行以下验证:

 

3、验证措施

3.1验证条件

  矢网:VNA485 & Keysight E5071C

      Start Freq: 698MHz

      Stop Freq: 2.7GHz

      Power: 0dBm

      Points: 201

      IF BandWidth: 3kHz

  机械校准件:85033E,及其SMA双阴直通

  电子校准件:N4431B(只使用电子校准件的PORT APORT B2个端口,并且矢网Port 1ECal PORT A相对应连接,矢网Port 2ECal PORT B相对应连接)

对比步骤:

  实验一、电子校准件校准2次,观察测试结果是否一致?

  实验二、调换电子校准件的端口,观察测试结果是否一致?

  实验三、采用机械校准件校准,观察测试结果是否一致?

 

3.2 验证结果

3.2.1实验一:

  矢网Port 1ECal PORT A相对应连接,矢网Port 2ECal PORT B相对应连接。VNA4855071C均是如此。

表1 VNA485实验一

VNA485实验一次数1

最差值

固定2.4GHz

连接50Ω匹配负载

S11

1.02

1.01

连接50Ω匹配负载

S22

1.02

1.01

连接SMA双阴直通

S11

1.04

1.02

S21

+0.00

+0.02

S22

1.07

1.02

VNA485实验一次数2

最差值

固定2.4GHz

连接50Ω匹配负载

S11

1.01

1.01

连接50Ω匹配负载

S22

1.02

1.01

连接SMA双阴直通

S11

1.04

1.02

S21

+0.01

+0.03

S22

1.07

1.02

结果分析:

  可见在使用电子校准件N4431B校准完成后,切换为SMA双阴直通测量的情况下,S22测得的SWR最差值1.07均产生在VNA485Port 2端口。

表2 5071C实验一

5071C实验一次数1

最差值

固定2.4GHz

连接50Ω匹配负载

S11

1.01

1.01

连接50Ω匹配负载

S22

1.02

1.01

连接SMA双阴直通

S11

1.04

1.02

S21

-0.04

-0.03

S22

1.05

1.01

5071C实验一次数2

最差值

固定2.4GHz

连接50Ω匹配负载

S11

1.01

1.01

连接50Ω匹配负载

S22

1.02

1.01

连接SMA双阴直通

S11

1.04

1.02

S21

-0.06

-0.06

S22

1.05

1.01

结果分析:

  可见在使用电子校准件N4431B校准完成后,切换为SMA双阴直通测量的情况下,S22测得的SWR最差值1.05均产生在5071CPort 2端口。

 

3.2.2实验二:

  矢网Port 1ECal PORT B相对应连接,矢网Port 2ECal PORT A相对应连接。VNA4855071C均是如此。

表3 实验二

VNA485实验二

最差值

固定2.4GHz

连接50Ω匹配负载

S11

1.02

1.01

连接50Ω匹配负载

S22

1.01

1.01

连接SMA双阴直通

S11

1.06

1.02

S21

-0.02

+0.01

S22

1.04

1.02

5071C实验二

最差值

固定2.4GHz

连接50Ω匹配负载

S11

1.02

1.01

连接50Ω匹配负载

S22

1.01

1.01

连接SMA双阴直通

S11

1.05

1.02

S21

-0.02

-0.02

S22

1.03

1.01

结果分析:

  可见在使用电子校准件N4431B校准完成后,切换为SMA双阴直通测量的情况下,矢网测得的SWR最差值1.061.05分别产生在VNA485Port 1端口和5071CPort 1端口。

 

3.2.3 实验三

  采用机械校准件校准。

表4 实验三

VNA485实验三

最差值

固定2.4GHz

连接50Ω匹配负载

S11

1.00

1.00

连接50Ω匹配负载

S22

1.00

1.00

连接SMA双阴直通

S11

1.02

1.01

S21

-0.04

-0.04

S22

1.02

1.01

5071C实验三

最差值

固定2.4GHz

连接50Ω匹配负载

S11

1.00

1.00

连接50Ω匹配负载

S22

1.00

1.00

连接SMA双阴直通

S11

1.01

1.01

S21

-0.03

-0.02

S22

1.01

1.01

结果分析:

   可见在使用机械校准件85033E校准完成后,直接连接在SMA双阴直通测量的情况下,矢网测得的SWR最差值1.021.01均能满足≤1.02的工艺文件要求。

 

4、结论

          VNA485可以为客户的研发和生产完成精确的测量。

   结合上述实验一与实验二可以发现:这个电子校准件N4431B PORT B存在问题,SWR测量Fail明显跟随N4431BPORT B

电子校准件ECal的端口之间是存在微小差异的,正如SMA双阴直通的2SMA端面之间也存在着微小的差异一样。但是,当ECal中的某个端口因使用时间长久、使用强度大导致存在损坏的情况下,这样的差异就将被放大。

   因此,基于机械校准件对一个频段在校准完成后,判断这个频段是否被校准合格在工程应用上不是不可行,只是这个判断结果很大程度上依赖机械校准件本身的性能特性,也将加剧对机械校准件的机械损耗。

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