Перейти к содержанию

Калибровка векторного анализатора цепей

Векторный анализатор без калибровки показывает не антенну, а антенну вместе с кабелем, разъёмами и собственными погрешностями. Калибровка по эталонам переносит измерение точно на разъём, к которому подключают устройство.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

Калибровка векторного анализатора цепей (VNA) — измерение набора эталонов с известными свойствами, по которому прибор вычисляет и затем вычитает собственные систематические погрешности и влияние кабелей. Самый распространённый вариант — SOLT (short, open, load, thru), у NanoVNA он называется OSLT: обрыв, короткое замыкание, нагрузка 50 Ом и перемычка между портами.

Эталоны и что они исправляют

Шаг NanoVNAЭталон
OPENобрыв на порту 1
SHORTкороткое замыкание на порту 1
LOADнагрузка 50 Ом на порту 1
ISOLNнагрузки на оба порта (или одна на порт 1)
THRUкабель или переходник между портами

По этим измерениям прибор вычисляет поправки, которые показывает в строке статуса буквами: D — направленность, R — трекинг отражения, S — согласование источника, T — трекинг передачи, X — изоляция. Первые три эталона нужны для измерения S11, ISOLN и THRU — для S21. Руководство NanoVNA требует повторять калибровку при каждой смене диапазона частот.

Плоскость отсчёта

После калибровки измерение относится к тому разъёму, к которому подключали эталоны. TI в записке AN058 поясняет: для потерь на отражение важен только модуль коэффициента отражения, и кабель до антенны можно не учитывать. Для комплексного сопротивления плоскость переносят к точке питания электрической задержкой, подбирая её по диаграмме Смита. TI советует держать отдельные платы-эталоны; нагрузку удобно собрать из двух параллельных резисторов по 100 Ом.

Проверка

Руководство NanoVNA-H предлагает после калибровки снова подключить эталоны: OPEN должен дать точки у правого края диаграммы Смита, SHORT — у левого, LOAD — в центре. Соединённые кабелем порты должны показать вносимое затухание с ошибкой не больше 0,1 дБ. Калибровка по эталонам не заменяет поверку самого прибора — это разные процедуры, о метрологической калибровке — в отдельной статье.

Частые вопросы

Нужно ли калибровать NanoVNA заново при смене диапазона?

Да, руководство NanoVNA прямо говорит, что калибровку выполняют при каждой смене диапазона частот. Прибор может пересчитать сохранённую калибровку на новый диапазон интерполяцией и показывает это строчной буквой c в статусе, но точность при этом хуже.

Где делать калибровку — на приборе или на конце кабеля?

Там, куда будет подключено устройство. Калибровка переносит плоскость отсчёта на разъём, к которому подключали эталоны. Если калибровать прямо на порту, а мерить через кабель, кабель войдёт в результат. TI отмечает, что для потерь на отражение это не страшно, а для комплексного сопротивления кабель придётся компенсировать электрической задержкой.

Как проверить, что калибровка удалась?

Снова подключить эталоны и посмотреть на диаграмму Смита: по руководству NanoVNA-H обрыв даёт точку у правого края, короткое замыкание — у левого, нагрузка 50 Ом — в центре. Порты, соединённые кабелем, должны давать S21 с ошибкой не больше 0,1 дБ.

Источники

  1. nanovna.com. Calibration NanoVNA; How to read NanoVNA screen (перевод руководства cho45) — калибровку выполняют при каждом изменении диапазона частот; порядок: CAL RESET, OPEN на порт 1, SHORT, LOAD, ISOLN (нагрузки на оба порта или одна на порт 1, порт 2 свободен), THRU кабелем между портами, DONE, сохранение; статус Cn D R S T X: D — коррекция направленности, R — трекинга отражения, S — согласования источника, T — трекинга передачи, X — изоляции; строчная c — диапазон изменён после загрузки, используется интерполяция
  2. NanoVNA-H User Guide (2019-07-11) — перед измерением нужна калибровка OSLT тремя нагрузками open, short, match; ISOLN — изоляция CH1; THRU — переходник SMA-SMA, только для S21; проверка: OPEN — точки у правого края диаграммы Смита, SHORT — у левого, LOAD — в центре; соединённые кабелем порты — ошибка S21 не более 0,1 дБ
  3. Texas Instruments. AN058 Antenna Selection Guide, SWRA161B (2010) — разд. 6.2.2: калибровать в нужном диапазоне частот; три эталона на разъёме SMA — 50 Ом, короткое замыкание, обрыв; после калибровки плоскость отсчёта — на разъёме; для return loss переносить её не нужно, для импеданса — компенсируют кабель электрической задержкой; удобно иметь отдельные платы OPEN, SHORT, LOAD (две параллельные 100 Ом)

Нашли ошибку?

Смотрите также