矢量網絡分析儀VNA是一種用于測量射頻和微波頻率范圍內網絡參數的高精度儀器。盡管VNA能夠提供精確的測量結果,但在測量過程中仍然可能引入多種誤差。以下是對矢量網絡分析儀誤差類型的詳盡分析:
1. 系統誤差
系統誤差是矢量網絡分析儀測量過程中的主要誤差來源,通常由儀器內部測試裝置的不理想特性引起。這類誤差是可預知和重復出現的,不隨時間變化,可以通過校準過程定量描述并消除。系統誤差主要包括:
方向性誤差 :由于內部反射,網絡分析儀可能無法區分來自待測件(DUT)的信號和內部反射的信號。
源匹配誤差 :源的不完美匹配可能導致測量誤差。
負載匹配誤差 :網絡分析儀對DUT的負載匹配不完善會引起誤差。
傳輸跟蹤誤差 :在測量傳輸參數時,由于儀器內部路徑的不匹配導致誤差。
2. 隨機誤差
隨機誤差是不可預知的,以隨機形式存在,并會隨時間變化。由于其隨機性,無法通過校準消除。隨機誤差的主要來源包括:
內部噪聲 :如激勵源的相位噪聲、采樣噪聲、中頻接收機本底噪聲等。
外部噪聲 :環境噪聲,如電磁干擾(EMI)也可能引起隨機誤差。
3. 漂移誤差
漂移誤差是儀器校準后測試裝置性能的漂移,主要是由于溫度變化造成的。雖然漂移誤差可以通過進一步校準消除,但校準后儀表能夠保持穩定精度的時間長短取決于測量環境中儀表的漂移速度。
4. 校準誤差
即使進行了校準,也可能存在一些誤差,這些誤差可能來源于:
校準件的不完美 :校準件本身的特性并非理想,可能存在寄生電容或電感。
校準方法的局限性 :某些校準方法可能無法完全消除所有系統誤差。
5. 連接誤差
在測量過程中,由于連接器件(如適配器、連接器)的不完善也會引起誤差。
6. 測量配置誤差
測量配置,如測試端口的設置錯誤或不匹配,也可能導致誤差。
7. 動態范圍限制誤差
由于VNA的動態范圍限制,當待測信號非常接近噪聲水平時,可能無法準確測量。
誤差校準
為了減少系統誤差的影響,可以采用多種校準方法,如:
SOLT :一種常用的校準方法,適用于雙端口網絡分析儀,可以校正包括傳輸跟蹤誤差在內的多個誤差項。
LRL/TRL :使用傳輸線器件進行校準,適用于寬頻段校準。
電子校準件 :利用電子校準件可以簡化校準過程,提高校準速度和精度。
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