在前一篇《矢網校準那點事(1)——未知直通的前世今生》中，我們已經知道很多網分使用者在校准上都存在一些誤解，下面就為大家介紹一下網分校準中錯誤發生較多的一處——應該使用未知直通（SOLR）校準的地方卻錯誤地使用了SOLT校準，以及未知直通（SOLR）和SOLT究竟有什麼差別呢？

       我們結合iTest極致匯儀國產自主研發、4端口、300kHz～8.5GHz、測量速度快、動態範圍高、高精度高穩定性、可與國際標杆產品相媲美的矢量網絡分析儀VNA485進行介紹。

1 未知直通校準件設置方法

       VNA485軟體UI功能表列Keyboard設置為ON的情況下，打開Keyboard觸控面板，如下圖所示，在軟體介面上可以使用滑鼠靈活點擊操作，使用觸摸顯示幕效果更佳。 

       1、如下圖1所示，這裡以85032F機械校準件舉例。點擊Cal（Calibration校準）按鈕，功能鍵功能表調出Calibration功能表。設置Correction為ON狀態，點擊Cal Kit（校準套件）功能表，選擇校準所用機械校準件的類型。再選擇Modify Cal Kit（修改校準套件）功能表按鈕，進入下一級功能表。

圖1

         2、如下圖2所示，點擊Define STDs（定義標準），選擇Thru（直通）功能表，這裡Thru功能表編號為11。不同機械校準件類型Define STDs功能表下的Thru編號有所不同。

圖2

       3、Thru功能表下，STD Type（標準類型）如果為Delay/Thru（時延/直通），並且Offset Delay（偏置延遲）= 0.000 sec。這種設置通常適用在2個校準端面互為異性的情況，如下圖3所示。

圖3

       如下圖4和圖5所示，如果校準的2個端面均為同性的情況，那麼通常將會使用到雙陰或雙陽直通校準件。而直通校準件本身對待測信號是有反射、損耗和延時的，所以這裡就引入未知直通校準。

圖4

圖5

        4、要執行未知直通校準，在圖2中點擊STD Type菜單，選中Unknown Thru（未知直通），如下圖6所示。

圖6

         如圖2所示，返回上一級的Thru菜單後，需修改直通校準件的Offset Delay。那麼為什麼要設置Offset Delay（偏置延遲）？以及Offset Delay該設置多少值合適呢？

2 直通件Delay

2.1 為什麼要設置Delay？  

       在前一篇《矢網校準那點事(1)——未知直通的前世今生》中，我們已經知道SOLT源自10項誤差模型，因此它需要建立10個方程來解出10個誤差項， 10個方程就意味著需要10個標準件的已知參數。而未知直通源自8項（實際可再縮減為7項）誤差模型，所以未知直通只需要建立7個方程。除了6個單端口的標準件反射參數外，SOLT還需要知道直通標準件完整的4個S參數才能對矢量網絡分析儀進行校準。而未知直通校準不需要完全已知直通標準件參數，只需要知道直通件滿足S21 = S12關係即可，這也就是為什麼未知直通校準叫這個名字的原因。

        基於此，在使用直通校準件時會建立以下公式：

       TmR為直通校準件的傳輸矩陣測試值，XA和XB均為單端口校準件校准後計算出的已知誤差項（6個），α為待解的未知誤差項，TR為直通件的傳輸矩陣實際值。

       由於直通件滿足S21 = S12的互易關係，所以上式中det(TR) = 1。可以利用這個關係來解出α，但是由於數學上計算涉及到開方取正負號，它會影響測試結果的相位，所以需要設置直通校準件的Delay以確定正負號的選擇。

2.2 如何預估直通校準件或轉接頭的Delay值？

       按照直通校準件或轉接頭的實際長度尺寸除以直通校準件或轉接頭的介質光速即可得出，一般可以按照PTFE（ε= 2.1）來計算介質光速。

2.3 如何確定Delay值設置正確？

       以一個直通校準件舉例，先按照2.2節的方法計算出Delay值後進行校準（設置VNA485工作在全頻段：300kHz～8.5GHz）。

       ①  計算並預估出如上圖所示的直通校準件理論Delay值為：328.5ps。

       ②  檢查直通校準件的S21相位測試值是否連續，如下圖所示，相位連續。

        如果不連續再根據相位連續頻段的群時延測試值得到的數據更新校準件Delay值，重新校準Thru件，再進行OverWrite。

       ③    如下圖所示，將數據格式修改為：Group Delay，取平均，這裡我們修改Delay值為：167.5ps。

       點擊Cal→Calibrate→2-Port Cal→Transmission，重新校準Thru件。返回上一級2-Port Cal菜單，再進行OverWrite。

       ④  如下圖所示，OverWrite後，將數據格式修改為：Group Delay，取平均，這裡我們進一步修改Delay值為：169.5ps。

        再次點擊Cal→Calibrate→2-Port Cal→Transmission，重新校準Thru件。返回上一級2-Port Cal菜單，再進行OverWrite。

        ⑤   如下圖所示，最後將數據格式修改為：Phase，確認S21相位連續，得出該直通校準件最終的Delay值為：169.5ps。

3 未知直通和SOLT測試數據對比

         在僅保持STD Type = Unknown Thru，且使用的直通校準件Offset Delay = 169.5ps，與STD Type = Delay/Thru，且Offset Delay = 0.000s為唯一變量的情況下，使用同一DUT（通頻帶：2300 ～2400MHz，輸入和輸出均是N型母頭，因此校準端面均是N型公頭）、校準件（85032F）、RF電纜、實驗環境，接頭部分均採用同一力矩扳手擰緊等實驗條件。

       由上表可以看出，當校準結束後仍接著直通校準件的情況下，由於校準端面均是N型公頭，如果STD Type仍採用Delay/Thru，那麼相當於直通校準件也一併帶入校準端面中進行校準。因此，校準結束後仍接著直通校準件的情況下，S21測量的插入損耗正數最大值僅為：0.0077 dB。而與之相反的Unknown Thru，沒有將直通校準件帶入校準端面進行校準，於是在校準結束後，相當於帶入了一段“轉接頭”的插入損耗。因此，校準結束後仍接著直通校準件的情況下，S21測量的插入損耗負數最小值為：-0.0342 dB，看似插入損耗偏大，其實不然。

       當接入DUT來進行對比時，可得出相同的結論。假設DUT的真實插入損耗為x，如果STD Type仍採用Delay/Thru，那麼接入DUT測量時，在先行取出直通校準件的情況下，相當於校準端面扣減掉了直通校準件的插入損耗。因此，接入同一DUT的情況下，STD Type = Delay/Thru測得的S21插入損耗負數最小值僅為：-0.4315 dB，比Unknown Thru的-0.4730 dB小了0.0415 dB。

       因此，DUT的真實插入損耗在某頻點絕對值最大值x = 0.4730 dB。

       0.0415 dB的差異說大不大，說小不小。在應用比較嚴苛的場合，這將是錙銖必較的邊際效應。由此引申開來，它印證了未知直通校準和SOLT校准在直通校準件移除與嵌入對測量真實傳輸係數的不確定度。

       VNA485是國內唯一對標某國際品牌標杆矢量網絡分析儀的、各項性能指標比肩的矢量網絡分析儀，相較於非此國際品牌標杆矢量網絡分析儀的其他矢量網絡分析儀，VNA485具有以下獨家功能特性和競爭優勢：

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l  創新多用戶子儀器功能，讓一台儀器相當於2台2端口矢量網絡分析儀同時供不同的人員使用，為客戶節約儀器投資成本50%；

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l  為客戶開放創新的快速數據接口，比傳統SCPI接口儀器獲取數據快10倍以上，有效提高自動化調測效率；

l  智能校準件標定功能，將普通校準件提升到與此國際品牌某知名機械校準件等效的校準精度，顯著降低產線調試環節校準件要求，顯著降低客戶校準件的投入成本。