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ENA端口延伸功能简述

2020/08/03
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之前讲到过校准的方式有使用探针及微带校准,主要是一些类似 PCB 板端的应用没办法直接与矢网的端口或是同轴线相连,为了最大程度的消除不确定度,有时会使用探针来做板端的校准。其实还有另一种方式也可以实现,就是端口延伸功能(Port Extensions)。端口延伸实际上就是将校准面往后推,将电长度延伸至最终端。比如下图所示,如果我的校准面是在 RF 线的同轴端,但是实际测试时终端需要再加一个 N 转 SMA 的转接头(这里只是举例,因为 N-SMA 接头是可以通过 S 参数测出来 S2P 档案的,假如我用 ENA 去测量一个“波导 -- 同轴转换器”就很好理解了)。

 

这个时候我需要将校准面从 RF 线的 SMA 端延伸至 N-SMA 的 N 头端面。

 

比如还有一些产品,如下图,校准面在 PCB 端的 SMA 口,但是实际测试端却是 PCB 上面的线路端,这也需要使用矢网的端口延伸功能来测量。

对于这类的产品需要保证相位是线性相位且阻抗恒定不变。ENA 系列矢网支持端口延伸,包括自动延伸和手动调整时延两种方式。下面就以 N 转 SMA 接头为例来说明一下此功能的具体操作。

首先对仪表进行校准,我就只做单端口 1-Port 校准。校准完在【Cal】按键下找到【Port Extensions】,默认是【OFF】的,点进去将功能开启。

 

然后点击进入【Auto Port Extension】画面

 

可以选择需要执行端口延伸的端口

 

因为我是四端口 E5071C,所以有四个端口供选择。

下面我先做 Port1 的单端口校准,校准完画面如下,由于寄生电容的存在,并且我使用的连接线外接了一个 SMA 母头,所以可以看到开路点并不是理想的 0 度。

这个时候我接上 N-SMA 转接头,发现这条弧线变的更长了,原因在于接了 N 头上去相当于接了一段传输线,由于这段传输线带来的时延(Delay),造成了对于不同频率点的相位发生了变化,所以在 Smith 图上看到的是一段弧线。

端口延伸功能提供开路点和短路点两种试来观察,如果选择开路点的方式,就在终端让测试端面开路,如果选择短路点的方式终端需要短路。

我先以开路点的方试来操作,N 头连接的是端口一,所以我选择的是 Port1 的 OPEN。

 

通过【Extension Port1】按键可进入时延画面如下。当然你也可以手动输入【Coax.Extension】菜单下 Delay 的值(比如通过时域 TDR 功能提前测出来),再或者也可以通过按键面板的旋钮来手动调整时延至,直到开路从一段弧线变成一个点(或者相位接近 0 度)。

 

我们看下相位是接近 0 度的。

当然,你也可以通过短路点的方式来进行端口延伸

 

使用短路点的方式操作时测试端面的终端需要接短路器,同时调整到相位模式下,手动(旋钮)改变时延调整相位至 -180 度。

调整完如下图所示。(短路点方式相位是在+/-180 度)

ENA 同时也支持波导的端口延伸方式,如果已选择“Waveguide”(波导)作为媒体类型,需要单击【Cutoff Frequecy】(截止频率),并指定截止频率。仅当媒体类型为“Waveguide”(波导)时,截止频率才可用。

除了端口延伸之外,还可以为每个端口设置损耗值。通过校正由端口延伸引起的损耗,可以获得更精确的测量结果。单击【Port Extensions】(端口延伸)-->【Loss】(损耗)。

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射频行业从业者,专注仪器仪表测试十年有余,业余时间分享有关仪表操作及测试方案的实操内容。