射频电路理论与技术-Lectrue 9 (TRL校准)

1、南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/111TRL校准方法 原理与应用2022/1/11南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系内 容n 校准的重要性校准的重要性n 常用校准方法常用校准方法n TRLTRL校准原理校准原理n TRLTRL校准应用校准应用南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/113校准的重要性n 为什么要做测试校准?测量系统简化框图南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工

2、工 程程 系系2022/1/114校准的重要性测量的原始参考平面在仪器内部，所以所测结果包含连接器、电缆和DUT的过渡效应所引起的损耗和相位延迟所有效应用误差盒表征南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/115校准的重要性网络分析仪正向6类系统误差南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/116常用校准方法nSOLT校准=短路-开路-负载-直通nLRM校准=延迟线-反射-匹配nTSM校准=直通-短路-匹配nTRL校准=直通-反射-延迟线南南 京京 理理 工工 大大 学学 电

3、电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/117常用校准方法校准网络分析仪最简单的方法是使用三个或更多个已知负载。但这些标准负载总是存在某种程度的不完善，所以会引入测量误差。南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/118TRL校准原理n不依赖于已知的标准负载，采用三种简单的连接就可以把误差盒完整地表征出来n三种连接方式=Thru（直通）连接。在要求的参考面上把端口1直接连接到端口2上=Reflect（反射）连接。采用很大反射系数的负载（如开路或短路）=Line（延迟线）连接。通过一段匹配传输线把端口1与端口2连

4、接起来，无需知道线的长度、不要线无耗，这些参量由TRL处理过程确定南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/119TRL校准原理南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1110TRL校准原理推导在TRL校正过程中误差盒的S参量所需的方程组在DUT参考平面上采用TRL三种连接，并在测量平面上测量三种情况下的S参数。假设端口1和2的特性阻抗相同，误差盒就是互易的，并对两端口等同。误差盒用矩阵【S】表征，误差盒是对称连接，且均有S21=S12。南南 京京 理理 工工 大大 学学

5、电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1111TRL校准原理南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1112TRL校准原理222212021122222122211011111112SSabTSSSSabTaa应用信号流图，得出用误差盒S参数表示的在测量平面上测量出的S参数根据对称性和互易性，有T22=T11和T21=T12南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1113TRL校准原理这种配置去耦了两个测量端口 R12=R21=0南南 京京 理

6、理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1114TRL校准原理LLaSSSabR22212110111112根据信号流图很容易得到：由对称性得R22=R11南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1115TRL校准原理南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1116TRL校准原理2122122121101122122221121202222211lallalbS S eLSaS ebS eLaS e同样，根据信号流图很容易得

7、到：根据对称性和互易性，有L22=L11和L21=L12南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1117TRL校准原理lLeSSS ,221211le12122122122211112122122111121221224)()(TLTLLTTLLTTLel有5个方程，求解5个未知数先解出正负号的确定按照 的实部和虚部必须为正的原则南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1118TRL校准原理L接下来可依次求解出S22，S11，S12和)()1 (1111222121111

8、22212212122211111212111122SRSSSRSTSTSTSeLTLTSLl南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1119TRL校准应用n对DUT的S参数的测量可以在测量参考平面上完成（TRL校准）n将S参数转换成ABCD参数n利用级联网络ABCD参数矩阵相乘的特性就可以解出所测DUT的ABCD参数n将DUT的ABCD参数转换为S参数南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1120TRL校准应用1DCBADCBADCBADCBAmmmmAmBmCmDm表示实际测量得到的S参数转换后的参数ABCD表示DUT的S参数转换后的参数1mmmmABABABABCDCDCDCD南南 京京 理理 工工 大大 学学 电电 光光 学学 院院 通通 信信 工工 程程 系系2022/1/1121TRL校准应用被测件是被测件是Display Port电缆，电缆，长度为长度为2米米 根据Display Port电缆的指标，频率不超过300MHz时，2米长的Display Port电缆，其损耗大概为2dB