基于嘉立創雙層闆&E5071C的低成本TRL校準

基于嘉立創雙層闆&E5071C的低成本TRL校準

• 嘉立創雙層闆材特性
• TRL校準件設計
• • TRL校準件總覽
  • • 直通
    • 反射
    • 傳輸線
    • 負載比對
• E5071C TRL校準
• • 新增校準件
  • • 直通
    • 比對負載
    • 定義LINE
    • 定義反射
    • 設定TRL校準件
  • 校準過程
  • • 直通校準
    • 反射校準
    • 傳輸線校準
• 參考文檔

嘉立創雙層闆材特性

雙層闆，介電常數為4.6，總厚度為0.8mm，覆銅各1OZ

此圖隻做參考，需要根據E5071C特點再增加短路校準件。

TRL校準件設計

TRL校準件總覽

直通

1. 直通标樣可以是零長度或非零長度。但是根據定義，零長度直通更準确，因為它具有零損耗和無反射。
2. 直通不能與線路标樣有相同的電長度。
3. 如果插入相位和電長度定義良好，則可使用直通标準設定基準面。
4. 直通和線路标準的特性阻抗定義了校準的參考阻抗。

反射

1. 隻要連接配接到兩個 VNA 端口時相同，反射标樣可以是具有高反射的任何對象。
2. 不需要知道反射的實際幅度。
3. 反射标樣的相位必須已知在 1/4 波長内。
4. 如果反射标準的大小和相位定義良好，則可以使用該标準來設定基準面。

傳輸線

1. 必須具有與直通标準相同的阻抗和傳輸常數。

2. 電長度隻需在1/4波長内指定。計算公式如下： E L ( c m ) = ( L i n e x − T h r u ) = 15 f 1 + f 2 EL(cm)=(Line _{x} -Thru)=\frac{15}{f_{1} +f_{2} } EL(cm)=(Linex​−Thru)=f1​+f2​15​,EL 表示的是中心頻率的四分之一波長電長度，f1是起始頻率，f2 是截止頻率，機關是GHz。實體長度為: L ( c m ) = E L ε e L(cm)=\frac{EL}{\sqrt{\varepsilon _{e} } } L(cm)=εe​

   ​EL​ 相位延時時間為 T ( p s ) = E L c T(ps)=\frac{EL}{c} T(ps)=cEL​

3. 不能與直通的電長度相同。
4. 如果頻率覆寫範圍要寬，就需要多種線路标準Line來定義。必須為頻率範圍提供适當的電長度：在每個頻率下，直通線和線路之間的相位差應大于20度，小于160度。這意味着在實際操作中，單線标準僅在8:1頻率範圍（Frequency Span / Start Frequency）内可用。是以，對于寬頻覆寫，需要多條線路。相位計算公式如下： P h a s e ( d e g ) = 12 × f x × E L ( c m ) Phase(deg)=12\times f_{x} \times EL(cm) Phase(deg)=12×fx​×EL(cm)
5. 在低頻率下，線路标準可能變得太長，無法實際使用。線标準的最佳長度是頻率跨度幾何平均值（f1×f2的平方根）處的1/4波長。是以頻率很低的話一般不使用TRL校準。

負載比對

1. 比對标準是連接配接到端口1和端口2的低反射終端。
2. 比對标準可以定義為無限長傳輸線或1端口低反射終端，如負載。
3. 比對标準的阻抗成為測量的參考阻抗。為了獲得最佳結果，請在兩個端口上使用相同的負載。是以在實際操作中，我們經常會被告知不管是在哪個端口校準，都盡量使用同一條Line，同一個負載。

E5071C TRL校準

Keysight的TRL校準件有85050C (APC 7mm) and 85052C (3.5mm)，打開E5071C，在【Cal KIt】中選擇【85052C】。

如果要新增校準器的話，需要定義以下幾項，以85052C為例，需要對應輸入相關的參數：

1. THRU（延遲 0 ps，偏置損耗 1.3 GΩ/s）
2. REFLECT（短路，延遲 0 ps）
3. MATCH（在 0 到 2GHz 之間）
4. LINE1（50-Ω 傳輸線，在 0.2G 到 1GHz 之間延遲為 416 ps）

5. LINE2（50-Ω 傳輸線，在 1G 到 3GHz 之間延遲為 125 ps）

   注意：為了保證不連續點的測量結果連續，需要将LINE線的頻率設定為互相覆寫。

   以上案例隻是為了說明情況。

   可以 根據以上提到的公式，自己編寫一個校準件的生成小工具。

   

新增校準件

單擊【Define STDs】（定義标準）。進入新增校準件設定。

直通

1. 單擊【No Name】（1:無名稱）>【Label】（标記），然後輸入【THRU】（直通）。
2. 選擇【STD Type】（标準類型）>【Delay/Thru】（時延/直通）。
3. 将【Offset Loss】（偏置損耗）設定為 1.3GΩ/s，并将【Offset Delay】（偏置延遲）設定為 0。

   

比對負載

1. 單擊【No Name】（3:無名稱）>【Label】（标記）。
2. 鍵入【MATCH <0~0.2G】。
3. 單擊【STD Type】（标準類型）>【Load】（負載）。
4. 将【Max Frequency】（最大頻率）設定為 0.2GHz。

   

定義LINE

1. 單擊【No Name - Label】（4:無名稱 - 标記）。
2. 鍵入【LINE <0.2~1G】。
3. 單擊【STD Type - Thru】（标準類型 - 直通）。
4. 将【Offset Delay】（偏置延遲）設定為 416 ps。
5. 将【Min Frequency】（最小頻率）設定為 0.2 GHz。
6. 将【Max Frequency】（最大頻率）設定為 1 GHz。

定義反射

自己看着填吧。

設定TRL校準件

1. 按【Cal】（校準）鍵。
2. 單擊【Cal Kit】（校準套件），然後選擇校準套件。
3. 單擊【Modify Cal Kit】（修改校準套件）>【TRL Option】（TRL 選件）。
4. 單擊【Impedance】（阻抗），選擇參考阻抗。

   

   

校準過程

進行2端口TRL校準

直通校準

1. 采用直通或傳輸線連接配接在端口 1 和端口 2 之間
2. 單擊【Thru/Line】（直通/傳輸線）。
3. 單擊【Port 1-2 Thru】（端口 1-2 直通），進行直通/傳輸線測量。
4. 單擊【Return】（傳回）。

   

   

反射校準

1. 單擊【Reflect】（反射）
2. 單擊【Port 1 Reflect】（端口 x 反射），對測試端口 1 進行反射校準。
3. 單擊【Port 2 Reflect】（端口 y 反射），對測試端口 2 進行反射校準。
4. 單擊【Return】（傳回）。

   

傳輸線校準

1. 單擊【Line/Match】（傳輸線/比對），将對應的Line連接配接上去。
2. 單擊【Done】（完成），完成 TRL 2 端口校準。

   

   

   

參考文檔

測試那些事兒