网络分析仪校准及其系统误差

除了直接给出传输和反射幅相测量不确定度以外，矢量网络分析仪及其校准件关键重要指标之一，是有效系统数据，包括方向性、源匹配、负载匹配、反射跟踪和传输跟踪，体现网络分析仪校准之后的剩余误差，也是描述校准件指标的一个重要标定方式，本文帮助读者理解这些数据的含义，是上一篇关于系统数据文章的补充。

另外探讨网络分析仪校准的“保质”期限，什么情况下需要重新校准，以及什么情况下可以将校准状态保存后，调取复用。

系统有效数据定义

网络分析系统数据分以下五项：方向性、源匹配、负载匹配、反射跟踪和传输跟踪，各项单位是dB，前三项绝对值越大说明性能越好，后两项跟踪是频响概念，越小越好。

系统有效数据，“有效”是矢量网络分析仪校准后的剩余误差，类似于评价接收机的灵敏度和底噪声指标，是矢量网络分析仪的测量分析能力极限。

以下图表是系统误差模型和典型值。左图是端口1-2前向传输，右图是端口2-1反向传输；左侧端口1，右侧端口2；黄色矩形代表被测件DUT的双端口S参数；两侧灰色矩形，分别代表1、2端口的误差分量；网络分析仪的校准过程，就是测量求解各项误差，校准误差修正以后的网络分析仪剩余误差，是系统有效数据。

各项系统数据含义

方向性D

网络分析仪方向性体现定向耦合器的信号耦合分配的定向能力，是指去除损耗和耦合度之后的隔离度。

方向性(dB)=20lg(隔离度/(传输损耗·耦合度))

方向性体现网络分析仪反射测试范围，类似于反射测试本底噪声。

网络分析仪有效方向性数值越大，测量不确定度越小。

例如，网络分析仪校准后有效方向性指标40dB，DUT的回波损耗不超过40dB (S11 > -40dB) 才能准确测试，而且越接近40dB的测量不确定度越大。

源匹配SM

网络分析仪源匹配，是指信号输出端口的回波损耗，体现源端口匹配反射情况。数值越大，引入的测量不确定度越小。

负载匹配LM

网络分析仪负载匹配，是指信号接收端口的回波损耗，体现接收端口匹配反射情况。数值越大，引入的测量不确定度越小。

反射跟踪RT

网络分析仪反射频响，回波损耗频率响应。数值越小，引入的测量不确定度越小。

传输跟踪TT

网络分析仪传输频响，插入损耗频率响应。数值越小，引入的测量不确定度越小。

以上指标通常用空气线+负载和失配负载以及短路器，配合时域TDR测量功能进行测试和评价。详情请见：

《网络分析仪有效系统数据的含义和测量方法》

矢量网络分析仪校准多长时间有效

网络分析仪的厂家通常要求每次测量前必须校准。

在网络分析仪校准以后，有的测试项目是长时间连续测试过程，或者测试设置长期保持不变，甚至期间多次开关机，这种情况下，需要多次重复校准吗？

有些用户保存常用测试设置状态的校准数据，之后的测试直接调取保存的校准数据，不再重复校准，这样对吗？校准的“保质期”多长时间？

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是否重复校准，取决于测试准确度要求

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网络分析仪指标手册中给出测量不确定度，一般同时给出前提条件“校准后环境温度变化不超过1K”，也就是1℃以上的环境温度变化，精度就不保证了。

例如：指标手册中某状态不确定度0.2dB。

• 校准和测试之前都需要预热半小时以上；
  

• 如果用户测试准确度要求0.2dB，那么校准后出现1℃以上的环境温度变化，就需要重新校准；

• 如果用户测试准确度要求很低，例如不确定度>1dB，10℃以下的环境温度变化，测试电缆和连接器不改变的情况下，通常认为当天校准数据可用，甚至几天之内开机预热稳定后重复调用初始校准数据，都可以保证这个宽松的准确度要求；

• 如果DUT测试要求VSWR>1.5，损耗准确度<2dB，甚至无需校准。