在微波射频领域,当测试一个器件时,最大的挑战之一,是如何消除有害的夹具效应。端口延伸和TRL校准是补偿校准参考平面和仪器的测量平面不一致而引起的误差的最简单方法之一。校准之后,可以利用端口延伸特性来补偿由于增加诸如电缆。适配器或夹具所引起的延伸测量参考面的误差。
当要求很高的测量精度,并且没有与被测件连接器类型相同的校准件时,例如使用夹具进行测量或使用探针进行晶片上测量时,经常需要进行TRL校准。TRL校准通过测量两个传输标准和一个反射标准来确定12项误差系数,而传统的SOLT校准通过测量一个传输标准(T)和三个反射标准(SOL)来确定同样多的误差系数。
如果需要对矢量网络分析仪进行TRL校准,由于支持TRL校准的校准件非常少,此时必须构建和定义与被测件介质相同的校准件,而制造3个TRL标准比制造4个SOLT标准要更容易。TRL校准适合窄带校准,当需要进行宽带校准时必须使用多个传输线标准,例如,2GHz~26GHz频段需要两个传输线标准,而在低频段,传输线标准会特别长。
TRL校准标准需要定义三个标准:直通标准。反射标准和传输线标准。下面分别对这三个标准在定义和构建的过程中应该注意的事项一一进行介绍。
1、直通标准
直通标准可以是零长度也可以是非零长度,零长度直通因为没有损耗和特征阻抗要更精确一些。直通标准的电延时不能与传输线标准相同,如果精确的定义了其相位和电长度,可以用它在校准时建立测量参考平面。
2、反射标准
反射标准可以是有高反射系数的任何物理器件,连接到两个测量端口反射标准的特性必须完全相同。在校准时并不需要知道标准件反射的幅度,但必须知道相位,而且其电长度必须在1/4波长以内。如果精确的定义了反射标准的幅度和相位,可以用它来建立测量参考平面。
3、传输线标准
传输线标准用来建立校准后的测量参考阻抗,TRL校准由于传输线标准的限制存在以下不足:
1)传输线标准必须与直通标准的阻抗相同。
2)传输线标准的电长度不能与直通标准相同。
3)传输线标准在整个频率范围内必须有适当的电长度,在每个频率点,传输线标准与直通标准的相位差必须大于20小于160,因此实际单根传输线能覆盖的频率范围为8:1?为了覆盖更宽的频率范围,需要多个传输线标准。
4)在低频段,传输线标准会特别长,传输线标准的最优长度为频率跨度几何平均频率(起始频率×终止频率的平方根)的1/4波长。
4、匹配标准
当所需长度或损耗的传输线不能制造时,可以使用匹配标准来代替传输线。
1)匹配标准为连接到端口上的低反射终端。
2)在TRL校准的误差系数计算时,将匹配标准作为高损耗。无限长度的传输线。
3)匹配标准的阻抗变为测量的参考阻抗。