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Como calibrar um Vector Network Analyzer, VNA

Como calibrar um Vector Network Analyzer, VNA


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A calibração é uma questão chave para qualquer equipamento de teste para garantir que as leituras feitas caiam dentro dos limites definidos.

Para um analisador de rede vetorial de RF, a calibração é particularmente importante. Não só o próprio instrumento de teste precisa passar por uma calibração formal de período para garantir que a própria unidade esteja operando dentro dos limites do fabricante, mas também precisa de uma calibração do usuário.

Este usuário ou calibração sistemática é necessária para garantir que os efeitos dos cabos, conectores, etc. sejam anulados antes que as medições do dispositivo em teste sejam feitas usando o analisador de rede vetorial, VNA.

Calibração periódica de equipamentos

Como qualquer outro item de equipamento de teste eletrônico, um analisador de rede RF requer que o equipamento seja calibrado. Desta forma, pode ter a certeza de que dará resultados dentro dos parâmetros definidos na sua ficha técnica.

Como todos os instrumentos de teste variam com o tempo, é necessário calibrá-los em relação aos padrões que podem ser rastreados até os padrões internacionalmente acordados.

Laboratórios de calibração especializados são capazes de realizar isso, e para qualquer teste de eletrônica e laboratório de desenvolvimento, é um requisito chave que todo o equipamento de teste seja calibrado periodicamente - normalmente o fabricante do equipamento irá aconselhar sobre os períodos de calibração recomendados.

Calibração sistemática do usuário

Uma das principais atividades que devem ser realizadas antes de usar um analisador de rede vetorial, o VNA, é calibrar o sistema como um todo.

Cabos, conectores, acessórios de teste e outros semelhantes, todos os erros sistemáticos no sistema e devem ser anulados antes que o analisador de rede VNA seja usado para que as medições corretas possam ser feitas.

Erros no sistema incluem:

  • Perda de reflexão Como resultado de pequenas incompatibilidades, haverá alguma perda como resultado das reflexões.
  • Diferenças de fase introduzidas pelos leads Todos os condutores terão um comprimento elétrico e isso pode ser acomodado executando a calibração do usuário.
  • Perda de transmissão Os cabos ou outros meios de transferência de energia do analisador de rede VNA para o dispositivo em teste apresentarão alguma perda. Como as frequências podem ser muito altas, essa perda pode ser perceptível e, mesmo que pequena, pode alterar os resultados.
  • Diretividade na Porta 1 Erros como resultado da diretividade na porta 1.
  • Correspondência de fonte na porta 1 O fato de que a fonte não pode fornecer uma combinação perfeita para o alimentador pode introduzir uma incerteza de medição e, mesmo se pequena, ela precisa ser contabilizada.
  • Combinação de carga na porta 2 Por melhor que seja uma carga, nunca haverá uma combinação totalmente perfeita.
  • Crosstalk Parte do sinal contornará o dispositivo em teste e será transferido de sua entrada para a saída sem passar pelo dispositivo. Por mais que o sistema seja rastreado, algum sinal irá ignorar o dispositivo em teste.

Ao calibrar o sistema analisador de rede VNA antes do uso, esses erros podem ser virtualmente removidos e normalmente isso é muito fácil de conseguir. Freqüentemente, um usuário pode realizar uma calibração de usuário do sistema antes de cada medição ser feita, pois as fases podem mudar, o roteamento do cabo pode mudar e tudo isso pode causar diferenças que precisam ser anuladas.

Ao usar frequências muito altas, até mesmo mover os cabos pode causar alterações - mesmo se forem usados ​​cabos de fase estável de alta qualidade, pequenas diferenças podem ser vistas que podem alterar os resultados dos testes com o analisador de rede RF.

Algumas técnicas diferentes podem precisar ser adotadas de acordo com o sistema de teste e a aplicação - entender as diferentes técnicas disponíveis permite que a calibração mais rápida e precisa seja alcançada.

A primeira etapa no processo de calibração do usuário de um analisador de rede RF é realizar algumas verificações visuais simples e ações:

  • Verifique os conectores: É essencial que os conectores usados ​​com o analisador de rede vetorial não sejam danificados de forma alguma. Com o uso repetido, mesmo pelo mais cuidadoso dos usuários, é possível que ocorram desgaste e danos. É necessário inspecionar quanto a sujeira nos conectores e também a quaisquer sinais de desgaste ou danos. Se algo for suspeito, ele deve ser substituído.
  • Limpe os conectores: Mesmo se nenhuma sujeira for vista, ainda vale a pena limpar o conector RF para remover qualquer sujeira oculta. Em altas frequências, mesmo pequenas quantidades de sujeira podem causar problemas graves. O ar comprimido é a melhor forma de o conseguir. Deve ser inferior a cerca de 50 psi, caso contrário, pode causar danos a si mesmo. Álcool isopropílico também pode ser usado para remover qualquer gordura, mas não aplique com um pano, pois isso pode deixar pequenas fibras.
  • Conecte os conectores ao sistema: Ao conectar os conectores ao sistema VNA, tome cuidado para aparafusar apenas a seção externa do conector destinada a uma ação de parafuso. Deixe o centro ser puxado para dentro. Embora às vezes seja tentador girar todo o conector, nunca faça isso, pois isso pode causar desgaste indevido e danos ao interior de precisão.
  • Aperte com chave de torque: Ao apertar os conectores, sempre use uma chave de torque, pois isso garantirá que o aperto correto seja obtido sem apertar demais, o que pode resultar em danos aos conectores. Tenha cuidado para não causar danos aos conectores do próprio analisador de rede vetorial, pois sua substituição será muito cara.

Técnicas de calibração do usuário VNA

Existem várias técnicas que podem ser usadas para a calibração do usuário de um sistema analisador de rede VNA.

A técnica de calibração do usuário VNA escolhida dependerá de uma variedade de fatores, incluindo o sistema usado, a precisão necessária versus o tempo gasto, etc.

  • SOLT: A sigla SOLT standards para: Short, Open, Load, Through. É uma das maneiras mais simples de calibrar um analisador de rede vetorial de RF. Para realizar esta forma de calibração do usuário do analisador de rede VNA, são necessários padrões conhecidos com um curto-circuito, circuito aberto, uma carga de precisão (geralmente 50 ohms) e uma conexão direta.

    Esta forma de calibração do usuário é menos adequada para medições de guia de ondas, pois é difícil obter um circuito aberto ou uma carga.

  • TRL: Esta abreviatura significa Through Reflect Line e é uma forma de calibração do usuário VNA que pode ser usada com sistemas não coaxiais, como luminárias, teste de wafer ou com guias de onda.

    A técnica TRL usa uma linha com uma impedância característica correspondente como impedância de referência, substituindo o fósforo, e é idealmente uma linha de ar. É possível fabricar uma linha de ar com impedância característica mais precisa do que a de uma partida fixa, portanto a técnica proporciona maior diretividade efetiva, melhorando a coincidência da porta de teste.

  • TOM Esta técnica emprega padrões totalmente caracterizados e, juntos, os dois padrões de uma porta abrem e combinam produzem quatro equações que são suplementadas por quatro equações adicionais para o padrão direto. A conexão de padrões incorretos ou defeituosos, bem como conexões elétricas defeituosas, podem ser detectados imediatamente após a conclusão desta técnica de calibração.

Além desses, existem vários outros métodos de calibração que podem ser usados.

Padrões de calibração para analisadores de rede RF

A fim de fornecer os curtos-circuitos, circuitos abertos e cargas correspondentes, etc. Esses padrões de calibração de analisador de rede vetorial, que normalmente são de uma porta e de duas portas, são fabricados com um padrão muito alto. Eles têm propriedades virtualmente ideais, embora se desviem naturalmente um pouco do ideal, pois são itens reais.

Em vista do padrão ao qual foram fabricados, eles não são itens baratos para comprar e são normalmente mantidos com segurança, muitas vezes em uma caixa de madeira protetora. Isso ajuda a garantir que eles não fiquem desprotegidos em uma bancada onde possam ser danificados com muita facilidade. Esses padrões de calibração devem ser cuidados, pois podem ser facilmente danificados se deixados em uma bancada.

Tendo em vista a impossibilidade de fabricar padrões de calibração perfeitos, isso é superado fornecendo ao VNA os desvios dos padrões em termos de arquivo de dados. Isso permite que o analisador de rede RF reduza consideravelmente os erros que ocorreriam mesmo com os padrões de calibração. Desta forma, ele garante que o analisador de rede vetorial pode fornecer a maior precisão possível para seus resultados de teste.

Existem vários elementos para um kit de calibração VNA:

A calibração do usuário é parte integrante do uso de um analisador de rede RF. Ao garantir que o sistema está calibrado corretamente, as incertezas decorrentes das conexões com o dispositivo em teste podem ser removidas. Sem a calibração do usuário do analisador de rede vetorial, os comprimentos dos cabos e as características do suporte do dispositivo, etc., todos entram no sistema e as características reais do dispositivo em teste são perdidas.


Assista o vídeo: PY3IG - nanoVNA #7: Ressonância LC Bobina dipolo (Junho 2022).