СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №3/2015

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 3 2015 Эффективная верификация анализаторов цепей Традиционно верификация векторных анализаторов цепей требует наличия полного комплекта оригинальных комплектующих: кабелей, переходов и дорогостоящих наборов мер. Этим пользуются многие изготовители, продавая анализатор с дополнительными наборами, которые используются редко. Такая ситуация приводит к излишней финансовой нагрузке на потребителя. Снизить эту нагрузку поможет новый взгляд на верификацию анализаторов. Владимир Губа, Олеся Быкова, Ольга Плотникова, Александр Савин (г. Томск) С помощью термина «верификация» можно характеризовать работы, про- водимые при поверке, калибровке или контроле качества функционирова- ния приборов на рабочем месте. Тех- нически верификация – это процесс подтверждения основных метрологи- ческих характеристик анализаторов. Самое важное и сложное в верифика- ции – это определение погрешности измерений комплексных коэффициен- тов передачи и отражения (элементов матрицы рассеяния или S-параметров). Демонстрация предлагаемой про- цедуры верификации проводилась на примере отечественного прецизион- ного векторного анализатора цепей ОБЗОР-804/1 производства компании ПЛАНАР [1]. Диапазон рабочих частот прибора от 300 кГц до 8 ГГц, тип сое- динителей измерительных портов – N, розетка, волновое сопротивление 50 Ом. После выполнения калибровки и при- менения коррекции модель анализатора можно представить в виде идеального измерителя и пары искажающих адап- теров (см. рис. 1). Опорные плоскости, относительно которых осуществляет- ся отсчёт модуля и фазы измеряемой комплексной величины (S-параметра), определяют плоскости измерений без систематической погрешности. Систематическая погрешность изме- рений возникает из-за наличия оста- точных искажающих адаптеров, кото- рые появляются вследствие дрейфа характеристик прибора и неидеально- сти мер, используемых при калибров- ке. Свойства адаптеров определены их S-параметрами, которые обозначе- ны как E eff i . Верхний индекс « eff » указы- вает на то, что рассматривается модель анализатора после калибровки и при- менения коррекции измерений. Если верхний индекс отсутствует, то счита- ется, что параметры относятся к нека- либрованному прибору. Более под- робно теоретические основы вектор- ных анализаторов цепей представлены в работе «Теоретические основы век- торного анализа цепей в соответствии с МИ 3411-2013» [2]. При верификации детально исследу- ются такие характеристики, как: ● аппаратные параметры анализатора до калибровки и коррекции E i ; ● стабильность аппаратных парамет- ров  E i ; ● погрешность измерений коэффици- ента отражения; ● погрешность измерений коэффици- ента передачи; ● нелинейность тракта отражения; ● нелинейность тракта передачи. У некоторых пользователей может сложиться впечатление, что для провер- ки всех параметров требуется огромное количество прецизионного оборудова- ния и много времени. На самом деле, это не так. Используя только три калибро- вочные меры, один аттенюатор 40 дБ и короткозамкнутую нагрузку, можно определить все необходимые величи- ны. Следует лишь выбрать оптимальный порядок и алгоритм измерений. Последовательность действий пока- зана на рисунке 2. Для упрощения рабо- ты при верификации специалиста- ми компании НПК ТАИР разработано специальное программное обеспече- ние VNA Performance Test (VNAPT) [3]. Внешний вид программы представлен на рисунке 3. Процедура начинается с последо- вательного выполнения двух полных однопортовых калибровок первого пор- та анализатора. Обычно для реализации калибровки используются три меры коэффициента отражения: нагрузка холостого хода (ХХ), короткозамкнутая (КЗ) и согласованная (СН) [4]. Плоскость калибровки, или опорная плоскость, находится на выходе соединителя пер- вого порта [5]. Результаты каждой кали- бровки в виде значений E i (f) сохраня- ются для дальнейших расчётов, где f – частота измерений. На практике вместо E i (f) часто используют специальные обо- значения: направленность E D (f) , согла- сование источника E S (f) и трекинг отра- жения E R (f) . По данным двух калибровок определяется стабильность параметров первого порта  E i (f) с помощью моди- фицированного метода сравнения [2]. Рис. 1. Внешний вид и модель векторного анализатора цепей ОБЗОР-804/1: E D – направленность, E S – согласование источника, E L – согласование нагрузки, E R – трекинг отражения, E T – трекинг передачи, S 11 , S 12 , S 21 и S 22 – элементы матрицы рассеяния исследуемого устройства