Здравствуйте. В этом деле новичок. Недавно приобрел двухпортовый VNA Планар S5048, в связи с необходимостью проведения некоторых измерений (ПАВ-фильтры, антенны и прочее).
Побаловался с измерением импедансов конденсаторов (снимая s21), соорудив нехитрую оснастку из двух припаянных друг к другу SMA-разъемов, между корпусами и центрами которых напаиваются подопытные керамические конденсаторы, методом shunt through, так сказать. Получил весьма правдоподобные частоты резонансов и значения esr, перепроверив другим методом.
Следующим этапом решил подключиться к шине питания платы, посмотреть ее импеданс тем же способом, т.е. сняв s21 с помощью какой-то оснастки. Начал с оснастки и тестового конденсатора. Для этого вкрутил Т-образный переходник между портами, в него - SMA c 5-тисантиметровым кусочком коаксиала, который, для начала, припаял к тому же самому конденсатору 1206 0.1uF NP0. Стимул был до 50 МГц, без фанатизма, т.е. вроде бы исключал эффекты, связанные с Т-образным отростком такой небольшой длины. Что же я увидел?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Яркожелтая кривая - s21 с первым типом оснастки, т.е. конденсатор непосредственно на разъемах, бледножелтая кривая - конденсатор подключен через Т-образный ответвитель. Т.е. в первом случае имеем esr=~8 мОм и SRF=~14MHz, во втором - ~160мОм, SFR=~2.2MHz. Подскочив на стуле, схватил милливольтметр и померил омическое сопротивление Т-отростка вместе с кабелем. Ну точно, ~0.14 Ом.

Вопрос: что мне сделать, как откалиброваться, чтоб учесть такого рода оснастку? Очень хочется сравнительно надежно, в диапазоне до сотни мегагерц, снимать импедансы, подключаясь коаксиальным отростком.

Вот, что бывает когда программисты лезут в ВЧ\ СВЧ..
Не понял, что за "Т-образный переходник"? Можно схемы и фотки стенда? На низких омах и сравнительно высоких частотах сильно сказываются паразитные индуктивности, учитывали это при монтаже? Как вообще калибровались?

Вообще для чего изменять импеданс трактов питания и почему не спросить провести ликбез у найденого схемотехника? Не нашли последнего, молчит как партизан, не знает вопрос? Нужное подчеркнуть.

Без обид - задача сводится к моделированию целостности сигналов и питания (SI/ PI).

Посмотрите книги Istvan Novak, например эту: http://www.amazon.com/Frequency-Domain-Cha...e/dp/1596932007
В ней изложена методика и проблемы. Есть еще труды конференции под его редакцией.

Без обид - Вы только что лишний раз подтвердили свою квалификацию, из-за которой и не попали ко мне на работу


Спасибо большое, в точку! Буду изучать

Если честно - не очень и хотелось, т.к. у вас Altium. Я Cadence не изменяю))

Хотел помочь, а вы.. Книжки не всегда ведут к пополнению знаний, достаточных для решения нетривиальных задач. Бывает, что "не идет". Как у меня и знакомых железячников пробелы в программировании (в т.ч. ПЛИС) и ЦОС. Математику надо подучить.

Сейчас тр*хаюсь с основами перехвата и анализа пакетов Wi-Fi. И вроде материала полно, но.. Основные тесты сделаю - а дальше опять прогеров спрашивать

Предлагаю бартер - вы мне доступный ликбез по сетевым проколам, я вам - основы измерения цепей и принципы изготовления оснастки.

В дополнение:
Agilent Ultra-Low Impedance Measurements Using 2-Port Measurements
Evaluating DC-DC Converters and PDN with the E5061B LF-RF Network Analyzer
Evaluating EMC Components with DC Bias Superimposed
Impedance Measurement with E5061B LF-Rf Network Analyzer

Возможность исключения вспомогательных приспособлений зависит от того, можно ли задать свои калибровочные наборы (к примеру SOLT - Short-Open-Load-Through) и какие точности их описания.

Я мало понимаю для чего сувать VNA в цепь питания. Но помоему у Вас системная ошибка. Первым делом необходим другой прибор. Для точного измерения необходим другой принцип измерения импедансов. Вам нужен IV или мостовой метод измерения. Они будут давать большую точность (см. книжку которую я привел).
Первоисточник тут
Нажмите для просмотра прикрепленного файла.

И второе. Для исключения влияния подключающей оснастки необходимо использовать 4-х потровое подключение.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Хотя понимаю, что используя VNA кажется все просто. Есть хороший производитель измерителей quadtech. Но его поглотил croma (у которого плохие приборы. В них заложено именно то, что по спецификации и ни шагу больше).
У квадтеча прибор может автоматически пробегать по частотам и даже строить на экране картинки и сохранять измерения в файл и точность измерения будет хорошая.

А калибровку при этих измерениях делали по коаксиалу? Можно фото оснастки?
Пробовали пользоваться функциями исключения/встраивания цепи? Можно напроход измерить Sпараметры оснастки?



Наборы задать можно. Другое дело, что это будут за наборы. Калибровка по коаксиалу задачу не решит - т.к. не скорректируется оснастка. Наборы для калибровки внутри оснастки - вещь уникальная. Совсем по=хорошему, надо сделать для калибровки 4 устройства (Open на оба порта|Short на оба порта|load на оба порта и thru) и их охарактеризовать или посчитать.

Итоговую погрешность, которая будет вкладываться вашей оснасткой, могу попробовать посчитать. Надо два файла вынуть из софта: 1ый после калибровки по коаксиалу, второй после калибровки на оснастке. файлы сохранятся в папку S5048\State\ с расширением sta, если после каждой калибровки сохранить состояние.

Olesia, спасибо за ответ. Функции исключения/встраивания цепи - я пока не до конца понял, как они работают, и что я получу в результате их применения.

Вот так хотелось бы подключаться к таржету, и снимать s21
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
как "вычесть" этот отросток?

Порыться в бардачке ЗИПе к прибору - вдруг там найдется направленный ответвитель? А фото Т-образного ужаса и прочие фантазии про s21 лучше вообще удалить, дабы не пугать людей.

А тех 4-х, что есть в приборе, не достаточно?

Electrovoicer, в книгах расписан метод измерения с помощью 2-х щупов, аналог мостовой схемы, приводили Вам выше литературу. Точнее измерить не получится с помощью 50-омной линии. Вам еще дополнительно нужно придумать свои калибровки, например на полосковых линиях, просчитать их и передать данные в прибор (надо выяснить, есть ли такая возможность и в каком виде)

Считаю, что автору темы не нужна высокая точность калибровочной меры Load (Match). На 100 МГц обычный чип-резистор 51-ом 0805 дает VSWR не хуже 1,1 (обычно лучше), а уж на более низких частотах проблем с неидеальностью нет. Калибровочная мера типа Open тем более не нужна – делается измерение «отростка» кабеля на холостой ход. Аналогично с Short – измерение при закороченных центральной жиле и оплётке «отростка».
Если анализатор спектра цепей обладает хорошей стабильностью, то измерение через S21 необязательно. Для измерения импеданса достаточно измерить коэффициент отражения (S11 или S22, в зависимости от того какой порт у анализатора стабильнее), предварительно откалибровав оснастку по методу Short-Open-Load для одного порта, используя вышеописанные калибровочные меры и принимая их за идеальные.
Измерение импеданса с помощью Т-образного тройника с «отростком», на мой взгляд, не дает большого выигрыша в точности/чувствительности, именно из-за наличия этого отростка. Кроме того, этот метод может усложнить математическую обработку результатов измерения.

Спасибо за фотку- спер пугать студентов как ненадо делать ни в коем случае.
А теперь по делу- какой Вы ожидаетет импеданс своей линии- в районе 50 ом или что то очень низкоомное. Для цепей питания такое встерчается. Тога весь трак анализатора цепей приходится переводить например на стандарт 10 ом. Нужны сооветсвующие трансформаторы импеданса.
Пердполагается измерение ппри поданом питании? А то ведь у всяких защитных диодов емкость совсем другая под напряжением, чем без. Боюсь, что понадобится комплкет направленных ответвителей и Bias-T для развязки по питанию.
Судя по фотке предполагается измерять только S11, т.е только на отражение? А что с согласованной нагрузкой на другом конце линии?

Или стабильный VNA с аналогичными кабелями. В диапазоне от 20 кГц до 100 МГц довольно проблемно сделать хорошие трансформаторы импеданса. Да и трансформация из 50 в 10 Ом не даст большого выигрыша в чувствительности. Основная проблема при измерении низкоомных импедансов (мОм) и соответствующих резонансов - это паразитные индуктивности щупа (краевые эффекты). Другое дело, что судя по фото, с помощью такого "щупа", по крайне мере в диапазоне 1 - 100 МГц измеренная резонансная частота будет всегда заметно ниже реальной, если идёт речь о ESR ~ (1 - 10) мОм. Да и, как мне кажется, судя по плате, измеряется импеданс в месте подключения "худенького" вывода микросхемы. Тогда вообще теряется смысл измерения резонансных частот при ультра малых ESR даже у дешёвых керамических конденсаторах на этих частотах.
Мне самому непонятна боязнь этого самого резонанса, когда входной импеданс микросхемы по шине питания намного превосходит значение ESR конденсатора и, следовательно, возникновение резонанса исключено (не выполняется условие Q>0,5).

Bias-T - это слишком громко сказано. Напряжение питания можно подать непосредственно на плату в обычном режиме. А VNA развязать разделительным конденсатором.

Проблемно, но возможно. Вот например http://pdfserv.maximintegrated.com/en/an/AN3245.pdf последний вариант- трансформатор с распределенной нагрузкой.

Спасибо, хорошая статья о том, как провести измерение петлевого усиления импульсных DC-DC-преобразователей. Всё как и положено. Некоторые трансформаторы, которые используются, например, в импульсных БП способны удовлетворительно работать до 5 МГц, а выше 100 МГц рекомендуется воспользоваться токовым трансформатором Роговского (т.е. одним трансформатором перекрыть весь диапазон частот 20 кГц - 100 МГц проблемно).
Если измерять коэффициент отражения с помощью одного порта VNA через такого типа трансформаторы, то боюсь тепловая стабильность измерений будет невысока.
P.S. Никогда не приходилось пользоваться VNA с нижней частотой меньше чем 300 кГц, поэтому интересно узнать возможности этого S5048. Вполне может оказаться, что в требуемом диапазоне частот можно добиться высокой точности измерения импеданса с помощью одного порта. Предлагаю автору темы провести эксперимент.
Поставить этот VNA на "открытое" для воздуха место. Подключить к портам VNA измерительные (test-port) кабели. Установить промежуточную частоту фильтра 1 - 10 Гц, усреднение (2-4), настроить логарифмический свип по частоте в диапазоне 20 кГц - 100 МГц и 100 точек на декаду. Дать 1 час на прогрев.
Откалибровать один из портов по методу Short-Open-Load (Match) следующим образом. Задать идеальный калибровочный набор 50-Ом. Сначала откалиброваться на согласованную нагрузку 50 Ом (режим Load (Matсh)), нагрузив свободный конец test-port-кабеля на какую-нибудь имеющуюся под рукой 50-омную коаксиальную нагрузку (подойдёт аттенюатор 15-20 дБ, насколько я понял коаксиального калибровочного набора на 50-ом не имеется). Далее подключить вместо согласованной нагрузки "отросток" кабеля и провести калибровку в режиме Open. Спаять вместе центральную жилу и оплётку "отростка" и провести калибровку в режиме Short.
После завершения калибровки оставить закороченным "отросток" и не менять положения кабеля. Посмотреть амплитуду коэффициента отражения db|S11|, должна быть близка к 0 дБ, вплоть до 2-3 знака после запятой. Посмотреть фазу коэффициента отражения, должна быть близка к 180 градусам. Сохранить файл S-параметров в формате *.s1p. Провести аналогичные измерения с сохранением через 5 и 30 минут после клабировки. Затем поменять положение (форму) test-port кабеля и сохранить результат. Интересно было бы посмотреть на то что получится. Аналогичную работу можно проделать и с другим портом.

Я вот все читаю и не понимаю. Для чего необходимо городить измерения из VNA?
Разве не проще использовать например E7-20 (или аналог). Или дельта импульс или ступенчатое воздействие с осциллографом.
У E7-20(или аналогов) и точность выше и стоимость меньше(если будет ошибка оператора) и оснастка четко проработана.

Почему Вы микроскопом (VNA) гвозди забиваете? И пытаетесь себя оправдать, что это модно и круто. И придумываете проблемы и потом успешно их решаете...

Может я чего не понимаю....

E7-20 может измерять в диапазоне частот 25 Гц - 1 МГц, многие дешёвые измерители от 1 - 100 кГц. К тому же у автора темы весьма недорогой VNA S5048, который стоит всего то 310 т.р. и работает в диапазоне частот 20 кГц - 4800 МГц (как говорится, почувствуйте разницу).
Кстати Планар производит и более дешёвые VNA TR1300 - 77 т.р. Мне кажется за такие деньги нормальный китайский LCR-метр не купишь. А частотные характеристики в широком диапазоне частот такие приборы (LCR-метры) измерять не умеют. Например, электронные схемы на современных быстродействующих ОУ имеют граничные частоты петлевого усиления десятые и единицы ГГц, поэтому вполне себе актуальна проблема измерения выходного импеданса цепи питания в широком диапазоне частот, чтобы исключить область неустойчивой работы ОУ. Так может быть полезно измерение коэффициента передачи между соседними цепями питания, например, разных усилительных элементов и т.п., с целью выяснения взаимного влияния между этими цепями.


Вот и я не понимаю причём здесь LCR-метр. Согласен, что в сравнительно низкочастотном и узком диапазоне частот эти приборы наиболее предпочтительны.

А Вы уверены, что для регулировки обратных связей цепей питания нужен диапазон более 1МГц. Не. Ну, может быть конечно, что Т.С. такой профи, что ему мало 1МГц. Но....
Далее, а что конкретно он хотел измерять?
а - Напряжение на выходе vs напряжение на входе,
б - или импеданс цепей питания? (особенно посмотрите фотку и коментарий к ней - "Вот так хотелось бы подключаться к таржету, и снимать s21").
Тут помоему явное непонимание цели эксперимента.

Ой. Чуток подправил. Я ошибся в некоторых высказываниях.

На самом деле метод измерения ТС имеет право на существование. Примерно по такому же методу, например, в анализаторах полупроводниковых приборов Agilent серии B15xx подключается модуль измерения иммитанса к универсальной оснастке, но это делается с целью упрощения подключения при измерении межэлектродных емкостей. Разумеется без предварительной калибровки Open-Short никаких правдивых измерений получить не получится. Другими словами, надо понимать, что там программно предусмотрена возможность вычитания "отростка" с помощью процедуры специальной калибровки. Да и используется там не VNA, а именно RLC-метр, что несколько упрощает задачу. Т.е. классическая "четырёхкабельная" схема схема подключения, при помощи двух тройников переходит в "двухкабельную". При этом тройник в канале высокого потенциала совмещён с функцией Bias-T, обеспечивая измерения вольтфарадных характеристик. Разумеется, что упрощение схемы подключения отрицательно сказывается на точности измерения.
Что касается метода ТС, то для его реализации нужно разработать программное обеспечение, способное провести калибровку "щупа" и математически пересчитать измеренные двухпортовые S-параметры в импеданс.


Согласен. Мне думается, что цель и задача была бы понятна, если бы проектировалась цепь питания, исходя из требований питающейся нагрузки и возможности реализации этих требований с учетом возможностей конструкции и применяемой элементной базы. В ходе проектирования был бы известен расчётный импеданс цепи питания, зная который можно было бы выбрать подходящий метод измерения и провести эксперимент.
А здесь складывается такое впечатление, что просто хочется что-либо измерить. Получить непонятно какие результаты измерений и потом думать хорошо это или плохо.

Хмы. Какая у Вас интересная схема. При измерении КП получается, что оценивается изменение измерений КП в зависимости от подключенного к щупу элемента. Но для Вашего диапазона сопротивлений (8 мОм) нужно делать измерения КП, а не КО. Я-то рассчитывала, что у Вас подключение такое, как для схемы 2 по рисунку... со щупа же нет контакта к земле и в тройнике не разрыва по ней же? А импеданс по какой формуле пересчитываете? по Этой? z=(Z0*(S21))/(2*(1-S21))?



Измеренные S параметры можно пересчитать в импеданс и без специального программного обеспечения. Файлы с S параметрами открываются экселем. Формулы известные. Откалибровать щуп уже сложнее. Однопортовая калибровка (open, short, load) не поможет при измерениях коэффициента передачи. А ТС нужен именно он. Надо делать нормализацию по КП с учетом этого щупа. Может использовать два таких щупа? Хотя бы получиться нормализовать КП.

Этот приборчик стабильный вполне, только нужны хорошие кабели. У ТС может не получиться предложенный Вами, MePavel, эксперимент - у него HuberSuhner кабели. а именно эти не самые фазостабильные. Да и сам щуп - маленькое зло

Спасибо снова, Olesia, одна Вы меня понимаете, а мужики все злые пошли какие-то Собственно, у меня почти что схема 2, с той лишь разницей, что ИУ вынесен через отросток, и я оговариваю, что не лезу в гигагерцы, и готов ограничиться десятками мегагерц.
Товарищи, MePavel, я прекрасно понимаю, почему я это делаю и зачем. Просто ранее я не имел дел с VNA, вот и фсе. Методологию осваиваю, и спрашиваю совета. Способ мой вполне законный, и, разумеется, по определению дает весьма большую точность, если измерять без Т-отростка, тем более, у меня есть автоматический калибровочный модуль.
Вот я и хотел научиться его учитывать, этот Т-отросток. А студентов, khach, надо пугать не отростками, а опасностью не научиться видеть интересные и не всегда стандартные возможности измерительных приборов. Ясное дело, что приличный VNA даст сто очков любому RLC-метру, при правильном подходе.

p.s. рефлектометрический способ, по s11, дает куда большие ошибки на малых импедансах... по крайней мере, я это четко вижу.

Я вот не пойму - вам это для работы нужно или студентам голову морочить?
До сотен мегагерц импеданс цепей питания легко и непринужденно контролируется обычным осциллографом и генератором.

Разумеется можно и с помощью карандаша, калькулятора (логарифмической линейки) и листка бумаги заниматься алгебраическими операциями с комплексными числами и при этом очень гордиться этим.
А ведь хотелось бы, чтобы VNA сразу показывал на картинке то что нам нужно.


Начали красиво про пересчёт S-параметров, так почему же сразу всю систему с test-port кабелями и отростком нельзя откалибровать (провесит деэмбединг) при помощи трёх измерений - open, short, load? Зачем нормализовать КП? VNA от этого точнее работать не станет, а вот количество лишних и не нужных операций возрастёт.


Вот здесь не могу скрыть своего маленького возмущения. Честно говоря, не знал, что HuberSuhner кабели ТС в диапазоне частот до 100 МГц даже в неподвижном состоянии дадут дрейф фазы больше, чем VNA за 300 т.р. при 5 мин работы. Кстати для точного измерения импеданса важна не только стабильность фазы, но и стабильность амплитуды.
Интенсивно и не один год пользуюсь кабелями производства МИКРАН (не "фазостабильные", 1,5 метра, N-тип). Как мне кажется, по качеству эти кабели не сильно отличаются от HuberSuhner ТС. Многократно проводил тест стабильности этих кабелей с помощью VNA, которые на порядок дороже, а в плане стабильности и чувствительности, как минимум, не хуже чем VNA ТС. Так вот в диапазоне частот до 1 ГГц далеко не у всех VNA их 5-ти минутная нестабильность была меньше изменения параметров кабеля при его приличной деформации. А на частотах до 100 МГц вклад нестабильности параметров кабеля был намного меньше, нестабильности VNA. Все VNA имеют рабочий диапазон частот 300 кГц - 8 (8,5) ГГц, так что проблем с провалом чувствительности и стабильности в диапазоне 10 - 1000 МГц нет в соответствии с даташитом.

Не очень понятно обоснование почему "может не получиться"? Если автор темы понял суть эксперимента и ему интересно проверить возможности своего VNA (и в т.ч. кабелей) в качестве измерителя импеданса (без сложностей с пересчётом S-параметров), то эксперимент не может не получиться. Цель эксперимента - получить результаты, какими бы плохими они не были. Кстати ТС мог бы провести этот эксперимент и без, так не полюбившемся Вам, HuberSuhner-кабеля.
Кроме того, не очень понятно причем здесь фазостабильность кабеля, когда после калибровки на Short его положение не меняется (считаем, что температура постоянна). И причём здесь щуп, когда опять же после проведения калибровки с ним ничего больше не делают (т.е. оставляют его в том состоянии, в каком он был на момент последней калибровки на интересующий эталон нагрузки, в данном случае идеальное КЗ)?
Я, конечно, не настаиваю на проведении эксперимента, если к измерениям коэффициента отражения у Вас и у ТС предвзятое отношение. Можно измерять и через КП с дополнительными затратами времени на математическую пост-обработку.

Уважаемый, Electrovoicer, мне интересна ваша тема. Пока я вижу, что Ваша схема не равна нашей схеме № 2 (я не знаю куда уходит "земля" щупа ). Не могу предложить правильную калибровку для Вашего случая. Можете составить Вашу эквивалентную схему подключения исследуемого устройства и скинуть мне?



Уважаемый, MePavel. Использование 3 мер (open, short, load) при калибровке дает возможность математически скорректировать только результат измерений коэффициента отражения. А использование измерений КО при измерении импеданса применяется только при соединении исследуемого устройства по схеме № 1 (см. рисунок выше в теме). Схема № 1 не пригодна для измерения импеданса очень низкого (как у ТС) и очень высокого уровней. Для измерения импеданса низкого уровня следует использовать схему № 2 и выполнять измерение КП двухпортовой перемычки, в которой исследуемое устройство соединяет сигнальный проводник и экран. Для измерения импеданса среднего и высокого уровня следует использовать схему № 3 и выполнять измерение КП двухпортовой перемычки, в которой ИУ вставляется в разрыв сигнального проводника.
Поэтому речь идет об измерении КП. А для калибровки КП только трех нагрузок недостаточно. Нужна как минимум нормализация. При нормализации учитываются потери в кабеле, который по-любому применяется при измерениях КП. Поэтому погрешность измерений на ВАЦ уменьшится после нормализации.

PS Про HuberSuhner. Не хотела никого обидеть. По моему опыту кабели Микран все-таки половчее будут по стабильности, чем HS. Опять же стабильность прибора со стабильностью кабелей смешивать нельзя. Стабильность кабелей проверяется при изгибе на заданный угол и возврате в первоначальное положение по уходу фазовой характеристики на прогретом приборе. Стабильность прибора - по СКО трассы КП и подъему шумов при нагруженных портах и др но без кабелей. Стабильностные параметры кабелей заведомо хужее стабильности прибора. даже для прибора за 300 т.р. Однако - кабели это оффтоп тут.

ТС даже выложил фото. Схема близка к схеме, изображенной на Вашем рисунке 2, с той разницей, что соеднине двух test-port кабелей выполняется посредством тройника, ИУ подключается к этому тройнику через отрезок коаксиального кабеля небольшой длины (5-10 см).

Уважаемая Olesia, это всего лишь одно из следствий. Использование калибровки SOL позволяет математически исключить внешние цепи, предназначенные для измерения параметров двухполюсника. И совершенно неважно какая схема измерения из ваших 3-х используется и какой прибор (VNA или RLC-метр). А параметры двух полюсника - могут быть выражены и через коэффициент отражения, и через импеданс (всё одно из другого пересчитывается). Мне очень интересно, как Вы понимаете принцип SOL-калибровки математически (просто в двух словах, что является искомым результатом).

Всё верно, вопрос какое значение принимать за очень низкий (высокий) уровень? Реальные возможности измерительного оборудования ТС мне не очень известны.

Полностью согласен.

Опять же тут вообще не согласен. Во-первых, очень интересно узнать что Вы понимаете под нормализацией, чем она отличается от полноценной калибровки и зачем эта функция предусмотрена в VNA (кстати эту функцию можно использовать не только для КП, но и для КО)? Во-вторых, желательно бы всё-таки математически (алгоритмически) записать все Ваши выражения для калибровки (общий вид уравнений, неизвестные), а так на словах мы долго будем реализовывать алгоритм измерения импеданса, предложенный автором темы.

Прежде чем делать такие утвержедния, Вы бы попробовали откалибровать прогретый VNA без кабелей предположим на 10 МГц и предположим на измерение КО. Подключили бы прецизионную рефлективную нагрузку из калкита и в течении часа через 10-15 минут записали бы амплитудное значение вектора S11 в дБ вплоть до 6 знака после запятой и его фазу. Потом подключите кабель, откалибруйтесь с ним сделайте замер, затем согните его, так как вы его обычно используете для ИУ и запишите результат (в нормальном и изогнутом состоянии). Я надесюь, что Вы наконец убедитесь, что на сравнительно низких частотах фазостабильные каблели не нужны и все погрешности, как правило, обуславлиются только нестабильностью VNA. Если бы стабильность кабелей была намного хуже стабильности любых VNA на любых частотах, то в даташитах на VNA эти параметры бы явно не указывали. Действительно зачем нужен стабильный VNA, если кабель всё испортит даже на 20 кГц?

В 2012г вашла книга по вашей теме: <Handbook of Microwave Component Measurements: with Advanced VNA Techniques> by Joel P. Dunsmore

Об измерительных возможностях прибора см. рисунок.
О математическом представлении калибровки см. вложение.
При нормализации КО определяются оценки Er и Ed. При полной однопортовой калибровке дополнительно определяется и Es.
При нормализации КП определяется только Et. Это можно сравнить с мат. операцией деления {Данные/Память}. При полной двухпортовой определяются еще El, Ex и, конечно, Er, Ed. Es.
Импеданс пересчитывается из измеренных S-параметров, которые определяет прибор после калибровки. Формулы для пересчета в импеданс см. файлик.

Хватит уже всякую фигню советовать.
Чтобы хоть что-то увидеть по питанию, нужно разрешение не хуже 1/1000 ома.
Векторник в режиме измерения параметров двухполюсника, да еще с торчащим хвостом из тройника - совсем негодный метод.
Еще бы астролябией измеряли.

Фигню сейчас советуете Вы. ДД этого и подобных VNA превышает 100дБ, что преспокойно позволяет видеть миллиомы.

Вы типа самый умный здесь?
А индуктивность проводников, которыми будете припаиваться к шинам питания как учитывать и компенсировать собираетесь? Это не коаксиальный тракт.

Уважаемая Olesia, большое спасибо за информацию. Но совсем непонятно откуда взяты эти зависимости и при каких условиях они получены. Вполне может быть, что эти зависимости могут качественно характеризовать какой-либо частный случай.
P.S. Математическая безграмотность с записью относительной погрешности как dx /|X| бросается в глаза и не более. Интересно откуда взят этот рисунок.

Спасибо. Надеюсь Вы теперь осознали, что нормализация - это, мягко говоря, сильно урезанная форма калибровки. Нормализацию выполняют обычно после проведения ранее полноценной калибровки, с целью быстрого и экономного устранения небольшого временного/температурного дрейфа параметров VNA, чтобы не тратить время и ресурс соединителей на повторную калибровку.
В нашем случае речь шла прецизионных измерениях и о нестандартных принципах калибровки измерительной оснастки, а Вы зачем-то вспомнили нормализацию. Тут для начала бы полноценную калибровку-коррекцию провести, а уж потом рассуждать об ускоренных алгоритмах нормализации.

С этими формулами ТС изначально и работал, наверное. Здесь вопросов нет. Только это совсем не то, о чём я Вас спрашивал. Напомню, речь шла о математическом определении S-параметров "искажающего адаптера" (ИА), необходимых для полноценного исключения измерительной оснастки в случае Ваших рисунков 1 и 2. Вы писали, что метода SOL явно недостаточно, что необходима нормализация КП (причём непонятно какого именно КП) - это я про рисунки 2 и 3.
P.S. Прочитал ТО на VNA S5048. Там указывается, что есть вот такая полезная возможность

Так что пользоваться Excel для пост-обработки измеренных данных необязательно.

Признаться честно, мне не очень понятен Ваш интерес к этой теме, а точнее к измерениям импеданса, через коэффициент передачи, когда Вы тут же пишите что

Отсюда напрашивается вывод, что вы работаете на частотах далеко за 100 МГц, а там уже в 5-10 см отрезка коаксиального кабеля (именуемого «щупом») может уложиться нечётное число четвертьволновых длин. И измеряемый импеданс близкий к КЗ, трансформируется в импеданс близкий ХХ (и наоборот). В итоге получится, что схемы на рисунке 2 и 3 окажутся неработоспособны, надеюсь, сами понимаете почему. А вот схема с рисунка 1 будет отлично работать.



Там ещё и другая проблема возникает. Непонятно относительно какой "земли" надо измерять импеданс этой шины питания. От той, которая ближе всего к шине питания и к которой удобнее подключиться, или что-то ещё? Если от таких подключений смысл измерений не теряется, то можно измерять резонансы и ESR в керамических чип-конденсаторах.
Ещё один вопрос. Импеданс шины питания должен измеряться с подключенной к ней реальной нагрузкой или без неё? Если измерить без нагрузки, то получим чистый выходной импеданс шины питания. Информация получается явно неполная. Нужно тогда ещё измерять импеданс нагрузки, которая подключается к этой шине питания, чтобы оценить возможность нежелательных паразитных резонансов и т.п. Наличие какой-либо резонансной частоты на частотной зависимости чистого выходного импеданса шины питания ещё не означает, что реальная нагрузка будет резонировать на этой частоте (если будет вообще резонировать).

Это не так. Здесь есть принципиальная ошибка. При полноценной калибровке определяются все параметры искажающего адаптера. При нормализации - лишь некоторые. Делать последовательно калибровку, а потом нормализацию, бессмысленно. Корректирующие коэффициенты по калибровке перезатрутся в приборе коэффициентами, полученными при нормализации. Погрешность измерений увеличится.
Быстрое и экономное устранение небольшого временного/температурного дрейфа параметров VNA (без затрат времени и ресурса соединителей на повторную калибровку) делается не так. Существуют Inctrument Correction Module и Fixture Correction Module. http://www.atesystems.com/solutions.html

В нашем случае, действительно, речь шла прецизионных измерениях и о нестандартных способах калибровки измерительной оснастки. Нормализация может помочь, если откалиброваться не получится. Ведь для КП нормализация - "Возможность модификации графика данных путем осуществления математической операции между графиком данных и памятью. Математические операции включают: сложение, вычитание, умножение, деление комплексных чисел."

TC пробует работать по почти-схеме 2. Для полноценного исключения оснастки нужно провести калибровку в оснастке. Но так не получается. Поэтому ищем способы иного исключения оснастки. Такие как описание щупа файлом S-параметров и последующего его исключения деэмбедингом. Но при деэмбединге исключается двухпортовая цепь. А в щупе я не вижу землю. Куда она идет - не ясно. Можно ли разорвать коаксиал и подцепить его к элементу двумя такими щупами? Тогда, соединив щупы без элемента, можно сделать нормализацию по КП и выделить DUT.

О чём идет речь. Поэтмоу считаю, что делать нормализацию, когда требуются точные измерения импеданса совершенно бессмыслено. Специально прикрепил два рисунка.



На первом показан результат холостого хода микрановского кабеля длиной 1 м после полноценной калибровки. А на втором, после нормализации на КЗ из калкита. Видно, что Short-нормализация по КО исключила только ошибку трекинга отражения (reflection tracking error), но ошибка рассогласования и направленности неисключена (directivity & mismatch errors).
Кстати в меню данного VNA даже нельзя поменять тип рефлективной нагрузки, по которой производится нормализация. Только Short. Поэтому такая нормализации совсем не годится для измерения КО, развёрнутых на 180 относительно КО калибровочной меры Short.

Действительно так и есть. Стандартная нормализация в VNA полностью затирает предыдущую калибровку.

Спасибо большое, про эти инструменты давно наслышан. Но пока ещё не придумали ничего точнее ручной калибровки. Автокалибраторы судя по даташитам дают плохую точность, по сравнению c обычными калкитами.

Разумеется что стандартной функции калибровки такого типа оснасток нет в VNA. Пока только поэтому и не получается.

Думаю, что это самый простой с точки зрения понимания, но очень неточный способ исключения оснастки. Тем более алгоритм всё равно нестандартный для VNA. Придется описывать формулами.

Как не видеть землю, если щуп - это просто отрезок коаксиального кабеля? Земля в месте контакта к оплётке на конце кабеля.

Работаем вроде по схеме 2, а Вы, кажется ведёте речь о 3-й схеме. Там действительно земли нет у измеряемого устройства.
Я предлагаю полностью и точно охарактеризовать всю оснастку вместе с щупом просто тремя измерениями на Open-Short-Load не затрагивая понятий нормализации вообще.

Спрошу немного в отступлении от темы:

Почему?
ECAL вроде может большее количество точек использовать при калибровке в отличии от трёх механических Open/Short/Load. То есть проходит не только на активных областях, но и на реактивностях.

На фото, как я вижу, контакта к оплетке нет - она висит в воздухе.
Предлагаю так: Сделать два одинаковых по длине щупа. Один пустить от первого порта, а второй от второго. Центры обоих щупов соединить и соединить с "первым концом DUT", оплетки соединить и соединить со "вторым концом DUT". Для учета оснастки убрать DUT (оставив соединенные центры и оплетки соответственно) и сделать нормализацию по КП.

Той схеме, которая на фото, калибровка по щупу тремя нагрузками не поможет - такое мое мнение. TC может попробовать все предложенные варианты



Уважаемый MePavel, я не знаю какие даташиты Вы видели, однако калибровка автоматическим калибратором имеет массу преимуществ перед калибровкой ручками. 1 - устраняется ошибка оператора. 2 - все нагрузки калибратора всегда описаны таблично, что повышает точность калибровка ВАЦа на порядок по сравнению с калибровкой механическим набором, описанным полиномом (коэффициентами C и L и одной цифрой для нагрузки 50 Ом).
У меня есть файлик по приборам и наборам из даташитов. Посмотрите.

А ссылочка, которую скидывала - не просто автоматические калибраторы. Это интереснее. Это дополнительные модули, которые не являются калибраторами и устанавливаются на кабель для корректировки его и его соединителей временнОй нестабильности.

Контакт к оплетке есть. Оплетку припаиваю к "земле" DUTа, центральную жилу, соответственно, куда надо. И я уже понял, что лучше использовать два коаксиальных "щупа", их можно легко учесть.

У меня еще один вопрос появился. Снял с помощью Планар S5048 характеристику s21 моего ПАВ-фильтра (ПАВ включен series-through, аккуратненько), сохранил в файл s2p, и в SPICE симуляторе Microcap создал двухпортовый объект, описываемый соответствующим файлом.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Разница в 6 дб. Глупый вопрос: почему так получилось? Кто виноват, и что делать?

Легко было на бумаге.. Прикиньте паразитное реактивное сопротивление Xl и соотнесите его с "измеряемым" импедансом.

PS Напряжение упало в 2 раза. Виноват образовавшийся делитель, R18 уберите.

Совет дня!

Electrovoicer, покажете потом фотки и скрины?


То есть?

ТО ЕСТЬ? Так вы ж этим банально рассогласуете тракт.

"Механические" тоже умеют так. Например, 05K150-G300 sliding load, Sliding Terminations, Sliding Short Circuits.


Потому что предполагается этот свободный контакт припаивать к общей шине исследуемой платы.

Это самый простой и работающий вариант. И подходит с удовлетворительной точностью только для измерения низкого импеданса (|Z| существенно меньше 50 Ом).

Совершенно непонятно, почему Вы так считаете.

Уважаемая Olesia. Всё по порядку. Посмотрите в даташит на Agilent PNA-X N524x. Там приводятся метрологические характеристики после калибровки VNA ручным 85052B Calibration Kit и N4433A 4-Port Electronic Calibration Module. Посмотрите на Reflection Tracking 0,003 против 0,060 по амплитуде и 0,020 гр. против 0,396 гр. по фазе для ручной и автоматической калибровки. Провал в точности измерений импеданса будет существенным в случае использования такой автоматической калибровки.
По поводу "1": вообще не аргумент. Что касается "2", то это скорее недостаток. Дело в том, что стандартный софт многих VNA не поддерживает описание калибровочных мер через табличные S-параметры. Обычная ручная калибровочная мера сделана довольно точно и хорошо описывается моделью линии задержки и RLC-контура, каждый из элементов которого интерполирован полиномом 3-го порядка по частоте. Автоматические калибровочные модули, насколько я понимаю, в своём составе имеют электромеханические переключатели, которые нельзя описать в виде идеальной линии задержки (уж слишком велика их неидеальность). Кроме того, воспроизводимость электрических параметров этих переключателей не самая лучшая, поэтому и низкая заявленная точность калибровки.
P.S. Пользуюсь ручным калкитом R&S ZV-Z270. Там все меры описаны табличными S-параметрами (а не как Вы написали). Так-то всё хорошо, только с другим VNA этот калкит не получается использовать.


Спасибо большое. Посмотрел. У Вас есть файлик, а у меня такого нет. Просто мне вообще непонятно происхождение таких «файликов». Я привык работать с информацией из официальных источников.


Я понял, только смысл один и тот же – электромеханические переключатели. Как следствие низкая исходная точность и стабильность калибровочных стандартов. Моё мнение, хороший калибровочный набор должен иметь возможность выполнения прецизионной калибровки без S-параметров, чтобы потом с помощью него можно было снимать S-параметры калибровочных мер более низкого класса точности. Или откуда как Вы думаете получаются S-параметры калибровочных мер?


Потому что ошибка в формуле. Должно быть DB( v(R17)/v(1M,1P) ). Или убрать резиcтор R18.

Ошибка в формуле, хорошо, согласен. Допустим. Однако Вы, Павел, повторили совет virtual9900 по поводу убрать R18. Но ведь это в корне не верно и влияет на результаты моделирования. Происходит рассогласование, что хорошо видно...
Возможно, у меня есть некий пробел в знаниях, и я пытаюсь его нащупать, так помогите же мне, MePavel, это сделать
Переформулирую вопрос другими словами. Вот я с помощью VNA снял характеристику s21 некого двухпортового устройства. Засовываю эту s-характеристику в SPICE, причем сознательно повторяю схему опыта, т.е. источник сигнала у меня с выходным импедансом 50 Ом, и у приемника входной импеданс также 50 Ом. То же самое и в моей схеме опыта - оба порта VNA - передающий и приемный, в моем случае, имеют импеданс 50 Ом.
Так вот, вопрос заключается в том, в каком именно месте эти 6дб потеряны - в методике измерения, в ошибке при сохранении s21 характеристики, в SPICE-симуляторе, или в моей голове? И как мне, при моделировании, вставляя этот характеризованный объект в куда более сложную SPICE-схему, где, более того, не гарантированы порты 50 Ом с каждой стороны, не забывать про эти 6 дб, при этом получая правдободобные результаты?

Как видите, наоборот верно влияет. Я бы рекомендовал ознакомиться с фундаментальным определением S-параметров. Могу порекомендовать самую простую книгу для понимания, например: "Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование". Суть в том, что S21 численно равен коэффициенту передачи по напряжению (току) при условии, что импеданс двух портов при измерении S21 был одинаковый (импеданс VNA с учётом коррекции искажающих адаптеров в нашем случае cоставляет 50 Ом) и отраженная волна от второго порта (порта нагрузки) равна 0 (a2=0, см. страницу 199). Следовательно, чтобы правильно "измерить" S21 в SPICE-симуляторе, необходимо и достаточно подключение только лишь идеальной согласованной нагрузки 50 Ом (просто резистор) (в этом случае реализуется условие a2=0, т.е. отсутствие отраженной волны от нагрузки или другими словами идеальное согласование). Выходной импеданс источника никак не может влиять на коэффициент передачи по напряжению между портами исследуемого четырехполюсника, поскольку находится вне исследуемой схемы: "черный ящик S-parametrs" - "согласованная нагрузка".

В MicroCap хорошо видно, что вы измеряете не коэффициент передачи по напряжению, а просто выходное напряжение схемы, при условии, что AC-амплитуда равна 1 Вольту. Коль уж Вы хотите проводить измерения S21 в режиме согласованного источника, то будьте добры AC-амплитуду увеличить до 2 В, так образуется делитель напряжения на 2 (50 + 50 Ом). Или же как я предлагал в предыдущем посте записать формулу для вычисления именно коэффициента передачи по напряжению (разумеется соответствующие узлы в схеме надо подписать).

При использовании схемного элемента с табличными S-параметрами в SPICE-симуляторе вам не нужно ничего "не забывать". Дело в том, что в файле S-параметров указано волновое сопротивление тракта, т.е. 50 Ом и SPICE-симулятор всё идеально точно будет рассчитывать. Точно так же, как если бы Вы работали в реальной схеме. Основные неточности связаны с интерполяцией и экстраполяцией табличных данных S-параметров на частоты, на которых эти S-параметры не измерялись. Например, Вы измерили S-параметры устройства в диапазоне Fнижн - Fверх и потом пытаетесь провести частотный анализ в какой-нибудь другой частотной области. Или ещё хуже анализ переходных процессов, с временами намного больших/меньших периода колебаний Fнижн/Fверх. В этом случае результат может быть совсем неправодоподобным.

Спасибо большое за разъяснения, надеюсь, дальше в правильном направлении буду двигаться.

Нашла статейки на тему измерений импеданса. Посмотрите, может Вам пригодиться.
Упс. Увидела, что ее уже прикрепляли раньше.