VNA校准件参数提取
中文摘要
本文简单阐述了一种利用脚本来拟合校准件参数的方法。

过了年喜提KC901V一台,可惜科创这边没有SMA的校准件,于是上淘宝随便买了一套。但是这种随便买的并不会提供校准件的校准参数,导致校准完以后还是不准。在网上寻寻觅觅,发现了国外一个同好自己写了个小程序来从实测的S11中拟合校准件的三阶校准参数和延时,拿来试了一下,感觉还不错。看起来是一段传输线+三阶参数的模型。

周末在工厂出差,到现在板子都没贴出来,闲着没事给大家分享一下。

脚本是基于GNU Octave编写的,需要两个第三方的库,一个是SparameterToolBox,另一个是NLopt。SparameterToolBox的安装十分方便,只需要把路径放进Octave的查找路径下面就好。NLopt的安装十分麻烦,且官方文档给出的说明语焉不详,最后还是靠github上一位热心老哥的说明才成功搞定。

首先下载好编译好的dll和NLopt的源码,然后按照下面步骤进行操作,如果不出意外你应该可以成功的得到oct文件。下面说明摘自XXXXXXXXXXXXXXXXXX/stevengj/nlopt/pull/287

### Octave plugin    


To build the NLopt plugin for [GNU Octave](XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/wiki/GNU_Octave) (a free Matlab clone, which uses the [same NLopt interface as in Matlab](NLopt_Matlab_XXXXXXXXXXXX)), you will need the following additional steps. (See [Octave for Windows](XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/Octave_for_Microsoft_Windows) on the Octave web page to download Octave.)    


1. Copy `libnlopt.dll` from `build` to `C:\Octave\Octave-X.X.X.X\mingw64\bin`    

2. Copy `nlopt.f`, `nlopt.h`, and `nlopt.hpp` from `build\src\api` to `C:\Octave\Octave-X.X.X.X\mingw64\include`    

3. Create a folder named "nlopt" inside `C:\Octave\Octave-X.X.X.X\mingw64\lib\cmake`    

4. Copy `XXXXXXXXXXXXXXake`, `XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXake`, `XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXake`, and `XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXake` from `build` and `build\CMakeFiles\Export\lib\cmake\nlopt`, respectively, to `C:\Octave\Octave-X.X.X.X\mingw64\lib\cmake`    

5. Copy `nlopt.pc` from `build` to `C:\Octave\Octave-X.X.X.X\mingw64\lib\pkgconfig`    

6. Copy `libnlopt.dll.a` from `build` to `C:\Octave\Octave-X.X.X.X\mingw64\lib`    

7. Compile the Octave plugin (`.oct` file) with `mkoctfile -lnlopt --output nlopt_optimize.oct nlopt_XXXXXXXXXXXXXXX` (`mkoctfile` is a program included with Octave)


上面操作完成后,打开脚本文件,按照说明执行即可,对结果不满意,可以尝试修改下脚本中标明[tweak]的部分。下面附上我自己的结果。S11文件来自公司的R&S 100K-8.5G VNA,使用ZV135校准件校准。

开路件:

open100k-7g-7001-average_S11_dB_meas_mod.png open100k-7g-7001-average_S11_meas_mod.png open100k-7g-7001-average_delta_S11_meas_mod.png



offs_delay = 65.239249 ps

offs_loss = 6.595951 Gohm/s

offs_Z0 = 47.849356 ohm

C0 = -382.876602 * 1e-15 F

C1 = -6144.818923 * 1e-27 F/Hz

C2 = 1620.049213 * 1e-36 F/Hz^2

C3 = -360.441560 * 1e-45 F/Hz^3


短路件:

short100k-7g-7001-average_S11_dB_meas_mod.png

short100k-7g-7001-average_S11_meas_mod.png

short100k-7g-7001-average_delta_S11_meas_mod.png

offs_delay = 28.612214 ps

offs_loss = 10.400061 Gohm/s

offs_Z0 = 49.042136 ohm

L0 = 867.907873 * 1e-12 H

L1 = 198.143414 * 1e-24 H/Hz

L2 = 2449.191930 * 1e-33 H/Hz^2

L3 = 300.502018 * 1e-42 H/Hz^3


负载的结果比较奇怪,而且KC901V里面也好像没有定义负载的地方,所以就不放出来了。开路件的拟合看起来比较准一些,短路件就一般般。KC901V使用拟合参数,外接一N转SMA头再加1米长电缆,校准后的结果看下图。虽然跟那种校准以后缩成一个点没法比,但是凑合凑合应该还是可以的。

MVIMG_20210314_120411.jpg


参考链接:

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/en/latest/

XXXXXXXXXXXXXXXXXX/stevengj/nlopt

XXXXXXXXXXXXXXXXXXt/in3otd/electronics/VNA_calkit/XXXXXXXXXml


attachment icon nlopt-2.6.1.zip 2.07MB ZIP 7次下载

attachment icon NLopt.v2.6.1.x86_64-w64-mingw32.tar.gz 310.80KB GZ 7次下载

attachment icon SparameterToolBox.zip 25.47KB ZIP 5次下载

attachment icon calkit_model.m 15.68KB M 7次下载


[修改于 7 个月前 - 2021-03-14 12:06:55]

该用户不需要名字
7个月16天前
1楼

sticker 没有特别看懂唉,请问可以说说这个作用是什么吗?一般校准件不是直接拧上去较准就可以了吗。


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wzh19940105作者
7个月16天前
2楼
引用该用户不需要名字发表于1楼的内容
没有特别看懂唉,请问可以说说这个作用是什么吗?一般校准件不是直接拧上去较准就可以了吗。

那是你VNA内置了跟你所用校准件相同的校准参数,否则的话是不准的

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该用户不需要名字
7个月16天前
3楼
引用wzh19940105发表于2楼的内容
那是你VNA内置了跟你所用校准件相同的校准参数,否则的话是不准的

哦哦明白了

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1176764177
7个月16天前
4楼

是不是可以考虑直接ads 频变电感然后用优化直接综合一套参数出来


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wzh19940105作者
7个月16天前
5楼
引用1176764177发表于4楼的内容
是不是可以考虑直接ads 频变电感然后用优化直接综合一套参数出来

你可以尝试下 我没怎么用过ADS其实

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djc001
5个月22天前 修改于 5个月22天前
6楼

虽然跟那种校准以后缩成一个点没法比,但是凑合凑合应该还是可以的。

------完成校准后,直接测量开路的校准源,不应该是一个点,反而大部分情况下应该是一段圆弧。

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wzh19940105作者
5个月17天前
7楼
引用djc001发表于6楼的内容
虽然跟那种校准以后缩成一个点没法比,但是凑合凑合应该还是可以的。------完成校准后,直接测量开路...

愿闻其详

我公司这边的表 校准完以后基本都能做到一个点 除非频率范围非常宽 full span 8G那种

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1176764177
5个月17天前
8楼
引用wzh19940105发表于7楼的内容
愿闻其详我公司这边的表 校准完以后基本都能做到一个点 除非频率范围非常宽 full span 8G那...

只有直通和负载能成点吧,开路器和短路器应该都有电长度校准完是一根线


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djc001
5个月16天前 修改于 2个月5天前
9楼
引用wzh19940105发表于7楼的内容
愿闻其详我公司这边的表 校准完以后基本都能做到一个点 除非频率范围非常宽 full span 8G那...
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虎哥
5个月16天前 修改于 5个月16天前
10楼
引用djc001发表于9楼的内容
这个网站有介绍:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/kkbo...

可以参考仪表局的指南,说法略有不同。

https://www.kechuang.org/t/84259

看来不光爱好者有这种问题,K家也需要不厌其烦的给职业用户们解释。

如果用边缘电抗把圆弧补偿成了一团,就属于过补偿了。反过来如果以揉到一团为原则来推算多项式,那么系数必然会有很大偏差。

有的参数啊,靠变变同阶关联参数是解不出来的,得使用在物理上更加“已知”且不同阶的东西,例如空气线来制造偏差,使方程数比未知数多,解出来。

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wzh19940105作者
5个月16天前
11楼
引用虎哥发表于10楼的内容
可以参考仪表局的指南,说法略有不同。https://www.kechuang.org/t/84259...

今天仔细看看,看起来就算是从事这方面的人对这个也还是有误区,我周边同事基本都认为圆弧是不行的,要补偿

谢谢两位指点


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1176764177
5个月16天前
12楼
引用wzh19940105发表于11楼的内容
今天仔细看看,看起来就算是从事这方面的人对这个也还是有误区,我周边同事基本都认为圆弧是不行的,要补偿...

我这边一般是校准后直通。因为有直通头所以相位不是0,角度很小就ok,然后看S11和S22都非常低就认为校准是ok的

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bh4ilp
2个月5天前 修改于 2个月5天前
13楼
引用wzh19940105发表于7楼的内容
愿闻其详我公司这边的表 校准完以后基本都能做到一个点 除非频率范围非常宽 full span 8G那...

只要是大span 校准完是一个点 而且是在最边上开路点的一个点 那就说明你校准件参数设置错了 sticker 就算小span 可以是一个点 只要不是特别低频率 也不会在最右边开路点的 除非你是平面连接器

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wzh19940105作者
2个月5天前
14楼
引用bh4ilp发表于13楼的内容
只要是大span 校准完是一个点 而且是在最边上开路点的一个点 那就说明你校准件参数设置错了就算小s...

一会儿就去找一台矢网校准一下看看差别

怪怪的

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