《矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝置校準(zhǔn)規(guī)范》

中華人民共和國國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范

JJFXXXX-XXXX

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝置校準(zhǔn)規(guī)范

CalibrationSpecificationforPort-extendedTestSetsofVectorNetworkAnalyzer

（征求意見稿）

202X-XX-XX發(fā)布202X-XX-XX實(shí)施

國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布

JJFXXXX-202X

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝置校準(zhǔn)規(guī)范

1范圍

本規(guī)范適用于N、SMA、3.5mm和2.92mm同軸接頭型式的50Ω矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口

擴(kuò)展裝置（包括滿足矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀擴(kuò)展要求的開關(guān)矩陣）的校準(zhǔn)，頻率范圍

10MHz~8.5GHz。其它頻率范圍、同軸接口類型、特性阻抗的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝

置可參照?qǐng)?zhí)行。

2引用文件

JJF1495-2014矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)規(guī)范

IEEEStandard287精密同軸連接器標(biāo)準(zhǔn)(DC~110GHz)[StandardforPrecisionCoaxial

Connectors(DCto110GHz)]

凡是注日期的應(yīng)用文件，僅是注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本

（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。

3術(shù)語和計(jì)量單位

3.1方向性

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在進(jìn)行反射測(cè)量時(shí)都要用到定向耦合器或者定向電橋，對(duì)于理想的耦

合器來說，只有從被測(cè)件反射回來的信號(hào)。但實(shí)際由于耦合器等不理想，會(huì)有一部分入射

信號(hào)泄漏混入到反射信號(hào)中，這就是反射測(cè)量中的方向性誤差。

3.2端口負(fù)載匹配

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在進(jìn)行傳輸測(cè)量中，由于負(fù)載測(cè)試端口與系統(tǒng)阻抗之間失配，傳輸信

號(hào)中有一部分又反射回接收端口，這就是傳輸測(cè)量中的負(fù)載匹配誤差項(xiàng)。

4概述

隨著5GMIMO的廣泛應(yīng)用，需要對(duì)多端口器件進(jìn)行測(cè)量，使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)

測(cè)試時(shí)，需要在被測(cè)器件(DUT)的各個(gè)端口之間多次變換測(cè)試電纜和端接負(fù)載。為同時(shí)滿

足較多端口散射參數(shù)測(cè)試，可以通過使用一個(gè)外置測(cè)試裝置(其中包含更多的測(cè)試端口連接

鏈路)及必要的開關(guān)(這些開關(guān)可以讓外部測(cè)試裝置與VNA本身緊密地集成在一起)來擴(kuò)展

VNA的端口數(shù)量，一般稱之為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝置，如圖1。使用端口擴(kuò)展裝置

可以實(shí)現(xiàn)多端口快速測(cè)試，任意端口對(duì)組合之間的信號(hào)通道測(cè)量，同時(shí)還包括更高效的誤

差校準(zhǔn)方法，消除所有測(cè)試端口和通道的系統(tǒng)誤差。

1

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圖1矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝置

5計(jì)量特性

5.1插針深度

+15μm~-70μm

5.2頻率范圍

10MHz～8.5GHz

5.3端口駐波比

<1.25

5.4通道插損

<10dB

5.5通道間隔離度

＞70dB

5.6方向性(未修正)

＞8dB

5.7端口負(fù)載匹配(未修正)

＞8dB

注：以上技術(shù)指標(biāo)不作合格性判定，僅供參考。

6校準(zhǔn)條件

6.1環(huán)境條件

環(huán)境溫度：（23±3）℃；

相對(duì)濕度：（40～80）%；

電源電壓及頻率：（220±11）V，（50±1）Hz；

其他：周圍無影響校準(zhǔn)工作正常進(jìn)行的電磁干擾及機(jī)械振動(dòng)。

2

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6.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其它設(shè)備

6.2.1網(wǎng)絡(luò)分析儀

頻率范圍：10MHz～8.5GHz；

校準(zhǔn)后方向性、端口匹配優(yōu)于30dB。

6.2.2插針深度量規(guī)（含連接器量塊）

測(cè)量不確定度優(yōu)于4μm（k=2）。

6.2.3同軸校準(zhǔn)件

特性阻抗50Ω；

頻率范圍：10MHz～8.5GHz；

接頭型式N、SMA、3.5mm和2.92mm同軸接頭；

開/短路器反射系數(shù)模值：≥0.98

匹配負(fù)載回波損耗：優(yōu)于30dB。

6.2.4線纜和連接器

頻率范圍：10MHz～8.5GHz；

接頭型式對(duì)應(yīng)N、SMA、3.5mm和2.92mm同軸接頭；

駐波比：≤1.20；

線纜幅度穩(wěn)定度：±0.05dB；相位穩(wěn)定度：±3°。

7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目

校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。

表1校準(zhǔn)項(xiàng)目表

序號(hào)項(xiàng)目名稱條款

1外觀檢查7.2

2插針深度7.3

3端口駐波比7.4

4通道插損7.5

5通道間隔離度7.6

6方向性7.7

7端口負(fù)載匹配7.8

7.2外觀檢查

7.2.1檢查被校矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝置接頭以及外表面狀況，應(yīng)無影響正常工作的機(jī)

械損傷，各種必要的附件和文件應(yīng)齊全，檢查結(jié)果記錄到表A.1。

7.2.2通電后，內(nèi)部開關(guān)功能正常，測(cè)試端口切換正確。

注：被校校準(zhǔn)件的端口表面和內(nèi)部如有污垢會(huì)影響校準(zhǔn)結(jié)果，也會(huì)將污垢帶給校準(zhǔn)中使用的其他標(biāo)

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準(zhǔn)設(shè)備，因此需按被校校準(zhǔn)件的使用指南對(duì)被校校準(zhǔn)件進(jìn)行清潔。

7.3插針深度

7.3.1用連接器量塊對(duì)插針深度量規(guī)進(jìn)行零位校準(zhǔn)；

7.3.2用插針深度量規(guī)分別對(duì)被校矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝置各端口進(jìn)行插針深度的測(cè)

量，多次測(cè)量并記錄結(jié)果，取平均值為插針深度的測(cè)量結(jié)果，記錄到表A.2中。

注：兩種極性的接頭均需測(cè)量，需配合不同接頭形式的插針深度量規(guī)。

7.4端口駐波比

7.4.1矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備）的兩個(gè)測(cè)試端口均連接線纜，在線纜末端分別連接校

準(zhǔn)件配套的精密連接器，如圖2所示。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

精密連接器被測(cè)件精密連接器

OSLT校準(zhǔn)件

機(jī)械/Ecal

圖2被測(cè)件校準(zhǔn)連接框圖

7.4.2矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試信號(hào)頻率設(shè)置為被測(cè)件所需頻點(diǎn)，功率設(shè)置在0dBm，接收機(jī)

中頻帶寬設(shè)置為不大于1KHz，儀器預(yù)熱至少30分鐘。

7.4.3采用OSLT機(jī)械校準(zhǔn)件或電子校準(zhǔn)件，在精密連接器端面對(duì)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行

OSLT/UOSM校準(zhǔn)。

7.4.4根據(jù)被測(cè)件端口的極性，選擇精密連接器相反極性線纜連接被測(cè)件已選端口，測(cè)得其

反射系數(shù)，格式為駐波比，記錄到表A.3中。

7.4.5控制開關(guān)切換，依次測(cè)量其它所有端口反射系數(shù)，記錄駐波比，i對(duì)應(yīng)測(cè)試

端口編號(hào)，記錄到表A.3中。

注：選通鏈路的另一端口端接50Ω匹配負(fù)載。

7.5通道插損

7.5.1按7.4.1~7.4.3用校準(zhǔn)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測(cè)量矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝置已選通兩

端口對(duì)的傳輸系數(shù)，記錄對(duì)數(shù)格式結(jié)果；

7.5.2控制開關(guān)切換，依次測(cè)量其它所有端口兩兩組合之間的傳輸系數(shù)，記錄對(duì)數(shù)格式結(jié)

果，i,j對(duì)應(yīng)測(cè)試端口編號(hào)；

7.5.3依次將測(cè)得的結(jié)果記錄于附錄A.4。

7.6通道間隔離度

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7.6.1按7.4.1~7.4.3用校準(zhǔn)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測(cè)量矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝置已選通端

口與未選通端口對(duì)的傳輸系數(shù)，記錄對(duì)數(shù)格式結(jié)果；

7.6.2控制開關(guān)切換，依次測(cè)量其它所有端口與未選通端口兩兩組合之間的傳輸系數(shù)，記錄

對(duì)數(shù)格式結(jié)果，i,j對(duì)應(yīng)測(cè)試端口編號(hào)；

7.6.3依次將測(cè)得的結(jié)果記錄于附錄A.5。

注：選通鏈路的未測(cè)試端口均端接50Ω匹配負(fù)載。

7.7方向性(未修正)

7.7.1用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與端口擴(kuò)展裝置，按端口擴(kuò)展規(guī)則進(jìn)行連接，如圖3；

7.7.2采用單端OSL校準(zhǔn)，在端口擴(kuò)展裝置測(cè)試端口完成自校準(zhǔn)，記錄方向性對(duì)數(shù)格式結(jié)

果；

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

端口擴(kuò)展裝置

OSL校準(zhǔn)件

機(jī)械/Ecal

圖3被測(cè)件校準(zhǔn)連接框圖

7.7.3控制開關(guān)切換，依次對(duì)其它所有測(cè)試端口進(jìn)行OSL校準(zhǔn)后，記錄方向性對(duì)數(shù)格式結(jié)

果；，i對(duì)應(yīng)測(cè)試端口編號(hào)；

7.7.4依次將測(cè)得的結(jié)果記錄于附錄A.5。

7.8端口負(fù)載匹配(未修正)

7.8.1用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與端口擴(kuò)展裝置，按端口擴(kuò)展規(guī)則進(jìn)行連接，如圖4；

7.8.2采用雙端Q-OSLT校準(zhǔn)，完成在端口擴(kuò)展裝置所有測(cè)試端口的自校準(zhǔn)，記錄端口負(fù)載

匹配對(duì)數(shù)格式結(jié)果，i對(duì)應(yīng)測(cè)試端口編號(hào)；

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

端口擴(kuò)展裝置

OSLT校準(zhǔn)件

機(jī)械/Ecal

圖4被測(cè)件校準(zhǔn)連接框圖

7.8.3依次將測(cè)得的結(jié)果記錄于附錄A.6。

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注：7.8.2也可采用OSLT或UOSM校準(zhǔn)。

8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀端口擴(kuò)展裝置校準(zhǔn)后，出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)證書至少應(yīng)包含以下信息：

a)標(biāo)題：“校準(zhǔn)證書”；

b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址；

c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)（如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同）；

d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)（如編號(hào)），每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí)；

e)客戶的名稱和地址；

f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí)；

g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)說明被校對(duì)象的接收日期；

h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性應(yīng)用有關(guān)時(shí)，應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明；

i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí)，包括名稱及代號(hào)；

j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明；

k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；

l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明；

m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說明；

n)校準(zhǔn)證書簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí)；

o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的說明；

p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)制證書的聲明。

9復(fù)校時(shí)間間隔

復(fù)校時(shí)間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定，推薦為1年。

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附錄A原始記錄參考格式

表A.1外觀檢查

檢查項(xiàng)目結(jié)果

外觀

表A.2插針深度

下限實(shí)測(cè)值/μm上限

被測(cè)件極性不確定度/μm

/μm123平均值/μm

-M-

端口1

-F-

……

端口n

表A.3端口駐波比@Porti(i=1……..n)

信號(hào)頻率VSWR標(biāo)稱值VSWR實(shí)測(cè)值不確定度

GHz-M--F--M--F--M--F-

……

表A.4通道插損@Porti-j(i,j=1……..n)

信號(hào)頻率Log幅度標(biāo)稱值/dBLog幅度實(shí)測(cè)值/dB不確定度/°

GHz-M--F--M--F--M--F-

……

表A.5通道間隔離度@Porti-j(i,j=1……..n)

信號(hào)頻率Log幅度標(biāo)稱值/dBLog幅度實(shí)測(cè)值/dB不確定度/°

GHz-M--F--M--F--M--F-

……

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表A.6方向性@Porti(i=1……..n)

信號(hào)頻率Log幅度標(biāo)稱值/dBLog幅度實(shí)測(cè)值/dB不確定度

GHz-M--F--M--F--M--F-

……

表A.7端口負(fù)載匹配@Porti(i=1……..n)

信號(hào)頻率Log幅度標(biāo)稱值/dBLog幅度實(shí)測(cè)值/dB不確定度

GHz-M--F--M--F--M--F-

……

8

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附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式

表B.1外觀檢查

檢查項(xiàng)目結(jié)果

外觀

表B.2插針深度

被測(cè)件極性下限/μm實(shí)測(cè)值/μm上限/μm不確定度/μm

-M-

端口1

-F-

……

端口n

表B.3端口駐波比@Porti(i=1……..n)

信號(hào)頻率VSWR實(shí)測(cè)值VSWR標(biāo)稱值不確定度

GHz-M--F--M--F--M--F-

……

表B.4通道插損@Porti-j(i,j=1……..n)

信號(hào)頻率Log幅度實(shí)測(cè)值/dBLog幅度標(biāo)稱值/dB不確定度/°

GHz-M--F--M--F--M--F-

……

表B.5通道間隔離度@Porti-j(i,j=1……..n)

信號(hào)頻率Log幅度實(shí)測(cè)值/dBLog幅度標(biāo)稱值/dB不確定度/°

GHz-M--F--M--F--M--F-

……

9

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表B.6方向性@Porti(i=1……..n)

信號(hào)頻率Log幅度實(shí)測(cè)值/dBLog幅度標(biāo)稱值/dB不確定度

GHz-M--F--M--F--M--F-

……

表B.7端口負(fù)載匹配@Porti(i=1……..n)

信號(hào)頻率Log幅度實(shí)測(cè)值/dBLog幅度標(biāo)稱值/dB不確定度

GHz-M--F--M--F--M--F-

……

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附錄C

主要測(cè)量不確定度評(píng)定示例

C.1插針深度

C.1.1不確定度來源

插針深度測(cè)量的不確定度來源主要包括：插針量規(guī)的不確定度、插針測(cè)量儀的分辨力以及隨機(jī)誤差。

C.1.1.1插針量規(guī)引入的不確定度分量

由插針量規(guī)的校準(zhǔn)證書上獲得，如校準(zhǔn)證書上給出的不確定度為0.2(k=2)，則此不確定度分量

為：

C.1.1.2插針測(cè)量儀的分辨力引入的不確定度分量

插針測(cè)量儀的分辨力為0.0001″，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

;

C.1.1.3隨機(jī)誤差引入的不確定度分量

由多次測(cè)量的統(tǒng)計(jì)方法得到，如5次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差1.4μm，則平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

；

C.1.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

C.1.3擴(kuò)展不確定度

C.2方向性

C.2.1測(cè)量模型

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通過測(cè)量單端口校準(zhǔn)件Open/Short/Load，可以計(jì)算出方向性D。

(1)

C.2.2不確定度來源

方向性不確定度來源主要包括矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀OSL校準(zhǔn)的剩余誤差，測(cè)試端口連接重

復(fù)性、線纜移動(dòng)以及其他隨機(jī)誤差。

C.2.2.1矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀OSL校準(zhǔn)剩余誤差引入的不確定度分量，可以根據(jù)校準(zhǔn)后的有

效方向性、有效反射跟蹤、有效源匹配計(jì)算得到；服從正態(tài)分布，k=2，自由度為∞。

C.2.2.2測(cè)試端口連接重復(fù)性、線纜移動(dòng)以及其他隨機(jī)誤差引入的不確定度分量，由于是

取多次測(cè)量結(jié)果的中位數(shù)，中位數(shù)的分散性用標(biāo)準(zhǔn)四分位數(shù)間距表示，假設(shè)測(cè)量次數(shù)N為

6次，自由度為5。

C.2.2.3方向性，線性模值|D|校準(zhǔn)結(jié)果小于0.1附近，在100MHz，8.5GHz的不確定度分

量，如表C.2.1所示。

表C.2.1方向性線性模值校準(zhǔn)結(jié)果不確定度分量一覽表

頻率不確定度分量來源評(píng)定方法分布k值標(biāo)準(zhǔn)不確定

u(|Γ|)網(wǎng)絡(luò)分析儀

B類正態(tài)20.002

100MHz自校準(zhǔn)不完善

uA(|Γ|)測(cè)量重復(fù)性A類0.001

u(|Γ|)網(wǎng)絡(luò)分析儀

B類正態(tài)20.002

8.5GHz自校準(zhǔn)不完善

uA(|Γ|)測(cè)量重復(fù)性A類0.002

由式（2），方向性線性模值校準(zhǔn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表C.2.2所示：

22

ukitu()uA()（2）

表C.2.2方向性線性模值模值校準(zhǔn)結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

頻率標(biāo)準(zhǔn)不確定度

100MHz0.0022

8.5GHz0.0028

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，對(duì)數(shù)模值，

擴(kuò)展不確定度，對(duì)數(shù)模值，

12

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C.3端口負(fù)載匹配

C.3.1測(cè)量模型

通過測(cè)量單端口校準(zhǔn)件Open/Short/Load和雙端口校準(zhǔn)件Thru或Line，采用

OSLT/UOSM/Q-OSLT校準(zhǔn)后，可以計(jì)算出端口負(fù)載匹配。

（3）

C.3.2不確定度來源