在講校準之前，先介紹一下網絡分析儀的“系統誤差模型”。如果你去看各種論文或書籍，都喜歡給你下面這張圖，然后列一大堆公式，先把你搞暈，這個是傳統的10項誤差模型。也有文獻叫12項誤差模型，包含了2個isolation誤差項，但是現代網分基本做得很好了，這個項可以忽略，故大部分都講10項誤差模型。

我們這是碎片時間閱讀材料，就不講這些復雜的方程組了！

我們就來看看下圖的簡化結構和誤差模型吧，我們以測S21為例，實際測的是b2和a1的功率比b2-a1（為了方便，這里功率統一采用對數單位dBm），但是在圖中可以看到，b2和a1是不能直接測到的，必須通過功分器在1端口的參考接收機通道測出a1’，然后在2端口的測量接收機通道測出b2’，因此（b2’-a1’）和（b2-a1）之間的差值，我們就定義為系統誤差。

所謂校準，就是測量一組已知器件（即校準件或稱標準件），根據儀器接收機實際測試的結果和已知校準件的特性比較，聯列方程組，解出上述的誤差項eij，從而為后續的測量提供修正。

這里需要對校準件做進一步說明，在同軸系統中，校準件通常是開路、短路、匹配和直通，但是由于現實中無法實現理想的開路、短路、匹配和直通，因此需要正確的標定校準件的“特征數據(characteristicdata)”，例如開路應該表征為一個寄生電容和一段傳輸線；短路表征為寄生電感和一段傳輸線，匹配一般表征為一個理想50歐姆，現代網絡分析儀也可以對匹配的不理想性進行表征。如下圖所示。

一般在校準件的附帶的存儲設備里面，都以文件形式定義，現在高端的校準件一般都會配備一個優盤，里面存著這套校準件的特征數據（一般每套校準件都有自己的***），嚴格講每套校準件要和自己配套的特征數據配合使用。對于低頻的同軸校準件，其差異性不是很大，所以大部分商用網絡分析儀都內置了常見型號的校準件“特征數據”的典型值（typical）。

對于直通校準件，必須精確的表征（或者說“告訴”網絡分析儀）其插損和電長度，嚴格來講還需要知道其S11和S22，但是目前網絡分析的模型都是把直通當一個理想50歐姆的有損傳輸線來處理的。

現代網絡分析儀普遍采用了2N接收機架構，例如2端口網絡分析儀的接收機數目為4，即每個端口都有自己的參考接收機和測量接收機，因此共有7個獨立的誤差項（即7個未知數），這樣就不需要預先知道Thru校準件的參數了，只要保證Thru校準件互易（Reciprocal），只需列7個方程就能把校準完成。并且同時可以精確的測試出Thru校準件的插損和電長度。

基本上所有網絡分析儀都支持傳統的TOSM（有些廠商叫作SOLT-Short Open LoadThrough），使用這種方法的前提是----必須正確的定義Through的特征特征參數，就是說校準件的參數文件中必須包含Through的參數，而且必須要使用這個特定的Through，不能用別的Through或者轉接頭代替。

TOSM校準之后，直接測量Through的結果就是校準件模型中對應的“特征數據”（即優盤里存儲的數據），有一定的插損和相位。這一點是需要注意的，很多使用者一直有一個認識的誤區，認為這時候的插損應該是0，相位也是0，這是不正確的。

對于UOSM校準，校準后直接測量Through校準件，這時網絡分析儀就把Through直接當成一個被測件來處理，測到的插損和相位就是這個校準件實際的特性。

值得一提的是，UOSM校準非常適合兩端為不同接頭類型的器件的測試。例如一個被測件的輸入是N型接頭，輸出是SMA接頭。在測試這種器件時，可以在網分的一端使用N型電纜，另一端使用SMA型電纜，校準的時候，可以在N型接頭這邊使用N型的Open、Short、Match校準件校準，在SMA型接頭這邊使用SMA的Open、Short、Match校準件。在校準Through的時候，使用任意一個質量較好的N-SMA轉接頭即可，校準完之后，參考面就是電纜的N型接頭和SMA型接頭的末端。因此UOSM校準方法也可以用于測試一些接頭適配器和射頻電纜。

另外UOSM還有一個優點，假設兩個人，分別用不同的Thru（不一定要是校準件級別的，只要是正常的轉接頭即可）去校準，當然Open、Short、Match是一樣的，最終的校準結果是一致的，因為根本不需要“告訴”儀器Thur的特征參數，Thru可以是任何互易的轉接頭。

首先這里要強調，用校準件去驗證，實際測試的結果不是“理想”參數，而是校準件“特征數據”。

因此直接測試Open，并不是在史密斯圓圖最右端開路位置的一圈點，而是一個沿等駐波比圓，向源（generator）方向的一條曲線。這是因為如圖3中的開路校準件實際上是一個寄生電容串聯一段有損傳輸線，對于不同頻率傳輸線引起的相移（包括損耗）是不一樣的，因此聚在一起的數百個掃頻點，每個點的頻率是不一樣的，相移各不相同，就顯示成一個曲線了，如果看S11的相位，也不是0度，原因同上。

同理如果測試Short校準件的S11，看到的也是在史密斯圓圖左端短路點附近，沿等駐波比圓，向源（generator）方向的一條線，曲線的長度和掃頻范圍有關。

至于Match，由于目前的網絡分析儀一般把它當作理想50歐姆匹配來處理的。所以校準完再次接上Match校準件，其反射系數非常低，一般能達到-60dB左右，這個值可以理解為“有效系統數據”即補償后的剩余誤差。值得注意的是，對于Match會有一個特殊的所謂“記憶（re-recognition）”現象，也就是說用某套校準件校準，如果還是測剛剛校準用的那個Match，反射系數可以到-60dB左右，如果換任何其他一套校準件中的Match，都不可能達到-60dB，一般只能達到-30dB左右。這主要是因為，低頻段的網絡分析儀都把Match當作理想50歐姆，校準算法僅僅根據當前測試的這個Match的結果來補償，而實際上每個Match的物理特性都是略有差別的，因此換上另外的Match就不可能達到-60dB左右的反射系數。當然理想的50歐姆也是不可能實現的，這也是影響測量不確定度的一個因素，目前商用網絡分析儀在測試反射系數，特別是反射系數特別小的器件的時候（-25dB到-35dB），不確定度一般都能達到2-3dB。

因此有必要再次強調，任何匹配校準件真實的S11（反射系數）達不到－60dB，一般只有-30到-40dB左右。在校準時，系統將它當作理想的匹配，就得到了－60dB這樣低的結果。

現代網絡分析儀也支持用S參數包來定義校準件，如果采用S參數包文件定義，校準后再測量Open，Short和Match，測量的結果就和S參數定義包里面的數據完全一樣。特別指出這時候在用剛剛校準用的Match校準件接上去，一般也就是-30dB左右（和定義Match的S參數包文件一模一樣），不再會出現-60dB的“記憶效應”現象。值得注意的是，目前的商用校準件通常只是對Open、Short、Match使用S參數包，對Through還是使用有損傳輸線的模型。這主要是由于傳輸線模型已經能比較精確的描述其特性了，由于Through是2端口器件，必須是有S2P文件，而如果用了S2P文件，文件的參數必須和校準件的連接的方向有關，而實際中也不方便規定校準的時候Through的連接方向。

TOSM校準完之后，Through校準件不拿掉，直接測試S11或S22，此時測得的是有效負載匹配（可以當做接近理想50歐姆）串聯一段有損傳輸線的結果，如下圖所示，是在史密斯原圖中心匹配點附近的一個小圓圈，隨著頻率的變化呈現一定的復數阻抗特性，逐步偏離50歐姆原點。由于Through校準件是當作理想50歐姆的有損傳輸線來處理的，沒有考慮Through本身的S11反射，這個值換算成反射系數用dB表示仍然很小，一般網絡分析儀在8GHz以下，仍然有-50dB左右。

當然，如果校準件采用的S參數包文件，這時候的試S11或S22一般也只能到-30dB左右。

TOSM校準在測量直通時，仍然要測試S11和S22，并對其補償，因此校準之后，對當前使用的這個Through校準件也有所謂“記憶（re-recognition）”現象，此時換成另外任何一個Through之后，都不可能達到-50dB的回波損耗的，甚至僅僅把當前這個Through換一個方向連接，也達不到-50dB這個量級。

但是USOM對Through的S11和S22沒有做測量和補償，Through甚至是未知的，更沒有把它描述為一個理想有損傳輸線，因此就沒有所謂的“記憶（re-recognition）”現象。校準完之后，直接測試Through，其S11和S22就是這個Through本身的端口反射系數，一般在-30dB以下。但是這才是合理的，TOSM校準后的結果實際上是“記憶（re-recognition）”效應的結果，是過于理想化的儀器的剩余誤差，不能反映校準件和系統的真實特性。

雖然UOSM校準之后，直接測試校準件的結果沒有TOSM那么理想，但是UOSM才是更精確的校準方法，其結果更能真實的反映校準件的特性。

總而言之就是：UOSM校準以及S參數包定義的校準件模式，校準后直接用校準件驗證的結果更接近真實情況，但是結果不是那么好看。

TOSM校準(并且在沒有正確定義thru的情況下)以及理想的match校準件定義模式下，直接用校準件驗證的結果過于理想，但是很討人喜歡，具有一定迷惑性！

　　審核編輯：湯梓紅