如何進(jìn)行VNA搭配探針臺(tái)的使用

如何進(jìn)行VNA搭配探針臺(tái)的使用，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對(duì)應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個(gè)問(wèn)題的小伙伴找到更簡(jiǎn)單易行的方法。

今天跟大家分享一下探針的使用及搭配VNA的具體操作方式。

為什么要射頻探測(cè)？

由于器件小形化及高頻譜的應(yīng)用，電路尺寸不斷縮小，類(lèi)似微帶線及PCB版本Pad的測(cè)試沒(méi)有物理接口，使得儀表本身無(wú)法與待測(cè)物進(jìn)行直接連接，如果人為的焊接射頻接口難免會(huì)引入不確定的誤差，所以射頻探針的使用完美的解決了這個(gè)問(wèn)題。射頻探頭和校準(zhǔn)基板允許工程師進(jìn)行精確、重復(fù)的測(cè)量與校準(zhǔn)。且任何受過(guò)一定訓(xùn)練的工程師都可以進(jìn)行探針臺(tái)的架設(shè)與儀表的校準(zhǔn)，以分鐘為單位進(jìn)行測(cè)量。

同樣一個(gè)Pad測(cè)試點(diǎn)，如果通過(guò)探針測(cè)量與通過(guò)焊接SMA接口引出測(cè)量線的方法進(jìn)行測(cè)試對(duì)比會(huì)發(fā)現(xiàn)，探針的精度是高于焊接Cable的精度。

探針治具的實(shí)際應(yīng)用

RF夾具的測(cè)試

RF模組的測(cè)試

RF天線的測(cè)試

探針基本特征

高帶寬：直流至20GHz

低插入損耗：20GHz時(shí)<3dB

堅(jiān)固性：鈹銅尖端

探頭端校準(zhǔn)：TCS 60校準(zhǔn)基板

高重復(fù)性：無(wú)活動(dòng)部件

（依不同的規(guī)格會(huì)有很多種，以上只是基本列出一般特性）

探針治具的校準(zhǔn)

我們希望校準(zhǔn)過(guò)程盡可能的把測(cè)試網(wǎng)絡(luò)中除DUT外所有的誤差項(xiàng)全部校準(zhǔn)掉，當(dāng)使用探針夾具的方式進(jìn)行操作有兩種校準(zhǔn)方法：

1-->一種方式是直接對(duì)著電纜的SMA端面進(jìn)行校準(zhǔn)，然后通過(guò)加載探針S2P文檔的方式進(jìn)行補(bǔ)償; 

2-->第二種方法是直接通過(guò)探針搭配的校準(zhǔn)板在探針的端面進(jìn)行校準(zhǔn)。

（下圖是要告訴大家如果直接在SMA端面進(jìn)行校準(zhǔn)之后不補(bǔ)償探針頭，而直接進(jìn)行測(cè)量的話會(huì)帶來(lái)很大的誤差。）

通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆微帶線來(lái)驗(yàn)證校準(zhǔn)在探針頭和校準(zhǔn)在SMA端而不補(bǔ)償探針的差異。

一般簡(jiǎn)易型的探針臺(tái)需要一個(gè)手臂用來(lái)固定線纜及探針，同時(shí)需要一個(gè)很平整的測(cè)試面，下圖中以簡(jiǎn)單的測(cè)試桌替代，復(fù)雜的系統(tǒng)會(huì)引入氣墊桌和自動(dòng)X、Y、Z軸調(diào)試系統(tǒng)。

控制手臂通常具備多方向可調(diào)節(jié)功能，因?yàn)榇郎y(cè)產(chǎn)品放在測(cè)試桌上，由于桌面的不平整，只能通過(guò)調(diào)節(jié)手臂來(lái)微調(diào)探針的位置，以確保很好的接觸。

探針廠商一般都會(huì)提供探針的S2P文檔與校準(zhǔn)片，校準(zhǔn)片如下圖所示，上面有Open、Short、Load及不同負(fù)載的微帶線。

校準(zhǔn)片的實(shí)際大小比較小，操作過(guò)程要特別小心不要?jiǎng)潅Ь€。

打開(kāi)安立的網(wǎng)分，以MS46322B為例，點(diǎn)擊【Calibration】-->【CalKit Option】-->【Load Kit/Charac.】加載S2P檔案，這個(gè)文檔探針治具廠商會(huì)提供，也可以直接跟他們要，這個(gè)檔案實(shí)際上就是探針的S參數(shù)。

加載好了之后【Calibration】-->【Manual Cal】-->【2-Port Cal】-->【Modify Cal Setup】-->【Edit Cal Params】

【Edit Cal Params】-->【Select TCS60_XXmm (M)】

如有必要也可以驗(yàn)證一下TCS60_XXmm的參數(shù)

通過(guò)計(jì)算器功能輸入長(zhǎng)度

輸入長(zhǎng)度（5.8 ps）和介電常數(shù)（9.8）

將計(jì)算出來(lái)的直通長(zhǎng)度輸入Length（mm）一欄

接下來(lái)開(kāi)始正常校準(zhǔn)，為了在校準(zhǔn)過(guò)程中確認(rèn)是否正常，可以用過(guò)【Response】-->S11

【Display】--> 【Trace Format】-->【Phase】 

【Marker】-->【Marker 1 (ON)】

通過(guò)打開(kāi)Mark點(diǎn)來(lái)實(shí)時(shí)觀察校準(zhǔn)過(guò)程中相位的變化

首先將探針頂入校準(zhǔn)板的Short測(cè)量點(diǎn)上，可以發(fā)現(xiàn)相位是有180度的轉(zhuǎn)變，說(shuō)明探針及校準(zhǔn)板是正常接觸上了。

當(dāng)探針頂入Open測(cè)試點(diǎn)時(shí)，相位是無(wú)變化的，如下圖所示：

接下來(lái)進(jìn)行50歐姆Load的測(cè)量，通過(guò)波形的顯示可以確認(rèn)探針是否與校準(zhǔn)板很好的接觸，因?yàn)楣P者在實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，表面上接觸好或許并不代表實(shí)際接觸的很理想，所以通常會(huì)需要一個(gè)強(qiáng)光電源來(lái)照射一下，或者用放大鏡把局部放大，這樣觀察效果會(huì)更好。

最后進(jìn)行直通的校準(zhǔn)

我們知道校準(zhǔn)完直通的狀態(tài)下S12和S21基本是趨近于0dB的。所以校準(zhǔn)是正常的。

下圖是用的一個(gè)2.45GHz Low Pass Filter測(cè)試的結(jié)果。

探針的應(yīng)用很廣泛，可以用到電源完整性測(cè)試，當(dāng)然正確選擇探針和測(cè)試墊對(duì)減少電流環(huán)誤差很重要。還有器件封裝的測(cè)試等等。

同時(shí)不光是可以搭配網(wǎng)分，依使用情況的不同也搭配示波器進(jìn)行信號(hào)完整性的測(cè)量，比如誤碼、眼圖。

對(duì)于儀表而言以矢網(wǎng)為例，需要注意的就是如果去補(bǔ)償或是加載探針的S參數(shù)文檔，這個(gè)就跟自定義校準(zhǔn)件是一樣的，不同廠商的儀表操作方式略有不同。Keysight的網(wǎng)分上一期講過(guò)了，這里就不細(xì)說(shuō)了，基本如下。

點(diǎn)擊【Import Cal Kit】來(lái)加載校準(zhǔn)檔案。

或者手動(dòng)輸入校準(zhǔn)參數(shù)

校準(zhǔn)完S21同樣趨近于0

如果是R&S的矢網(wǎng)，點(diǎn)擊【Cal】-->【Cal Devices】-->【Cal Kits】--> 【Import Cal Kit】來(lái)加載校準(zhǔn)參數(shù)。

點(diǎn)擊【Cal】button -->【Start Cal】-->【Start (Manual)】來(lái)開(kāi)始校準(zhǔn)

關(guān)于如何進(jìn)行VNA搭配探針臺(tái)的使用問(wèn)題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒(méi)有解開(kāi)，可以關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識(shí)。