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12-25

2023

半导体晶圆测量射频校准技术详解(II)V1.0

　　1.十二项误差的求解

　　如何求解网络分析仪12项误差是要依据流程图来完成的，求解方法是通过梅森流程图来实现。12项误差模型是网路分析仪误差中最为经典的模型了，只有深刻理解了12项误差的求解过程，后续才深入理解10项误差模型、8项误差模型项等延伸的校准算法。

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　　图1归一化两端口12项误差模型正、反方向流程图

　　1.1单端口误差模型和校准

　　为了很好地求解2端口的12项误差，首先我们以单端口的3项误差模型入手，理解一下单端口误差模型和校准是如何发生的。理解了单端口的3项误差求解方法后，双端口的12项误差模型也就相对来说好理解多了。单端口3项误差模型图如下，其中Perfect Reflectometer为理想的反射仪，意味这反射信号能量完全被吸收，也不会串扰到输入a0端。同样入射a0信号也是完全输入，不会串扰到反射b0端。

　　img2

　　图2单端口3项误差模型

　　根据上述流程图，可以得到如下的方程式：

　　img3，其中img4,img5为测试值，img6为实际值。

　　分别测试SHORT、OPEN、LOAD。那么img7分别为-1、1、0。带入方程可以求解出方向性误差

　　img8。

　　1.2双端口误差模型和校准

　　传统的双端口网络分析仪的具有3个接收机，是一种N+1结构，即端口数量设置为N，接收机的数目则为N+1。在该架构的过程中，参考接收机本身就属于两个端口之间进行相互共享的，而两个端口之间主要通过开关来实现相互切换。而现代的网分均是2N结构，而现代的网分均是2N结构，即端口数量设置为N，接收机的数目则为2N。对于两端口网络，需要4个接收机R1、A、R2和B。

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　　图3 2N端口接收机示意图

　　对传统的3端口接收机而言，12项误差模型如下：

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　　图4 12项误差正向（6向）模型

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　　图5 12项误差反向（6向）模型

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　　图5 DUT器件的实际S参数计算

　　1.2.1十二项误差模型的校准步骤

　　第一步：校准P1,使用one-port程序（SHORT、OPEN、LOAD），求解出方向性误差、匹配、和反射跟踪误差img13img14。

　　第二步：通过测试每一个端口的Load，求解出测量泄露或者串扰e30，