关于太赫兹测试系统的介绍和说明

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图3：标准传输线∆l的TRL定义(a)。MP80-DX测微定位器和X轴上的数字测微计(b)。pqH安检之家

表1：使用CS15氧化铝校准基材的共面波导传输线pqH安检之家

标准类型 物理长度（µm） 有效长度（µm） ∆l（µm）pqH安检之家

直通 175 150 0pqH安检之家

传输线1（L2） 250 225 75pqH安检之家

传输线2（L3） 355 330 180pqH安检之家

传输线3（L4） 575 550 400pqH安检之家

传输线4（L5） 1025 1000 850pqH安检之家

传输线5（#10） 6600 6575 6425pqH安检之家

StatistiCAL Plus是NIST开发的软件包，用于实现传统的多线TRL测量和基于正交距离回归的校准。此算法由NIST和德国联邦物理技术研究院（PTB）共同开发。此算法的独特之处是能够估计由随机误差导致的自身测试结果的不确定性。StatistiCAL Plus算法的特点是具有高度的健壮性，即使根据较差的最初估计也能得出计算结果。NIST微波不确定性框架在StatistiCAL Plus软件基础上进行了扩展，增加了根据不同模型计算和传输相关数据等后处理功能。此框架包括的后处理模块，可以将测量得到的S参数中的不确定性传播到晶体管增益、功率、材料参数和其它导出的测量结果和指标中。公司为计量学家和微波测试专家开发了两种软件包，用于离线后处理测试数据，即无需连接VNA、探头系统和器件测试软件。他们将典型的工业界或学术界测量实验室的应用，集成为一个通用的自动化测量流程，需要大量的编程和丰富的微波计量的经验。pqH安检之家

目前，StatistiCAL Plus软件中NIST的多线TRL计量VNA校准方法可以通过MPI公司的QAlibria软件获得。两种软件包联手处理系统校准和数据流分析的工作（图4）：QAlibria负责和VNA、探头系统和操作者交互。与此同时StatistiCAL Plus在后台运行，计算校准误差和不确定性。通过QAlibria的多点触摸和多语言用户图像交互界面，设置错误的可能被降至最低，即使无经验的用户也能获得准确的校准结果。pqH安检之家

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图4：系统校准数据流图。pqH安检之家

计算多线TRL误差需要关于校准标准件的初始信息，例如标准反射件的种类（即开路、短路或强反射）、标准传输线的物理长度和有效介电常数的初始估计。StatistiCAL算法需要最初的误差估计和一些NIST ODRPACK计算引擎的特殊设置。pqH安检之家

这些定义由QAlibria自动完成，并作为StatistiCAL Plus的校准目录文件QAlibriaMenuNIST.scm存储在本地件夹中：\MPI\QAlibria\Data\StatistiCAL\。这个文件夹也包含由QAlibria测得的标准件原始数据(在\_input\目录下)和由StatistiCAL计算出的校准矢量结果，自动存储为\_output\目录下Solution.txt文件。等StatistiCAL Plus完成计算，QAlibria调用矢量结果，并且将误差值发送给VNA。此系统无需用户操作便可完成全部校准工作。pqH安检之家

重复性和可复现性pqH安检之家

目前市场上MPI手动系统的共同之处包括：一个空气轴承平台，一个由三个分立定位仪支撑的高可重复性平台，和自动接触的功能。后者的功能对于改进待测器件测量数据的接触可重复性和可复现性来说尤为重要，且和操作者的专业性无关。图5是使用GGB工业公司CS15商业氧化铝校准基材和波导射频探头，进行集总传输线-反射-匹配（LRM）校准的重复性和多线TRL校准的重复性对比。LRM方法由同一个经验丰富的操作者连续校准两次。使用校准比较方法计算这两次校准的区别。因为这两次校准是连续进行的，系统漂移被降到了最低，校准比较方法给出的结果主要是反映了LRM校准的重复性误差。下一步，进行四次多线TRL校准，两次是由有经验的操作者校准，另外两次由无经验的操作者校准。每次数字测微尺都被用于测定表1中每条校准线的∆l。由两个操作者进行的多线TRL校准最大可重复性误差明显小于由一个操作者进行的LRM校准误差。pqH安检之家

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图5：集总LRM校准可重复性和在TS150-THZ搭配MP80-DX组件进行多线TRL校准的操作误差对比。pqH安检之家

多线TRL可以准确提取校准传输线的传播系数γ，也易于计算有效介电常数εeff。NIST的StatistiCAL Plus可以将每条传输线的εeff实部和虚部绘成图表并计算其平均值（图6）。这个功能对于迅速确认和调试校准结果非常有帮助。如有需要，校准数据可以图表或数据的方式导出，以便进一步分析。另外一种迅速检查校准是否成功的方法是对校准所用的标准传输线和标准反射件的修正后的S参数进行确认（图7和8）。