在射频与微波测量中,矢量网络分析仪(VNA)是表征器件S参数的核心工具。然而,当被测器件(DUT)为非同轴结构(如PCB上的SMT元件或晶圆级器件)时,必须借助测试夹具或探针台进行连接。这会引入额外的传输路径,影响测量精度。为将校准平面准确移至DUT端面,通常采用两种主流技术:端口延伸(Port Extension)与夹具去嵌入(Fixture De-embedding)。其中,自动夹具移除(AFR)与自动端口延伸是两种具体实现方式,各有适用场景。
端口延伸是一种简便的校准平面迁移方法。其基本原理是通过补偿夹具引入的电延迟(Delay)和损耗(Loss),将校准面从同轴接口延伸至DUT位置。传统方法仅考虑延迟,现代VNA则支持结合损耗补偿,提升精度。自动端口延伸(Auto Port Extension)功能可通过测量开路或短路状态,自动提取所需的延迟与损耗参数,操作快捷,适用于对精度要求不极端的场景。

相比之下,夹具去嵌入是一种更精确的处理方式。它不仅补偿延迟与损耗,还能消除因阻抗失配引起的反射效应。该方法需获取夹具的S参数模型,可通过电路仿真(如ADS)、电磁仿真或实际测量获得。AFR(Automatic Fixture Removal)是一种高效的去嵌入技术,利用时域分析方法,结合开路、短路或直通测量,快速提取夹具S参数并从测量结果中扣除,显著提升准确性。
二者核心区别在于处理精度与适用条件。端口延伸假设夹具为理想传输线,阻抗匹配良好,仅引入相位延迟与幅度衰减,适用于结构简单、失配小的测试环境。而去嵌入则全面建模夹具的电气特性,适用于高频、高精度或结构复杂的测试场景。
在实际应用中,应根据测试需求选择合适方法。若测试频率不高、夹具设计优良且阻抗连续,自动端口延伸已能满足需求,优势在于操作简便、效率高。但在毫米波频段或对回波损耗、插入损耗精度要求极高的场合,应优先采用AFR等去嵌入技术,以获得更真实的DUT特性。
综上所述,端口延伸与去嵌入各有优劣。工程实践中,应在成本、效率与精度之间权衡,合理选择,以确保测量结果的可靠性与有效性。
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