矢量網絡分析儀的去嵌入與端口延伸技術解析

在射頻與微波測量中，矢量網絡分析儀（VNA）是表征器件S參數的核心工具。然而，當被測器件（DUT）為非同軸結構（如PCB上的SMT元件或晶圓級器件）時，必須借助測試夾具或探針臺進行連接。這會引入額外的傳輸路徑，影響測量精度。為將校準平面準確移至DUT端面，通常采用兩種主流技術：端口延伸（Port Extension）與夾具去嵌入（Fixture De-embedding）。其中，自動夾具移除（AFR）與自動端口延伸是兩種具體實現方式，各有適用場景。

端口延伸是一種簡便的校準平面遷移方法。其基本原理是通過補償夾具引入的電延遲（Delay）和損耗（Loss），將校準面從同軸接口延伸至DUT位置。傳統方法僅考慮延遲，現代VNA則支持結合損耗補償，提升精度。自動端口延伸（Auto Port Extension）功能可通過測量開路或短路狀態，自動提取所需的延遲與損耗參數，操作快捷，適用于對精度要求不極端的場景。

相比之下，夾具去嵌入是一種更精確的處理方式。它不僅補償延遲與損耗，還能消除因阻抗失配引起的反射效應。該方法需獲取夾具的S參數模型，可通過電路仿真（如ADS）、電磁仿真或實際測量獲得。AFR（Automatic Fixture Removal）是一種高效的去嵌入技術，利用時域分析方法，結合開路、短路或直通測量，快速提取夾具S參數并從測量結果中扣除，顯著提升準確性。

二者核心區別在于處理精度與適用條件。端口延伸假設夾具為理想傳輸線，阻抗匹配良好，僅引入相位延遲與幅度衰減，適用于結構簡單、失配小的測試環境。而去嵌入則全面建模夾具的電氣特性，適用于高頻、高精度或結構復雜的測試場景。

在實際應用中，應根據測試需求選擇合適方法。若測試頻率不高、夾具設計優良且阻抗連續，自動端口延伸已能滿足需求，優勢在于操作簡便、效率高。但在毫米波頻段或對回波損耗、插入損耗精度要求極高的場合，應優先采用AFR等去嵌入技術，以獲得更真實的DUT特性。

綜上所述，端口延伸與去嵌入各有優劣。工程實踐中，應在成本、效率與精度之間權衡，合理選擇，以確保測量結果的可靠性與有效性。