通常我们需要大量的测量实践,才能实现精确的幅值和相位参数测量,避免重大错误。由于射频仪器测量的不确定性,小的错误很可能会被忽略不计。而网络分析仪作为一种精密的仪器能够测量出极小的错误。
网络分析仪可以分为标量(只包含幅度信息)和矢量(包含幅度和相位信息)两种分析仪。标量分析仪曾一度因其结构简单,成本低廉而广泛使用。矢量分析仪可以提供更好的误差校正和更复杂的测量能力。随着技术的进步,集成度和计算效率的提高,成本的降低,矢量网络分析仪的使用越来越普及。
电子网络的测量方式与测量光器件的方式类似。网络分析仪产生一个正弦信号,通常是一个扫频信号。DUT响应时,会传输并且反射入射信号。传输和反射信号的强度通常随着入射信号的频率发生变化。
DUT对于入射信号的响应是DUT性能以及系统特性阻抗不连续性的表征。例如,带通滤波器的带外具有很高的反射系数,带内则具有较高的传输系数。如果DUT略微偏离特性阻抗则会造成阻抗失配,产生额外的非期望响应信号。我们的目标是建立一个精确的测量方法,测量DUT响应,同时最大限度的减少或消除不确定性。
网络分析仪维修是测量网络参数的一种新型仪器,可直接测量有源或无源、可逆或不可逆的双口和单口网络的复数散射参数;
并以扫频方式给出各散射参数的幅度、相位频率特性。
自动网络分析仪能对测量结果逐点进行误差修正,并换算出其他几十种网络参数;
如输入反射系数、输出反射系数、电压驻波比、阻抗(或导纳)、衰减(或增益)、相移和群延时等传输参数以及隔离度和定向度等。
矢量网络分析仪维修,它本身自带了一个信号发生器,可以对一个频段进行频率扫描. 如果是单端口测量的话;
将激励信号加在端口上,通过测量反射回来信号的幅度和网络分析仪(5张)相位,就可以判断出阻抗或者反射情况。
而对于双端口测量,则还可以测量传输参数。
由于受分布参数等影响明显,所以网络分析仪使用之前必须进行校准。
网络分析仪校准是在四端口微波反射计(见驻波与反射测量)的基础上发展起来的。
在60年代中期实现自动化,利用计算机按一定误差模型在每一频率点上修正由定向耦合器的定向性不完善、失配和窜漏等而引起的误差;
从而使测量精确度大为提高,可达到计量室中精密的测量线技术的测量精确度,而测量速度提高数十倍。
维修仪器一个任意多端口网络的各端口终端均匹配时,由第n个端口输入的入射行波an将散射到其余一切端口并出射出去。
若第m个端口的出射行波为bm,则n口与m口之间的散射参数Smn=bm/an。
一个双口网络共有四个散射参数S11、S21、S12和S22。
当两个终端均匹配时,S11和S22就分别是端口1和2的反射系网络分析仪数,S21是由1口至2口的传输系数,S12则是反方向的传输系数。
当某一端口m终端失配时,由终端反射回来的行波又重新进入m口。
这可以等效地看成是m口仍是匹配的,但有一个行波am入射到m口。
这样,在任意情况下都可以列出各口等效入射、出射行波与散射参数之间关系的联立方程组。
据此可以解出网络的一切特性参数,如终端失配时的输入端反射系数、电压驻波比、输入阻抗以及各种正向反向传输系数等。
这就是网络分析仪的基本的工作原理。单端口网络可视为双口网络的特例,在其中除S11之外,恒有S21=S12=S22。
对于多端口网络,除了一个输入和一个输出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配负载,从而等效为一个双端口网络。
轮流选择各对端口作为等效双口网络的输入、输出端,进行一系列测量并列出相应的方程,即可解得n端口网络的全部n2个散射参数,从而求出n端口网络的一切特性参数。
为四端口网络分析仪测量S11时测试单元的原理示意,箭头表示各行波的路径。
信号源u输出信号经开关S1和定向耦合器D2输入到被测网络的端口1,这就是入射波a1。
端口1的反射波(即1口的出射波b1)经定向耦合器D2和开关传到接收机的测量通道。
信号源u的输出同时经定向耦合器D1传到接收机的参考通道,这个信号是正比于a1的。
于是双通道幅度-相位接收机就测出b1/a1,即测出S11,包括其幅值和相位(或实部和虚部)。
测量时,网络的端口2接上匹配负载R1,以满足散射参数所规定的条件。
系统中的另一个定向耦合器D3也终接匹配负载R2,以免产生不良影响。
其余三个S 参数的测量原理与此类同。为测量不同Smn参数时各开关应放置的位置。
在实际测量之前,先用三个阻抗已知的标准器(例如一个短路、一个开路和一个匹配负载)供仪器进行一系列测量,称为校准测量。
由实测结果与理想(无仪器误差时)应有的结果比对,可通过计算求出误差模型中的各误差因子并存入计算机中,以便对被测件的测量结果进行误差修正。在每一频率点上都按此进行校准和修正。
测量步骤和计算都十分复杂,非人工所能胜任。
上述网络分析仪称为四端口网络分析仪,因为仪器有四个端口,分别接到信号源、被测件、测量通道和测量的参考通道。
它的缺点是接收机的结构复杂,误差模型中并未包括接收机所产生的误差。
网络分析仪可以分为标量(只包含幅度信息)和矢量(包含幅度和相位信息)两种分析仪。标量分析仪曾一度因其结构简单,成本低廉而广泛使用。矢量分析仪则可以提供更好的误差校正和更复杂的测量能力。随着技术的进步、集成度和计算效率的提高、成本的降低,矢量网络分析仪的使用越来越普及。
网络分析仪校准;
RF设备的校准经常需要把仪器定期送到经过认证的仪器校准实验室,以确保该仪器的运行符合生产商的规范。实验室也往往把仪器的性能调整到某个标准,比如说国家标准和技术研究院(NIST)所指定的标准。
网络分析仪也不例外。它们也需要定期送到经过认证的实验室进行校准。而且,如果要达到高精度,需要用户更频繁地进行校准。用户校准时,需要根据网络分析仪校准套件中一系列校准标准或者是用户制定、用户定义的标准。通过将已知的存储在网络分析仪的数据与根据校准标准所产生的测量数据进行比较,就可以得到一系列的修正系数。在校准后测量中,这些修正系数就应用于数据中以补偿在前面讨论过的误差源。
用户校准的频率取决于许多因素。包括所需的测试精度、环境因素以及DUT连接的可重复性。通常情况下,网络分析仪每几个小时或每几天需要一次用户校准。应根据验证标准、测量的不确定因素来源以及个人经验来决定校准的频率。本部分接下来讨论的校准为用户校准,请勿将其与我们推荐的每年认证机构校准相混淆。
三个系列的校准经常用于网络分析仪的校准当中:
1.短路,开路,负载,直通(SOLT)
2.直通,反射,线性(TRL)
3.使用外部自动化校准模块的自动校准。
下一篇:冷热冲击试验箱技术参数