矢量网络分析仪介绍及测试原理

2023-02-09  

矢量网络分析仪器是一种电磁波能量的测试设备。它既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值,又能测相位,矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据。


矢量网络分析仪的原理与使用力直接取决于系统的动态范围指标。


相位波动参数的测试是利用矢量网络分析仪的电子延迟(Electrical Delay)功能来实现的。


直接观察插入相移通常不是很有用,这是因为器件的电长度相移相对于频率呈现负斜率(器件越长,斜率越大)。由于只有偏离线性相移才会引起失真,因此希望移去相位响应的线性部分。利用网络分析仪的电子延迟功能,能够抵消被测器件的电长度,结果得到与线性相移的偏差,即相位波动(失真)。


矢量网络分析仪既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值,又能测相位,矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据。更便于工程应用和调试。


矢量网络分析仪功能很多,被称为“仪器之王”,是射频微波领域的万用表,对使用者的专业技术要求还是比较高的;矢网主要是根据频率来划分的,频率越高,价格自然就越高。

R&S®ZNLE 矢量网络分析仪

矢量网络分析仪测试原理

1、传统矢量网络分析仪 VNA 包含一个给被测器件(DUT)和多测量接收机提供激励的射频信号发生器,以测量信号在正向传输和反向传输时入射、反射和传输信号。信号源在固定功率电平进行扫频以测量 S 参数,而在固定频率上对其功率扫描,可以测量放大器的增益压缩和 AM-PM 转换。这些测量能测定线性和简单非线性器件的性能。


2、对于基本的 S 参数和压缩测试,信号源和接收机调谐到相同的频率。不过,通过使信号源和接收机频率偏移,将接收机调谐至激励频率的整数倍,也能测出放大器的谐波性能。使信号源和接收机频率偏移的能力同样可以测量频率转换器件(如混频器和变频器)的幅度、相位和群延迟性能。


3、 VNA 只需一个射频源就可以测量元件的 S 参数、压缩和谐波,但增加第二内部信号源则可以对更为复杂的非线性特性,如 IMD,进行测量,特别是当这两个源与网络仪内部的信号合路器配合使用时尤其如此。对于 IMD 测量,使用信号合路器将两个信号合并,然后送到被测放大器(AUT)的输入端。 AUT 的非线性会引起与被放大的输入信号一道出现的互调分量。在通信系统中,这些多余的分量将进入工作频带且不能通过滤波去除。实践中,只测三阶分量,因为它们是造成系统性能下降的最重要因素。


4、平衡电路测试原理:它能降低对电磁干扰的敏感度和又能降低电磁干扰的产生。平衡元件可以是有三个端口的平衡-单端器件或有四个端口的平衡-平衡器件。用四端口 VNA 很容易对这些元件进行测试,可以测量差模响应和共模响应以及模式变换项。这些测试可以用单端激励或真实模式激励来完成。单端法是每次只测试一个 DUT 端口并对差模响应和共模响应以及交叉模式特性进行数学计算。这是最快且精确的技术,条件是外加功率电平应使 AUT 保持在线性或适度压缩的工作区。


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