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安捷伦矢量网络分析仪

安捷伦矢量网络分析仪
安捷伦矢量网络分析仪

基于矢量网络分析仪E5071C的TDR与传统采样示波器TDR之间的测量性能和优势比较

序言

最近几年随着多Gbps传输的普及,数字通信标准的比特率也在迅速提升。例如,USB 3.0的比特率达到5Gbps。比特率的提高使得在传统数字系统中不曾见过的问题显现了出来。诸如反射和损耗的问题会造成数字信号失真,导致出现误码。另外由于保证器件正确工作的可接受时间裕量不断减少,信号路径上的时序偏差问题变得非常重要。杂散电容所产生的辐射电磁波和耦合会导致串扰,使器件工作出现错误。随着电路越来越小、越来越紧密,这一问题也就越来越明显。更糟糕的是,电源电压的降低将会导致信噪比降低,使器件的工作更容易受到噪声的影响。尽管这些问题增加了数字电路设计的难度,但是设计人员在缩短开发时间上受到的压力丝毫没有减轻。

随着比特率的提高,尽管无法避免上述问题,但是使用高精度的测量仪器可以对此类问题进行检测和表征。以下是使用仪器处理这些问题时必须要遵守的测量要求:

a.在更宽的频率范围都要有很大的测量动态范围

实现高动态范围的一种方法是降低噪声。如果仪器噪声达到最低水平,就可

以把很小的信号 (例如串扰信号) 测量出来。

精确地测量高频元器件也很关键,因为它们是导致信号完整性问题的最常见原因。

b.激励信号要能精确地同步起来

在测量多条微带线之间信号的时序偏差时,精确同步的激励信号更能保证精确的测量结果。

c.快速进行测量并刷新仪表屏幕上显示的测量结果

能够快速进行测量并刷新所显示的测量结果可以使产品的设计效率更高并提高生产吞吐量。

传统上,基于采样示波器的时域反射计 (TDR) 一直用于电缆和印刷电路板的测试。由于这种示波器的噪声相对较大,同时实现高动态范围和快速测量具有一定难度,虽然通过取平均法可以降低噪声,但是这会影响测量速度。示波器上用于测量时序偏差的多个信号源之间的抖动,也会导致测量误差。此外,给TDR 示波器设计静电放电 (ESD) 保护电路非常困难,因此TDR 示波器容易被ESD 损坏。

这些问题只凭TDR 示波器基本上很难解决,只有通过E5071C-TDR — 基于矢量网络分析仪 (VNA) 的TDR

解决方案才能解决。

图1. 数字系统设计中的问题。

VNA 进行哪些测量?

VNA 是测量被测件 (DUT) 频率响应的仪器,测量的时候给被测器件输入一个正弦波激励信号,然后通过计算输入信号与传输信号 (S21) 或反射信号 (S11)之间的矢量幅度比 (图2) 得到测量结果; 在测量的频率范围内对输入的信号进行扫描就可以获得被测器件的频率响应特性 (图3); 在测量接收机中使用带通滤波器可以把噪声和不需要的信号从测量结果中去掉,提高测量精度。

使用矢量网络分析仪进行时域反射计测量图3. 在测量频率范围内扫描正弦波激励信号,就可用VNA 测得被测器件的频率响应特性。

图2.

输入信号、反射信号和传输信号示意图。

众所周知,频域和时域之间的关系可以通过傅立叶理论来描述。通过对使用VNA 获得的反射和传输频率响应特性进行傅立叶逆变换,可以获得时域上的

冲激响应特性 (图4)。

再通过对冲激响应特性进行积分,可得到阶跃响应特性。这和在TDR 示波器上观察到的响应特性是一样的。由于积分计算非常耗时,因此实际上使用的方法是在频域中根据傅立叶变换的卷积原理进行计算 — 把输入信号的傅立叶变换和被测件的频率响应特性进行卷积,然后再对结果实施傅立叶逆变换。由于在时域中的积分也可使用频域中的卷积来描述,因此我们可以快速计算出阶跃响应特性。

从频域变换到时域 (傅立叶逆变换)

图4.

从傅立叶逆变换中推导出的阶跃响应特性与冲激响应特性之间的关系。

通过傅立叶逆变换得到的时域特性的时间分辨率和时间测量范围分别对应于最高测量频率的倒数和频率扫描间隔的倒数(图5)。例如,若最高测量频率是10GHz,则时间分辨率为100ps。我们似乎可以认为通过不断缩小频率扫描的间隔就可以无限地扩大测量的时间范围,但事实上却存在限制。因为傅立叶逆变换中使用的频率数据在频域中必须是等距的,若扫描的频率间隔比VNA的最低测量频率还要小,那么就不能执行傅立叶逆变换。例如,如果VNA的最低测量频率是100kHz,则在时域测量中能够得到的最大时间测量范围就是10μs,对于TDR的测量应用,这足够了。

图5. 时域参数(时间分辨率和时间测量范围)与频域参数(最大频率和扫描频率间隔)之间的关系。

图6显示的是使用基于VNA的TDR(Agilent E5071C-TDR)和示波器TDR (Agilent DCA 86100C TDR),对同一被测件(用Hosiden的测试夹具和电缆)的阻抗进行测量,得到的响应曲线之间的相关性。两个测量结果之间的差别不到0.4?。

图6. E5071C-TDR和86100C TDR示波器(86100C)的测量结果之间的相关性(示波器TDR的测量结果是经过16次平均以后得到的)。

此前的文档1已介绍了VNA 和TDR 示波器的限制和精度。本节将从理论的角度,对VNA 和TDR 示波器的动态范围进行比较。VNA 和TDR 示波器由于体系结构不同,所以在动态范围上也有差异。以下假设将简化对比过程:●两个系统的噪声和带宽 (f c ) 相等●从直流至fc 频率范围内,噪声都是一致的 (白噪声),观察到的功率为b 2●TDR 示波器的阶跃输入和VNA 示波器正弦波输入的最大信号功率 (a 2) 相等●信号源和接收机之间的传输通道不产生损耗●使用归一化阻抗以简化数字的表达首先对比的是对同一测量的动态范围。TDR 示波器的时域响应由阶跃激励和噪声组成,各分量的功率分别定义为a 2和b 2,动态范围是这些分量的比值。对VNA 来说,带通滤波器可以无损传送信号,因此信号功率为a 2; 噪声分量在带通滤波器的阻带中被衰减 — 如果带通滤波器的带宽为f IF ,则滤波器输出端口的噪声衰减为f IF /f C 。鉴于噪声的降幅与动态范围成正比,所以VNA TDR 的测量动态范围可以扩大10 log (f C /f IF ) dB 。由于此关系式与激励频率无关,与TDR 示波器相比,从VNA 的测量结果经过傅立叶逆变换获得的时域响应的动态范围也将扩大10 log (f C /f IF ) dB 。

VNA 与TDR 示波器动态范围的比较1.安捷伦科技公司,《物理层器件时域和频域分析

的限制和精度 (Limitations and Accuracies of Time

and Frequency Domain Analysis of Physical Layer

Devices)》,5988-2421EN

2.由于负频分量与正频分量复共轭,实际需要的数

接下来对比的是在相同的时间测量范围 (T) 和时间分辨率条件下得到时域响应特性所需要的测量时间。使用TDR 示波器测量时,为了在物理采样频率f P 下获得等效采样时间f E ,测量需要多花f E /f P 倍的时间来完成 (如图7所示)。当测量时间长度为T 时,则需要测量T x f E 个数据点 (M),测量时间为T x f P /f S 。使用VNA 进行测量,如要获得相同的时域响应特性的话 (如图9所示),则需要以1/T 作为频率扫描的步长,并测量M*2个数据点。单个数据点的测量时间主要由带通滤波器决定,等于1/f IF 。因此总测量时间为M x 1/f IF ,等于 (T x f E ) x 1/f IF 。对比结果可知,在VNA 进行一次测量扫描的时间内,TDR 示波器可以测量f P /f IF 次。由于将信号波形平均L

次会使得噪声与 成正比下降,与VNA 相比,TDR 示波器能够将动态范围扩大10 log (f P /f IF ) dB 。

图7. VNA 降低噪声的原理1.由于负频分量与正频分量复共轭,实际需要的数

要想对比真实的动态范围,就必须要在测量时间相同的条件下进行对比。因此,必须将VNA 通过使用带通滤波器所带来的在动态范围上的改善和TDR 示波器通过多次平均所达到的在动态范围上的改善这些因素都考虑在内。

通常,TDR 示波器的物理采样频率 (f P ) 远低于TDR 示波器的截止频率 (f C ),VNA 的动态范围要高出TDR 示波器动态范围的10 log (f C /f P ) 倍 (表1)。要通过取

平均法在TDR 示波器上获得与VNA 示波器相同的动态范围,TDR 的测量时间将延长f C /f P 倍。

表1. VNA 和TDR

示波器的动态范围比较

进行一次测量动态范围改善比率1测量时间比率

1f P /f IF

等效测量时间内的动态范围改善比率图8. 采样示波器恢复的波形与测量时间的关系。

图9. 用VNA

测量时,恢复的波形与测量时间的关系。

以上内容主要讨论了时域响应的动态范围。频域测量对当今高速数字通信系统的重要性日益凸显。例如,要测量串扰效应,则精确测量高频响应至关重要,因此必须使用在高频时具有宽动态范围的仪器进行测量。下面我们将重点对比VNA与TDR示波器的频域动态范围。我们在本节会对一些要点和结果进行讨论,与此有关的详细分析请参见附录。

因为我们假设激励信号功率在整个频率范围内是保持恒定的,因此在VNA 的整个测量频率范围内可以得到相同的动态范围。TDR示波器的阶跃激励经傅立叶变换后变为δ(f)/2+1/(2∏jf),其中包括了一个与频率的提高成反比的较大的 DC分量。图10比较了VNA与TDR示波器在相同频率范围和分辨率条件下

的动态范围。对于N个点的测量,动态范围10log(f

C /f

P

)dB在/2∏点出现差

异。频率越高,VNA在动态范围方面的优势越大(请参阅附件了解详情)。

图10. VNA和TDR示波器的频域动态范围比较

为了测试在多个传输通道之间的信号的时序偏差,需要在各个通道的测量结果之间进行时间同步。VNA 和TDR 示波器对测量结果进行同步的方法并不相同。本章节将讨论不同方法对测量精度的影响。图11对比了VNA 和TDR 示波器测量多端口器件时使用的激励信号。TDR 示波器为每个端口提供激励源,并独立生成阶跃激励。因此,必须要激励信号同步起来才可以测量不同通道间信号的时序偏差。如果激励信号在某个时间点实现同步,该激励的任意时间波动将导致测量结果中出现抖动。

信号同步比较

图11. 测量多端口器件时,TDR 示波器 (左) 和VNA (右)

的激励设置方块图。

图12. TDR示波器(左)上的多个激励源的时间同步。调整VNA的相位时延,以实现时间同步(右)。

使用VNA可以在频域中进行测量,并通过傅立叶逆变换计算出时域响应。频域中的相位时延对应的就是时域中的时间时延。VNA提供多种校准方法来补偿相位时延。此外,由于VNA测量的是输入信号与输出信号的矢量比,因此VNA测量结果不受激励波动的影响—输入信号的任何波动都被比率的计算给抵消掉了。因此,VNA测得的时域响应不包含因激励信号波动产生的误差,

测量结果与使用无波动的完美激励所获得的结果相同。

仪表的结实和耐用性的比较

由于内部结构的原因,TDR示波器很难在内部增加静电放电(ESD)保护电路,因此容易受静电放电影响而损坏。图11为TDR示波器的方框图。为了最大程度地降低测试端口输入信号的损耗,采样器直接连接到测试端口上。阶跃信号发生器则采用了隧道二极管。隧道二极管是一种低阻抗器件,适合于与负载连接的配置。如果在图11中A点位置插入保护电路,保护电路的杂散电容和A点的阻抗将形成一个低通滤波器,这会使阶跃激励信号产生失真,导致测量出现误差。

图13. TDR示波器脉冲发生器与采样器的连接方框图。

在VNA中很容易使用ESD保护电路。正弦波激励信号在测量时会扫过VNA 的整个测量频率范围,测量结果从输入与输出信号的矢量比中得到。因此,即使保护电路会导致部分损耗,使用矢量比也可以消除这些损耗,从而确保测量精度不受影响。

全新的Agilent E5071C选件TDR

秉承VNA体系结构的全部技术优势,Agilent E5071C选件TDR能够以最高精度快速完成实时TDR测量。它具有高达3000V(典型值)的ESD容限电压和丝毫无损的射频测量性能,因此可以确保产品更加可靠,降低维护费用。

对于许多数字用户来说,VNA的用户界面操作起来一直很不方便。E5071C 选件TDR的用户界面经过重新设计,使现在的数字工程师可以轻松、直观地进行操作,使用户可以同时进行时域和频域测量以及灵活地选择参数。它能够生成仿真眼图,不需要使用额外的码型发生器,因此可以降低拥有成本。此外,它能够独立地提供用于高速互连分析的基本功能。更多信息,请访问www. https://www.wendangku.net/doc/b114436528.html,/find/ena-tdr。

图14. Agilent E5071C选件TDR

图15. E5071C-TDR用户界面使工程师可以同时进行时域和频域测量以及灵活地选择设置

此前,我们已经对比了VNA TDR(E5071C-TDR)和示波器TDR的测量限制与精度。结果显示,在E5071C-TDR上执行的TDR测量与在传统TDR示波器上执行的测量相关。此外,我们还讨论了E5071C TDR的大动态范围、更出色的信号源稳定性以及更高的测量稳定性。E5071C-TDR简单和直观的用户界面克服了传统VNA用户界面难以使用的问题,为高速串行互连分析提供了综合解决方案。选择E5071C-TDR进行TDR测量能够带来许多优势。

总结

由于单点测量时间为1/f

IF ,在N个点的测量时间等于N x1/f

IF

TDR示波器

在考虑采样示波器进行的测量之前,我们首先考虑实时示波器的情况。实

时示波器的采样频率(f

E )比截止频率(f

C

)高得多。在时间段T内对阶跃激励进行

采样,可以获得以下离散数据,其中数据点的数量为2M=Tf

E :

附录:

VNA与TDR示波器的频域动态范围比较

注: 本节使用与“VNA与TDR示波器的动态范围比较”一节相同的假设条件和标志约定。

VNA

假设信号和噪声都具有平坦的频率响应,因此频域动态范围也是一致的,可用以下公式描述:

x[n]直接进行傅立叶变换会产生频域纹波; 如果在考虑频域特性之前对x[n]进行微分,那么计算过程会变得更简单。 x[n]导数定义如下

:

由于y[n]=a δ[n],傅立叶变换Y[k](-M ≤ 0 < M)

是一个常数值。

q[n] 的傅立叶变换式为:

Y[k] 的频率步进为?f=1/T=f E /2 M 。

测量数据等于x[n] 与噪声p[n] 之和。对测量数据进行微分,也可以得到p[n] 的微分。p[n] 的微分定义为

:

由于p[n]是随机的,如果M

足够大,那么可以假设以下关系式成立。比较Y[k]和Q[k]可获得动态范围的频率特性。首先考虑P[k]

的幅度。根据傅立叶理论,P[k]与p[n]

之间有以下关系。

假设f E >>f C ,k (=f/?f) 时的f C 对应频率f < f C ,k/2M<<1。在此情况下,可以

进行以下近似运算: 。因此,在0 < k ≤ f C /f E M 的范围内

由于假设噪声在高达f C 的频率范围内是平坦的,且在f C 以上的频率范围内

不存在噪声,

换句话说就是,Q[k]与频率 (k) 成正比。

0

范围内的动态范围可以用以下等式来描述。

现在在采样示波器上对同一时域波形进行傅立叶变换,比较获得的动态范围和测量时间。采样示波器的测量时间取决于物理采样频率f P 和等效采样频率

f E 的比值,即T x f E /f P 。

由于实时示波器和采样示波器获得的时域波形是相等的,所以傅立叶变换的结果也是相等的。另一方面,如果噪声的频率分量超过物理采样频率的二分之一,则无法根据Nyquist 理论定义重新回复该噪声,原因在于频率f 的噪声分量与具有f+n x f P /2 (n 是整数) 频率分量的噪声无法区分。也就是说,测量结果

中将会出现实际上不存在的高频噪声。因此,对通过采样示波器获得的噪声进行傅立叶变换,则噪声将摊薄 (diluted)

到整个频率范围内。

因此,DC

范围内的动态范围可以用以下等式来描述。

比较VNA 与采样示波器在相同测量条件下的动态范围

现在对比相同扫描频率间隔和测量时间条件下VNA 与采样示波器的动态范围。在VNA 上测量N 个点需要的测量时间为N/f IF 。在采样示波器上进行相

同测量需要的测量时间为T x f E /f P = 2M/f P 。

因此,在VNA 完成一次测量的时间内,示波器可以完成Nf P /2Mf IF 次测量。对测量结果取平均值,噪声幅度会降低 ,动态范围将增加2Mf IF /Nf P 。

基于此,采样示波器的动态范围为:

与VNA 动态范围相比,得到以下关系式:

动态范围比值取决于示波器截止频率与采样频率的比值。

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本文中的产品指标和说明可不经通知而更改 Agilent Technologies, Inc. 2010出版号: 5990-5446CHCN

2010年7月 印于北京请通过Internet 、电话、传真得到测试和

测量帮助。

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器,提供更快速、更高效的连通性。安捷伦

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ZVB4矢量网络分析仪操作指导书

文件编号: 文件版本: A ZVB矢量网络分析仪操作指导书 V 1.0 拟制 _____________ 日期_______________ 审核 _____________ 日期_______________ 会审 _____________ 日期_______________ 批准 _____________ 日期______________ 生效日期:2006.10

操作规范: 使用者要爱护仪器,确保文明使用。 1、开机前确保稳压电源及仪器地线的正确连接。 2、 使用中要求必须佩戴防静电手镯。 3、 使用中不得接触仪器接头内芯(含连接电缆) 4、 使用时不允许工作台有较大振动。 5、 使用中不能随意切断电源,造成不正常关机。不能频繁开关机。 6、 使用射频电缆时不要用力大,确保电缆保持较大的弧度。用毕电缆接头上加接头盖。 7、 旋接接头时,要旋接头的螺套 ,尽量确保内芯不旋转。 8、 尽量协调、少用校准件。校准件用毕必须加盖放回器件盒。 9、 转接件用毕应加盖后放回盒中。 10、 停用时必须关机,关闭稳压电源。方可打扫卫生。 11、 无源器件调试必须佩戴干净的手套。 ______________________________________________________________________________

概述:1、本说明书主要为无源器件调试而做,涵盖了无源器件调试所需的矢量网络分析仪基本能,关于矢量网络分析仪的其它更进一步的使用,请参照仪器所附的使用说明书。 2、本说明书仅以ZVB4矢量网络分析仪为例,对其它型号矢量网络分析仪,操作步骤基本相 同,只是按键和菜单稍有差别。 3、仪器使用的一般要求仪器操作使用规范。 4、带方框的键如MEAS键为仪器面板上的按键,方框内带单引号的键为软菜单(soft menu), 即屏幕右侧所示菜单所对应的键,如‘dB Mag’。 5、本仪器几乎所有操作都可以通过鼠标进行。

精简系列双端口 USB 矢量网络分析仪( Keysight P937XA),频率范围高达 26.5 GHz

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矢量网络分析仪基础知识和S参数测量

矢量网络分析仪基础知识及S参数测量 §1 基本知识 1.1 射频网络 这里所指的网络是指一个盒子,不管大小如何,中间装的什么,我们并不一定知道,它只要是对外接有一个同轴连接器,我们就称其为单端口网络,它上面若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。注意:这儿的网络与计算机网络并不是一回事,计算机网络是比较复杂的多端(口)网络,这儿主要是指各种各样简单的射频器件(射频网络),而不是互连成网的网络。 。因为只有一个口,总是接在最后又称 1.单端口网络习惯上又叫负载Z L 终端负载。最常见的有负载、短路器等,复杂一点的有滑动负载、滑动短路器等。 2单端口网络的电参数通常用阻抗或导纳表示,在射频范畴用反射系数Γ(回损、驻波比、S )更方便些。 11 2.两端口网络最常见、最简单的两端口网络就是一根两端装有连接器的射频电缆。 2匹配特性两端口网络一端接精密负载(标阻)后,在另一端测得的反射系数,可用来表征匹配特性。 2传输系数与插损对于一个两端口网络除匹配特性(反射系数)外, 还有一个传输特性,即经过网络与不经过网络的电压之比叫作传输系数T。 插损(IL)= 20Log│T│dB ,一般为负值,但有时也不记负号,Φ即相移。

2两端口的四个散射参量测量 两端口网络的电参数,一般用上述的插损与回 损已足,但对考究的场合会用到散射参量。两端口网络的散射参量有4个,即 S 11、S 21、S 12、S 22。这里仅简单的(但不严格)带上一笔。 S 11与网络输出端接上匹配负载后的输入反射系数Г相当。注意:它是网络 的失配,不是负载的失配。负载不好测出的Γ,要经过修正才能得到S 11 。 S 21与网络输出端匹配时的电压和输入端电压比值相当,对于无源网络即传 输系数T 或插损,对放大器即增益。 上述两项是最常用的。 S 12即网络输出端对输入端的影响,对不可逆器件常称隔离度。 S 22即由输出端向网络看的网络本身引入的反射系数。 中高档矢网可以交替或同时显示经过全端口校正的四个参数,普及型矢网不具备这种能 力,只有插头重新连接才能测得4个参数,而且没有作全端口校正。 1.2 传输线 传输射频信号的线缆泛称传输线。常用的有两种:双线与同轴线,频率更高则会用到 微带线与波导,虽然结构不同,用途各异,但其基本特性都可由传输线公式所表征。 2特性阻抗Z 0 它是一种由结构尺寸决定的电参数,对于同轴线: 式中εr 为相对介电系数,D 为同轴线外导体内径,d 为内导体外径。 2反射系数、返回损失、驻波比 这三个参数采用了不同术语来描述匹 配特性,人们希望传输线上只有入射电压, 没有反射电压, 这时线上各处电

矢量网络分析仪的误差分析和处理

矢量网络分析仪的误差分析和处理 一、矢量网络分析仪的误差来源 矢量网络分析仪的测量的误差主要有漂移误差、随机误差、系统误差这三大种类。 1、漂移误差 漂移误差是由于进行校准之后仪器或测试系统性能发生变化所引起,主要由测试装置内部互连电缆的热膨胀特性以及微波变频器的变换稳定性引起,且可以通过重新校准来消除。校准维持精确的时间范围取决于在测试环境下测试系统所经受到的漂移速率。通常,提供稳定的环境温度便能将漂移减至最小。 2、随机误差 随机误差是不可预测的且不能通过误差予以消除,然而,有若干可以将其对测量精度的影响减至最小的方法,以下是随机误差的三个主要来源: (1)仪器噪声误差 噪声是分析仪元件中产生的不希望的电扰动。这些扰动包括:接收机的宽带本底噪声引起的低电平噪声;测试装置内部本振源的本底噪声和相位噪声引起的高电平噪声或迹线数据抖动。 可以通过采取以下一种或多种措施来减小噪声误差:提高馈至被测装置的源功率;减小中频带宽;应用多次测量扫描平均。

(2)开关重复性误差 分析仪中使用了用来转换源衰减器设置的机械射频开关。有时,机械射频开关动作时,触点的闭合不同于其上次动作的闭合。在分析仪内部出现这种情况时,便会严重影响测量的精度。 在关键性测量期间,避免转换衰减器设置,可以减小开关重复性误差的影响。 (3)连接器重复性误差 连接器的磨损会改变电性能。可以通过实施良好的连接器维护方法来减小连接器的重复性误差。 3、系统误差 系统误差是由分析仪和测试装置中的不完善性所引起。系统误差是重复误差(因而可预测),且假定不随时间变化,可以在校准过程中加以确定,且可以在测量期间用数学方法减小。系统误差决不能完全消除,由于校准过程的局限性而总是存在某些残余误差,残余(测量校准后的)系统误差来自下列因素:校准标准的不完善性、连接器界面、互连电缆、仪表。 反射测量产生下列三项系统误差:方向性、源匹配、频率响应反射跟踪。 传输测量产生下列三项系统误差:隔离、负载匹配、频率响应传输跟踪。 下面分别介绍这六项系统误差,其中提到的通道A为反射接收机,通道B为传输接收机,通道R为参考接收机。 (1)方向性误差 所有网络分析仪都利用定向耦合器或电桥来进行反射测量。对理想的耦合器,只有来自被测件(DUT)的反射信号出现在通道A上。实际上,有少量入射信号经耦合器的正向路径泄漏并进入通道A(如

矢量网络分析仪的使用——实验报告

矢量网络分析仪实验报告 一、实验容 单端口:测量Open,Short,Load校准件的三组参数,分别进行单端口的校准。 a.设置测量参数 1)预设:preset OK 2)选择测试参数S11:Meas->S11; 3)设置数据显示格式为对数幅度格式:Format->LogMag; 4)设置频率围:Start->1.5GHz,Stop->2.5GHz(面板键盘上“G”代表 GHz,“M”代表MHz,“k”代表kHz; 5)设置扫描点数:Sweep Setup->Points->101->x1(或”Enter”键或按 下大按钮); 6)设置信号源扫描功率:Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off (隐藏设置窗)。 b.单端口校准与测量 1)设置校准件型号:Cal->Cal Kit->85032F(或自定义/user)(F指femal 母头校准件,M指male公头校准件); 2)Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->Set All->Open(m/f),返回到 Specify CLSs->Short->Set ALL->Short(m/f); 3)选择单端口校准并选择校准端口:Cal-Calibrate->1-Port Cal->Select Port->1(端口1 的校准,端口2也可如此操作); 4)把Open校准件连接到端口(或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端),点击Open,校准提示(嘀的响声)后完成Open校准件的 测量;得到的结果如Fig 1:单口Open校准件测量 5)把Short校准件连接到端口(或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端),点击Short,校准提示(嘀的响声)后完成Short校准件的 测量;得到的结果如Fig 2:单口Short校准件测量 6)把Load校准件连接到端口(或与校准端口相连的同轴电缆另一连

矢量网络分析仪

矢量网络分析仪 科电贸易ZNBT是首款多端口矢量网络分析仪,能够提供最多24个集成式测试端口。该仪器可以同步测试多台被测设备,或测量一台最多带24个端口的被测设备。 即便在带有多个端口的情况下,科电贸易ZNBT也只需要很短的测量时间。其他亮点包括宽动态范围、高输出功率电平以及具有高功率处理容量的输入。 仪器提供两个不同的频率范围:ZNBT8可在9kHz至8.5GHz的频率范围内操作,ZNBT20、ZNBT26和ZNBT40可分别在100kHz至20GHz、26.5GHz和40GHz的频率范围内操作。这些特性使得科电贸易ZNBT非常适用于移动无线电、无线通信以及电子产品行业中的广泛应用。 该仪器主要用于有源及无源多端口组件的开发和生产阶段,此类组件包括多频段移动电话的GPS、WLAN、Bluetooth?以及前端模块。卓越性能便于有效分析基站滤波器以及其他高选择性组件。 R&S?ZNBT在基于开关矩阵的多端口系统方面出类拔萃。高集成度使其成为一款极为紧凑的解决方案,可用于分析最多带24个端口的组件,而且所需机架空间少于R&S?ZNB。 借助便捷的用户界面,即便在非常复杂的多端口测量中,也能轻松处理。R&S?ZNBT 支持多种远程控制选件,并且能够轻松集成到自动化测试系统中,比如用于执行相控阵天线测量。 科电贸易ZNBT的主要特点 ●四端口R&S?ZNBT8基本单元,可升级到8、12、16、20或24个端口 ●八端口R&S?ZNBT20、R&S?ZNBT26、R&S?ZNBT40基本单元,可升级到12、 16、20或24个端口 ●频率范围介于9kHz至8.5GHz(R&S?ZNBT8),或100kHz至26.5GHz 或40GHz(R&S?ZNBT20) ●至多24个完全相位相参接收机 ●最高140dB的宽动态范围 ●快速扫描时间,201个扫描点的扫描时间为2.1ms(R&S?ZNBT8)和2.5 ms(R&S?ZNBT20) ●100dB的宽功率扫描范围 ●高功率处理容量 ●中频带宽范围介于1Hz至10MHz ●温度稳定性高达0.01dB/°K ●超过100个迹线和通道 ●轻松配置多端口测量

S参数定义,矢量网络分析仪基本知识和S参数测量

S参数定义、矢量网络分析仪基础知识及S参数测量 §1 基本知识 1.1 射频网络 这里所指的网络是指一个盒子,不管大小如何,中间装的什么,我们并不一定知道,它只要是对外接有一个同轴连接器,我们就称其为单端口网络,它上面若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。注意:这儿的网络与计算机网络并不是一回事,计算机网络是比较复杂的多端(口)网络,这儿主要是指各种各样简单的射频器件(射频网络),而不是互连成网的网络。 1.单端口网络习惯上又叫负载Z L。因为只有一个口,总是接在最后又称终端负载。最常见的有负载、短路器等,复杂一点的有滑动负载、滑动短路器等。 ?单端口网络的电参数通常用阻抗或导纳表示,在射频范畴用反射系数Γ(回损、驻波比、S11)更方便些。 2.两端口网络最常见、最简单的两端口网络就是一根两端装有连接器的射频电缆。?匹配特性两端口网络一端接精密负载(标阻)后,在另一端测得的反射系数,可用来表征匹配特性。 ?传输系数与插损对于一个两端口网络除匹配特性(反射系数)外, 还有一个传输特性,即经过网络与不经过网络的电压之比叫作传输系数T。 插损(IL)= 20Log│T│dB ,一般为负值,但有时也不记负号,Φ即相移。

V2 ?两端口的四个散射参量测量两端口网络的电参数,一般用上述的插损与回损已足,但对考究的场合会用到散射参量。两端口网络的散射参量有4个,即S11、S21、S12、S22。 S参数的基本定义: S11:端口2匹配时,端口1的反射系数Г及输入驻波,描述器件输入端的匹配情况,S11=a2/a1;也可用输入回波损耗RL=-2Olg(ρ)(能量方面的反应)表示。 S22:端口1匹配时,端口2输出驻波,描述器件输出端的匹配情况,S22=b2/b1。 S21:增益或插损,描述信号经过器件后被放大的倍数或者衰减量。S21=b1/a1. 对于无源网络即传输系数T或插损,对放大器即增益。 S12:反向隔离度,描述器件输出端的信号对输入端的影响,S12=a2/b2。 特点: 1、对于互易网络有S12=S21 2、对于对称网络有S11=S22 3、对于无耗网络,有S11*S11+S21*S21=1,即网络不消耗任何能量,从端口1输入的能量不是被反射回端口1就是传输到端口2上 4、在高速电路设计中用到的微带线或带状线,都有参考平面,为不对称结构(但平行双导线就是对称结构),所以S11不等于S22,但满足互易条件,总是有S12=S21。

网络分析仪工作原理及使用要点

网络分析仪工作原理及使用要点 本文简要介绍41所生产的AV362O矢量网络分析的测量基本工作原理以及正确使用矢量网络分析测量电缆传输及反射性能的注意事项。 1.DUT对射频信号的响应 矢量网络分析仪信号源产生一测试信号,当测试信号通过待测件时,一部分信号被反射,另一部分则被传输。图1说明了测试信号通过被测器件(DUT)后的响应。 图1 DUT 对信号的响应 2.整机原理: 矢量网络分析仪用于测量器件和网络的反射特性和传输特性,主要包括合成信号源、S参数测试装置、幅相接收机和显示部分。合成信号源产生30k~6GHz的信号,此信号与幅相接收机中心频率实现同步扫描;S参数测试装置用于分离被测件的入射信号R、反射信号A和传输信号B;幅相接收机将射频信号转换成频率固定的中频信号,为了真实测量出被测网络的幅度特性、相位特性,要求在频率变换过程中,被测信号幅度信息和相位信息都不能丢失,因此必须采用系统锁相技术;显示部分将测量结果以各种形式显示出来。其原理框图如图2所示: 图2矢量网络分析仪整机原理框图 矢量网络分析内置合成信号源产生30k~6GHz的信号,经过S参数测试装置分成两路,一路作为参考信号R,另一路作为激励信号,激励信号经过被测件后产生反射信号A和传输信号B,由S参数测试装置进行分离,R、A、B三路射频信号在幅相接收机中进行下变频,产生4kHz的中频信号,由于采用系统锁相技术,合成扫频信号源和幅相接收机同在一个锁相环路中,共用同一时基,因此被测网络的幅度信息和相位信息包含在4kHz的中频信号中,此中频信号经过A/D模拟数字变换器转换为数字信号,嵌入式计算机和数字信号处理器(DSP)从数字信号中提取被测网络的幅度信息和相位信息,通过比值运算求出被测网络的S参数,最后把测试结果以图形或数据的形式显示在液晶屏幕上。 ◆合成信号源:由3~6GHz YIG振荡器、3.8GHz介质振荡器、源模块组件、时钟参考和小数环组成。

矢量网络分析

矢量网络分析 CKBOOD was revised in the early morning of December 17, 2020.

矢量网络分析(Vector Network Analyzer ,VNA)是通过测量元件对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度和相位的影响来精确表征元件特征的一种方法。网络分析是指对较复杂系统中所用元件和电路的电器性能进行测量的过程。这些系统传送具有信息内容的信号时,我们最关心的是如何以最高效率和最小失真使信号从一处传到另一处。矢量网络分析仪是微波毫米波测试仪器领域中最为重要、应用最为广泛的一种高精度智能化测试仪器,在业界享有“微波/毫米波测试仪器之王”的美誉,主要用于被测网络散射参量双向S参数的幅频、相频及群时延等特性信息的测量,广泛应用于以相控阵雷达为代表的新一代军用电子装备研制、生产、维修和计量等领域,还可以应用于精确制导、隐身及反隐身、航空航天、卫星通信、雷达侦测和监视、教学实验以及天线与RCS测试、元器件测试、材料测试等诸多领域。国内生产矢量网络分析仪的厂家主要有:中国电子科技集团41所、天津德力、成都天大仪器等单位。国产矢量网络分析仪中,仅41所有与国外同类先进产品相对应的频率上限覆盖至170GHz的系列化产品。在世界范围内矢量网络分析仪生产厂商主要有美国安捷伦、日本安立和德国罗德施瓦茨等,其中以美国安捷伦代表着最高水平,其推出产品最高频率上限已达500GHz。 矢量网络分析仪可测量的器件: 无源器件(滤波器) 有源器件(放大器) 单端口器件(天线)

双端口器件(衰减器) 多端口器件(混频器,耦合器,功分器) 平衡器件(平衡滤波器等) 网络分析仪有标量网络分析仪和矢量网络分析仪之分。 标量网络分析仪:只测量幅度信息,不支持相位的测量。接收机采用二极管检波,没有选频特性,动态范围小。 矢量网络分析仪:可同时测量被测网络的幅度信息和相位信息。接收机采用调谐接收,具有选频特性,能够有效抑制干扰和杂散,动态范围大。通过测量被测网络(被测件)对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响,来表征被测网络的特性。 网络分析的基本原理 网络有很多种定义,就网络分析而言,网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配,最大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时,总会有一部分信号被反射,而另一部分被传输,这就好比光源发出的光射向某种光学器件,例如透

矢量网络分析仪的使用——实验报告

矢量网络分析仪的使用——实验报告

矢量网络分析仪实验报告 一、实验内容 单端口:测量Open,Short,Load校准件的三组参数,分别进行单端口的校准。 a.设置测量参数 1)预设:preset OK 2)选择测试参数S11:Meas->S11; 3)设置数据显示格式为对数幅度格式:Format->LogMag; 4)设置频率范围:Start->1.5GHz,Stop->2.5GHz(面板键盘上“ G”代表GHz, “ M”代表MHz,“ k”代表kHz; 5)设置扫描点数:Sweep Setup->Points->101->x1(或”Enter”键或按下大 按钮); 6)设置信号源扫描功率:Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off(隐 藏设置窗)。 b.单端口校准与测量 1)设置校准件型号:Cal->Cal Kit->85032F(或自定义/user)(F指femal母 头校准件,M指male公头校准件); 2)Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->Set All->Open(m/f),返回到 Specify CLSs->Short->Set ALL->Short(m/f); 3)选择单端口校准并选择校准端口:Cal-Calibrate->1-Port Cal->Select Port->1(端口1 的校准,端口2也可如此操作); 4)把Open校准件连接到端口(或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端),点 击Open,校准提示(嘀的响声)后完成Open校准件的测量;得到的结果如Fig 1:单口Open校准件测量 5)把Short校准件连接到端口(或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端), 点击Short,校准提示(嘀的响声)后完成Short校准件的测量;得到的结果如Fig 2:单口Short校准件测量 6)把Load校准件连接到端口(或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端),点

矢量信号分析仪原理

矢量信号分析仪原理 矢量信号分析仪是常用的进行雷达和无线通讯信号分析的仪器。 模拟扫描调谐式频谱分析仪使用超外差技术覆盖广泛的频率范围; 从音频、微波直到毫米波频率。快速傅立叶变换(FFT) 分析仪使用数字信号处理(DSP) 提供高分辨率的频谱和网络分析。如今宽带的矢量调制( 又称为复调制或数字调制) 的时变信号从FFT 分析和其他DSP 技术上受益匪浅。VSA 提供快速高分辨率的频谱测量、解调以及高级时域分析功能,特别适用于表征复杂信号,如通信、视频、广播、雷达和软件无线电应用中的脉冲、瞬时或调制信号。 图1 显示了一个简化的VSA 方框图。VSA 采用了与传统扫描分析截然不同的测量方法; 融入FFT 和数字信号处理算法的数字中频部分替代了模拟中频部分。传统的扫描调谐式频谱分析是一个模拟系统; 而VSA 基本上是一个使用数字数据和数学算法来进行数据分析的数字系统。VSA 软件可以接收并分析来自许多测量前端的数字化数据,使您的故障诊断可以贯穿整个系统框图。 图1. 矢量信号分析过程要求输入信号是一个被数字化的模拟信号,然后使用DSP 技术处理 并提供数据输出; FFT 算法计算出频域结果,解调算法计算出调制和码域结果。 VSA 的一个重要特性是它能够测量和处理复数数据,即幅度和相位信息。实际上,它之所以被称为“矢量信号分析”正是因为它采集复数输入数据,分析复数数据,并输出包含幅度和相位信息的复数数据结果。矢量调制分析执行测量接收机的基本功能。在下一篇“矢量调制分析基础”中,您将了解到矢量调制与检波的概念。 在使用适当前端的情况下,VSA 可以覆盖射频和微波频段,并能提供额外的调制域分析能力。这些改进可以通过数字技术来实现,例如模拟- 数字转换,以及包含数字中频(IF) 技术和快速傅立叶变换(FFT) 分析的DSP。 因为要分析的信号变得越来越复杂,最新一代的信号分析仪已经过渡到数字架构,并且往往

矢量网络分析仪介绍

矢量网络分析仪
产品简介
1

产品概述 1、T5113A
2、T5230A/T5215A
3、T5280A
2

产品概述 T5113A
T5113A矢量网络分析仪是一款频 率范围覆盖300kHz到1.3GHz、双 端口单通路经济型网分仪,端口 阻抗有50Ω和75Ω两种。
z应用领域
特别适用于广播电视、汽车电子、医疗、科研教育等领域射频器件和组 件的研发、生产测试。
3

产品概述 T5113A 主要指标
频率范围 频率精度 信号源输出功率 信号源功率精度 动态范围 测量带宽(IFBW) 迹线噪声 温度稳定性 测量点数 端口 扫描类型 通道数/迹线数/标记点数 校准能力 迹线功能 标记功能 数据分析功能 系统供电 功耗 机箱尺寸 重量 300kHz ~ 1.3GHz 分辨率:1Hz;精度:±5 ppm -55dBm ~ +3dBm 分辨率:0.05dB;精度:±1.5dB 125dB,典型值 130dB(IFBW=10Hz) 1Hz ~ 30kHz(步进值 1/3) 0.002dB rms (IFBW=3kHz) 0.02dB /oC 2~10001 双端口单通路;50Ω或75Ω 线性频率扫描,对数频率扫描,分段频率扫描,线性功率扫描 4/8/16 响应校准、全1端口校准、单通路2端口校准;支持机械校准件、电子校准件。 迹线显示、迹线运算、自动刻度、电延迟、相位偏置。 数据标记、参考标记、标记搜索、统计、带宽搜索 端口阻抗转换、去嵌入功能、嵌入功能、S参数转换、时域转换、时域门控、极限测试、纹波测试 220 ± 22 V (AC), 50 Hz 20W 440mm(W)x231mm(H)x360mm(D) 10kg 4

5-微波矢量网络分析仪原理详解

第五章矢量网络分析仪的原理 5.1 引言 微波矢量网络分析仪是对微波网络参数进行全面测量的一种装置。其早期产品是阻抗图示仪,随着扫频信号源和取样混频器技术上的突破,微波网络分析仪得到了迅速发展。但其出现初期一段相当长的时间内一直处于手动状态。直到20世纪60年代,将计算机应用于测量技术,才出现了全自动的网络分析仪---自动网络分析仪。 自动矢量网络分析仪是一种多功能的测量装置,它既能测量反射参数和传输参数,也能自动转换为其他需要的参数;既能测量无源网络,也能测量有源网络;既能点频测量,也能扫频测量;既能手动也能自动;既能荧光屏显示也能保存数据或打印输出。它是当前较为成熟而全面的一种微波网络参数测量仪器。 微波元器件性能的描述,一般采用散射参数,如双口网络有S11、S21、S12和S22四个参数,它们通常都是复量。而网络分析仪正是直接测量这些参数的一种仪器,又能方便地转换为其它多种形式的特性参数。因此网络分析仪大大扩展了微波测量的功能和提高了工作效率。 由于自动网络分析仪采用点频步进式“扫频”测量,因而能逐点修正误差,使扫频测量精确度达到甚至超过手动测量的水平。因此,自动网络分析仪既能实现高速、宽频带测量,又能达到一般标准计量设备的精确度。 5.2 微波矢量网络分析仪组成与测量原理 将微波标量网络分析仪的检波器和比值计改为幅相接收机便组成微波网络分析仪。其测量原理如下。 5.2-1 幅相接收机框图 幅相接收机的方案很多,有外差混频式,取样变频式,单边带式和调制副载波式等。这里介绍取样变频式幅相接收机的基本原理。 幅相接收机的方框图示于图5.2-1。由定向耦合器取样的入射波和反射波,分别送入幅相接收机的参考通道和测试通道。经取样变频器向下变换到恒定不变的中频f IF(20.278MHz),再经过第二混频器,变换到低频(278kHz),得到待显示信号。要求频率变换过程是线性的,即不能改变原来微波信号的相位信息和振幅信息。

网络分析仪使用说明书

TWTX (深圳)有限公司 矢量网络分析仪 使用说明书 文件编号 TW/QS-SC-02 版 次 V1.0 页 次 1/16 1 目的 本使用说明书为规范矢量网络分析仪的操作,避免操作不当引起的仪器损坏;作为培训文件使公司技术人员了解本仪器的使用。 2 适用范围 本使用说明书适用于公司范围内的所有Anglent E50系列矢量网络分析仪的使用(其他型号具有一定的实用价值,但最大区别在于按键位置以及功能方面有细小区别)。 3 主要职责 3.1 各部门设备使用者负责实施设备一级保养工作。 3.2 各部门安排专人负责实施设备的定期保养管理,监督日常保养工作之实施。 3.3 对新进员工有必要学习此文件时进行培训学习。 4 仪器操作注意事项 4.1 测试产品时,不能直接加电测试。 4.2 测试功放前,必须在频谱仪上检测过没有自激,才能用网络仪测其它指标。 4.3 防止有大的直流电加入,网络仪最大能承受10V 的直流电。 4.4 防止过信号的输入。 4.4.1 网络分析仪的最大允许输入信号为20dBm 。 4.4.2 输入信号大于10dBm 时,应加相应的衰减器。 4.5 仪器使用前确保已接地。 5 仪器面板介绍 5.1 按键区域 1·ACTIVE CH/TRACE :活动通道区; 2·软驱; 3·RESPONSE :响应区; 4·NAVIGATION :导航区; 5·ENTRY :输入区; 6·STIMULVS :激励区; 7·MKR/ANALYIS :标定点/分析; 8·INSTRSTATE :设备状态区。 注:见“11 按键翻译”。 1 2 3 6 45 78 软菜US

矢量网络分析仪及其校准

矢量网络分析仪原理及其使用 本文阐述了矢量网络分析仪的基本原理和结构组成,探讨了矢量网络分析仪误差来源,二端口误差模型和误差修正方法,并简要介绍了典型元器件的测试方法及测试中需要注意的细节。 1引言 矢量网络分析仪是功能强大的一种网络分析仪,是微波电路设计和测试工程师必不可少的测量仪器。在我所科研生产中起着非常重要的作用,我室现有两台矢量网络分析仪,一台是安立37347A、一台是安捷伦E8363C。主要用于测量放大器、天线、微波元器件(电缆、滤波器、分路器、开关、接插件)参数的测试验证。进行可靠的网络测量必须深刻理解网络分析仪和被测件的特性,本文将探讨矢量网络分析仪的基本原理、结构组成、误差修正、校准原理和常用元器件特性的测量。 2测量原理及结构组成 网络分析仪有标量网络分析仪和矢量网络分析仪之分。标量网络分析仪只能测量网络的幅频特性,而矢量网络分析仪可同时测量被测网络的幅度信息和相位信息。通过测量被测网络(被测件)对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响,来表征被测网络的特性。 2.1结构组成 矢量网络分析仪一般由激励源、两个测试端口(含信号分离部件)、高接收灵敏度的调谐接收机、用于计算和观察结果的处理器和显示器组成。矢量网络分析仪是一种高集成度的测量仪器,所需的外部配置较少,主要是各种校准器,包括开路器、短路器、匹配负载、转接电缆以及连接被测件所需的转换装置。

S21 正向传输参数S12 反向传输参数Port 1 Port 2 a1 b2 a2 b1 S11 正向反射参数S22 反向反射参数被测件? S11= b1/a1 ? S21= b2/a1 ? S22= b2/a2 ? S12= b1/a2 ? a1,b1,a2,b2分别是入射信号和出射信号,可以看出S参数是两个信号的比值。? 此项比值包括幅度和相

(完整版)矢量网络分析仪.doc

矢量网络分析仪知识 一、概述 (一)用途 矢量网络分析仪是微波毫米波测试仪器领域中最为重要、应用最为广泛的一 种高精度智能化测试仪器,在业界享有“微波/ 毫米波测试仪器之王”的美誉, 主要用于被测网络散射参量双向S 参数的幅频、相频及群时延等特性信息的测 量,广泛应用于以相控阵雷达为代表的新一代军用电子装备研制、生产、维修和 计量等领域,还可以应用于精确制导、隐身及反隐身、航空航天、卫星通信、雷 达侦测和监视、教学实验以及天线与RCS测试、元器件测试、材料测试等诸多领 域。 (二)分类与特点 矢量网络分析仪可以分为分体式矢量网络分析仪、一体化矢量网络分析仪、 高性能矢量网络分析仪、脉冲矢量网络分析仪、毫米波矢量网络分析仪、多端口 矢量网络分析仪、非线性矢量网络分析仪、便携式矢量网络分析仪、矢量网络分 析仪模块(目前只有 VXI 总线形式 ) 等类型产品。 分体式矢量网络分析仪特点 采用积木式结构,以主机、信号源、S 参数测试装置、控制机等独立设备系 统集成,配置灵活,技术指标较高,系列化产品工作频段覆盖 45MHz~ 170GHz,但体积庞大、连接复杂、对操作要求高,已逐渐被一体化、高性能矢量网络分析仪替代。 一体化矢量网络分析仪特点 采用集成式结构,将信号源、 S 参数测试装置、幅相接收机等集成在一个机箱 内,体积小、测试方便,代表着矢量网络分析仪体系结构的发展方向。早期的 一体化矢量网络分析仪工作频率主要为 20GHz以内,目前正向高性能的新一代产品线 全面过渡。 高性能矢量网络分析仪特点 采用基于多处理器的嵌入式计算机平台、基于模块化的多级倍频稳幅和宽带 混频接收架构以及基于Windows 操作系统的多线程实时测量软件平台,操作方 便,扩展灵活,技术指标较之以往产品有质的提升,工作频段覆盖300kHz ~ 67GHz,突破基于平台式体系架构设计的自主产品发展理论,代表着矢量网络分析仪的主 要发展方向。 脉冲矢量网络分析仪特点 以微波脉冲调制信号作为激励信号,在继承连续波矢量网络分析仪宽频带、 高精度和高速测量特点的基础上,能够在实时测量状态下获得被测电子元器件和电 子装备在脉冲调制激励信号状态下的幅频、相频和群时延特性信息,满足新体 制军用电子装备的测试需求,目前可实现 100ns 脉冲窄带信号测量,工作频率上限可 达 40GHz。 毫米波矢量网络分析仪特点 毫米波矢量网络分析仪是矢量网络分析仪在毫米波乃至更高频段的重要分 支,适用于毫米波/ 亚毫米波甚至更高频段器部件的幅频、相频和群时延特性的 测量,目前工作频率上限可达170GHz。 多端口矢量网络分析仪特点

矢量网络分析仪 工作 原理 矢网(高清版)

矢网分析仪原理 目录 1.一类独一无二的仪器 2.网络分析仪的发展 3.网络分析理论 4.网络分析仪测量方法 5.网络分析仪架构 6.误差和不确定度 7.校准 8.工序要求 9.一台仪器,多种应用 10.其它资源: 1. 一类独一无二的仪器 网络分析仪是一类功能强大的仪器,正确使用时,可以达到极高的精度。它的应用也十分广泛,在很多行业都不可或缺,尤其对测量射频(RF)元件和设备的线性特性方面非常有用。现代网络分析仪还可用于更具体的应用,例如,信号完整性和

材料测量。随着NI PXIe - 5632的问世,用户可轻松地将网络分析仪应用于设计验证和生产线测试中,完全摆脱传统网络分析仪成本高、占地面积大的束缚。 2. 网络分析仪的发展 矢量网络分析仪,比如图1所示的NI PXIe-5632可用于测量设备的幅度、相位和阻抗。由于网络分析仪是一种封闭的激励-响应系统,因此可在测量RF特性时实现绝佳的精度。而充分理解网络分析仪的基本原理对于最大限度地受益于网络分析仪至关重要。 图1.NI PXIe-5632矢量网络分析仪 在过去的十年中,矢量网络分析仪由于其较低的成本和高效的制造技术受到越来越多业内人士的青睐,其风头已经盖过标量网络分析仪。虽然网络分析理论已经存在了数十年,但是直到20世纪80年代初期第一台现代独立台式分析仪才诞生。

在此之前,网络分析仪身形庞大复杂,由众多仪器和外部器件组合而成,且功能有限。NI PXIe-5632的推出标志着网络分析仪发展的又一个里程碑,它将矢量网络分析功能成功地添加到软件定义的灵活PXI模块化仪器平台。 通常我们需要大量的测量实践,才能精确地测量幅值和相位参数,避免重大错误。在部分射频仪器中,由于测量的不确定性,小误差很可能会被忽略不计,而对于网络分析仪等精确的仪器,这些小误差却是不容忽视的。 3. 网络分析理论 网络是一个高频率使用术语,具有很多种现代的定义。就网络分析而言,网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配,最大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时,总会有一部分信号被反射,一部分被传输。图2为类比图。这就好比光源发出的光射向某种光学器件,例如透镜。其中,透镜就类似于一个电子网络。当光射入透镜时,根据透镜的属性,一部分光将反射回光源,而另一部分光则会传输过去。根据能量守恒定律,被反射的信号和传输信号的能量总和等于原信号或入射信号的能量。在这个例子中,由于热量产生的损耗微乎其微,因此忽略不计。

网络分析仪使用说明书

TW/QS-SC-02 文件编号(深圳)有限公司TWTX V1.0 次版 矢量网络分析仪使用说明书1/16 次页 1 目的 本使用说明书为规范矢量网络分析仪的操作,避免操作不当引起的仪器损坏;作为培训文件使公司技术人员了解本仪器的使用。 2 适用范围 本使用说明书适用于公司范围内的所有Anglent E50系列矢量网络分析仪的使用(其他型号具有一定的实用价值,但最大区别在于按键位置以及功能方面有细小区别)。 3 主要职责 3.1 各部门设备使用者负责实施设备一级保养工作。 3.2 各部门安排专人负责实施设备的定期保养管理,监督日常保养工作之实施。 3.3 对新进员工有必要学习此文件时进行培训学习。 4 仪器操作注意事项 4.1 测试产品时,不能直接加电测试。 4.2 测试功放前,必须在频谱仪上检测过没有自激,才能用网络仪测其它指标。 4.3 防止有大的直流电加入,网络仪最大能承受10V的直流电。 4.4 防止过信号的输入。 4.4.1 网络分析仪的最大允许输入信号为20dBm。 4.4.2 输入信号大于10dBm时,应加相应的衰减器。 4.5 仪器使用前确保已接地。 5 仪器面板介绍 5.1 按键区域 1·ACTIVE CH/TRACE:活动通道区;软菜单

2·软驱; 3·RESPONSE:响应区; 1 2 4·NAVIGATION:导航区; 5 4 3 5·ENTRY:输入区; 6·STIMULVS:激励区; 7·MKR/ANALYIS:标定点/分析; 6 7 8 8·INSTRSTATE:设备状态区。 注:见“11 按键翻译”。 USB接口 TW/QS-SC-02 文件编号 TWTX(深圳)有限公司V1.0 版次 矢量网络分析仪使用说明书2/16 页次5.2 显示区域 1 2 3 4 5 1.0000 000/Ref Tr1 S11 1SWR .0.00dB Tr2 Logmag S21 10dB/Ref 1.0000 000/Ref SWR 1S22 .Tr3 1.表示通道编号; 2.表示通道类型; 3.表示通道的格式; 4.表示通道在显示屏上每格所表示的数值; 5.表示通道在显示屏上参考线所在的格子数值。 6 仪器的基本常用功能介绍 6.1 测量回波损耗(电压驻波比) 通道选择S11或S22,S11时,用电缆PORT1;S22时,用电缆PORT2。 测量单通道时,所测器件终端应加负载;测双通道时,器件输出与输入均应接电缆。器件为有源器件时,详见“4 仪器操作注意事项”。

矢量网络分析仪的使用——实验报告

矢量网络分析仪实验报告 一、实验内容 单端口:测量Open,Short,Load校准件的三组参数,分别进行单端口的校准。 a.设置测量参数 1)预设:preset OK 2)选择测试参数S11:Meas->S11; 3)设置数据显示格式为对数幅度格式:Format->LogMag; 4)设置频率范围:Start->1.5GHz,Stop->2.5GHz(面板键盘上“G”代 表GHz,“M”代表MHz,“k”代表kHz; 5)设置扫描点数:Sweep Setup->Points->101->x1(或”Enter”键或按 下大按钮); 6)设置信号源扫描功率:Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off (隐藏设置窗)。 b.单端口校准与测量 1)设置校准件型号:Cal->Cal Kit->85032F(或自定义/user)(F指femal 母头校准件,M指male公头校准件); 2)Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->Set All->Open(m/f),返回到 Specify CLSs->Short->SetALL->Short(m/f); 3)选择单端口校准并选择校准端口:Cal-Calibrate->1-Port Cal->Select Port->1(端口1 的校准,端口2也可如此操作); 4)把Open校准件连接到端口(或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端),点击Open,校准提示(嘀的响声)后完成Open校准件的 测量;得到的结果如Fig 1:单口Open校准件测量 5)把Short校准件连接到端口(或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端),点击Short,校准提示(嘀的响声)后完成Short校准件的 测量;得到的结果如Fig 2:单口Short校准件测量 6)把Load校准件连接到端口(或与校准端口相连的同轴电缆另一连

安捷伦矢量网络分析仪

基于矢量网络分析仪E5071C的TDR与传统采样示波器TDR之间的测量性能和优势比较 序言 最近几年随着多Gbps传输的普及,数字通信标准的比特率也在迅速提升。例如,USB 3.0的比特率达到5Gbps。比特率的提高使得在传统数字系统中不曾见过的问题显现了出来。诸如反射和损耗的问题会造成数字信号失真,导致出现误码。另外由于保证器件正确工作的可接受时间裕量不断减少,信号路径上的时序偏差问题变得非常重要。杂散电容所产生的辐射电磁波和耦合会导致串扰,使器件工作出现错误。随着电路越来越小、越来越紧密,这一问题也就越来越明显。更糟糕的是,电源电压的降低将会导致信噪比降低,使器件的工作更容易受到噪声的影响。尽管这些问题增加了数字电路设计的难度,但是设计人员在缩短开发时间上受到的压力丝毫没有减轻。

随着比特率的提高,尽管无法避免上述问题,但是使用高精度的测量仪器可以对此类问题进行检测和表征。以下是使用仪器处理这些问题时必须要遵守的测量要求: a.在更宽的频率范围都要有很大的测量动态范围 实现高动态范围的一种方法是降低噪声。如果仪器噪声达到最低水平,就可 以把很小的信号 (例如串扰信号) 测量出来。 精确地测量高频元器件也很关键,因为它们是导致信号完整性问题的最常见原因。 b.激励信号要能精确地同步起来 在测量多条微带线之间信号的时序偏差时,精确同步的激励信号更能保证精确的测量结果。 c.快速进行测量并刷新仪表屏幕上显示的测量结果 能够快速进行测量并刷新所显示的测量结果可以使产品的设计效率更高并提高生产吞吐量。 传统上,基于采样示波器的时域反射计 (TDR) 一直用于电缆和印刷电路板的测试。由于这种示波器的噪声相对较大,同时实现高动态范围和快速测量具有一定难度,虽然通过取平均法可以降低噪声,但是这会影响测量速度。示波器上用于测量时序偏差的多个信号源之间的抖动,也会导致测量误差。此外,给TDR 示波器设计静电放电 (ESD) 保护电路非常困难,因此TDR 示波器容易被ESD 损坏。 这些问题只凭TDR 示波器基本上很难解决,只有通过E5071C-TDR — 基于矢量网络分析仪 (VNA) 的TDR 解决方案才能解决。 图1. 数字系统设计中的问题。

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