網(wǎng)絡(luò)分析儀使用廣泛,在網(wǎng)絡(luò)故障檢測和維護上作用明顯,它主要有五大功能:
1、頻標功能:有四種頻標方式可供選則, 方便測量讀數(shù),詳見頻標操作說明部分。
2、歸一化功能:傳輸/反射測量時,用來消除系統(tǒng)誤差。任何情況下校準均為全頻段校準,全帶(從1MHz-1000 MHz)的校準點為500點。
3、存儲/調(diào)用功能:用來存儲常用的儀器設(shè)置。
4、打印功能:標準并行輸出接口,配接打印機,可將測試曲線及頻標點的數(shù)據(jù)打印輸出。
5、平滑功能:消除信號跡線上的噪聲和調(diào)節(jié)掃描速度。
網(wǎng)絡(luò)分析儀維修是測量網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的一種新型儀器,可直接測量有源或無源、可逆或不可逆的雙口和單口網(wǎng)絡(luò)的復(fù)數(shù)散射參數(shù);
并以掃頻方式給出各散射參數(shù)的幅度、相位頻率特性。
自動網(wǎng)絡(luò)分析儀能對測量結(jié)果逐點進行誤差修正,并換算出其他幾十種網(wǎng)絡(luò)參數(shù);
如輸入反射系數(shù)、輸出反射系數(shù)、電壓駐波比、阻抗(或?qū)Ъ{)、衰減(或增益)、相移和群延時等傳輸參數(shù)以及隔離度和定向度等。
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀維修,它本身自帶了一個信號發(fā)生器,可以對一個頻段進行頻率掃描. 如果是單端口測量的話;
將激勵信號加在端口上,通過測量反射回來信號的幅度和網(wǎng)絡(luò)分析儀(5張)相位,就可以判斷出阻抗或者反射情況。
而對于雙端口測量,則還可以測量傳輸參數(shù)。
由于受分布參數(shù)等影響明顯,所以網(wǎng)絡(luò)分析儀使用之前必須進行校準。
網(wǎng)絡(luò)分析儀校準是在四端口微波反射計(見駐波與反射測量)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。
在60年代中期實現(xiàn)自動化,利用計算機按一定誤差模型在每一頻率點上修正由定向耦合器的定向性不完善、失配和竄漏等而引起的誤差;
從而使測量精確度大為提高,可達到計量室中精密的測量線技術(shù)的測量精確度,而測量速度提高數(shù)十倍。
維修儀器一個任意多端口網(wǎng)絡(luò)的各端口終端均匹配時,由第n個端口輸入的入射行波an將散射到其余一切端口并出射出去。
若第m個端口的出射行波為bm,則n口與m口之間的散射參數(shù)Smn=bm/an。
一個雙口網(wǎng)絡(luò)共有四個散射參數(shù)S11、S21、S12和S22。
當兩個終端均匹配時,S11和S22就分別是端口1和2的反射系網(wǎng)絡(luò)分析儀數(shù),S21是由1口至2口的傳輸系數(shù),S12則是反方向的傳輸系數(shù)。
當某一端口m終端失配時,由終端反射回來的行波又重新進入m口。
這可以等效地看成是m口仍是匹配的,但有一個行波am入射到m口。
這樣,在任意情況下都可以列出各口等效入射、出射行波與散射參數(shù)之間關(guān)系的聯(lián)立方程組。
據(jù)此可以解出網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù),如終端失配時的輸入端反射系數(shù)、電壓駐波比、輸入阻抗以及各種正向反向傳輸系數(shù)等。
這就是網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本的工作原理。單端口網(wǎng)絡(luò)可視為雙口網(wǎng)絡(luò)的特例,在其中除S11之外,恒有S21=S12=S22。
對于多端口網(wǎng)絡(luò),除了一個輸入和一個輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負載,從而等效為一個雙端口網(wǎng)絡(luò)。
輪流選擇各對端口作為等效雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出端,進行一系列測量并列出相應(yīng)的方程,即可解得n端口網(wǎng)絡(luò)的全部n2個散射參數(shù),從而求出n端口網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù)。
為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測量S11時測試單元的原理示意,箭頭表示各行波的路徑。
信號源u輸出信號經(jīng)開關(guān)S1和定向耦合器D2輸入到被測網(wǎng)絡(luò)的端口1,這就是入射波a1。
端口1的反射波(即1口的出射波b1)經(jīng)定向耦合器D2和開關(guān)傳到接收機的測量通道。
信號源u的輸出同時經(jīng)定向耦合器D1傳到接收機的參考通道,這個信號是正比于a1的。
于是雙通道幅度-相位接收機就測出b1/a1,即測出S11,包括其幅值和相位(或?qū)嵅亢吞摬浚?/p>
測量時,網(wǎng)絡(luò)的端口2接上匹配負載R1,以滿足散射參數(shù)所規(guī)定的條件。
系統(tǒng)中的另一個定向耦合器D3也終接匹配負載R2,以免產(chǎn)生不良影響。
其余三個S 參數(shù)的測量原理與此類同。為測量不同Smn參數(shù)時各開關(guān)應(yīng)放置的位置。
在實際測量之前,先用三個阻抗已知的標準器(例如一個短路、一個開路和一個匹配負載)供儀器進行一系列測量,稱為校準測量。
由實測結(jié)果與理想(無儀器誤差時)應(yīng)有的結(jié)果比對,可通過計算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計算機中,以便對被測件的測量結(jié)果進行誤差修正。在每一頻率點上都按此進行校準和修正。
測量步驟和計算都十分復(fù)雜,非人工所能勝任。
上述網(wǎng)絡(luò)分析儀稱為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀,因為儀器有四個端口,分別接到信號源、被測件、測量通道和測量的參考通道。
它的缺點是接收機的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,誤差模型中并未包括接收機所產(chǎn)生的誤差。
網(wǎng)絡(luò)分析儀可通過雙口和單口網(wǎng)絡(luò)直接測量(有源或無源、可逆或不可逆)復(fù)數(shù)散射參數(shù),并根據(jù)掃頻方式給出各散射參數(shù)的幅度、相位頻率特性,因為得到廣泛的應(yīng)用,特別是在網(wǎng)絡(luò)故障檢測和維護方面。它的誤差修正的基礎(chǔ)是通過測量如直通,負載,短路和開路等已知的標準件,分析并找出導(dǎo)致設(shè)備測量誤差的那些系統(tǒng)誤差參數(shù),并通過一步一步的實驗和參數(shù)校準在實際測量過程中作出修正。校準的方法有很多種,常用的是響應(yīng)校準,單端口校準和雙端口校準等。
網(wǎng)絡(luò)分析儀測量中的注意事項
1、電纜連接器、阻抗轉(zhuǎn)換器、駐波電橋和匹配負載等器件應(yīng)嚴格區(qū)分75和50兩種特性阻抗、因其外徑及連接螺紋相同,容易混淆。應(yīng)避免將75&Omega陽頭與50&Omega陰頭連接,這樣會造成電路不連續(xù)無法測試;更應(yīng)避免將50&Omega陽頭與75&Omega陰頭連接,因為這將徹底損壞75&Omega陰頭的插孔。
2、阻抗轉(zhuǎn)換器、匹配負載、駐波電橋及測量探頭均應(yīng)小心輕放,妥善保管,防止從高處跌落而影響其性能及最終測量結(jié)果。
3、各器件連接時,應(yīng)注意連接轉(zhuǎn)動時的方法,只允許轉(zhuǎn)動活動螺母保證插針與插孔作直線移動。否則插針和插孔會發(fā)生螺旋運動而加快磨損,以及很可能使內(nèi)部插針插空松動而無法正常使用。
4、電纜連接頭裝好后,應(yīng)仔細檢查插針是否位于正中,必要時應(yīng)設(shè)法校正,使其對中,避免損壞待連接的連接器插孔。