網(wǎng)絡(luò)分析儀可以分為標(biāo)量(只包含幅度信息)和矢量(包含幅度和相位信息)兩種分析儀。標(biāo)量分析儀曾一度因其結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉而廣泛使用。矢量分析儀則可以提供更好的誤差校正和更復(fù)雜的測量能力。隨著技術(shù)的進(jìn)步、集成度和計(jì)算效率的提高、成本的降低,矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用越來越普及。
網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn);
RF設(shè)備的校準(zhǔn)經(jīng)常需要把儀器定期送到經(jīng)過認(rèn)證的儀器校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室,以確保該儀器的運(yùn)行符合生產(chǎn)商的規(guī)范。實(shí)驗(yàn)室也往往把儀器的性能調(diào)整到某個(gè)標(biāo)準(zhǔn),比如說國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院(NIST)所指定的標(biāo)準(zhǔn)。
網(wǎng)絡(luò)分析儀也不例外。它們也需要定期送到經(jīng)過認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校準(zhǔn)。而且,如果要達(dá)到高精度,需要用戶更頻繁地進(jìn)行校準(zhǔn)。用戶校準(zhǔn)時(shí),需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)套件中一系列校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)或者是用戶制定、用戶定義的標(biāo)準(zhǔn)。通過將已知的存儲在網(wǎng)絡(luò)分析儀的數(shù)據(jù)與根據(jù)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)所產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,就可以得到一系列的修正系數(shù)。在校準(zhǔn)后測量中,這些修正系數(shù)就應(yīng)用于數(shù)據(jù)中以補(bǔ)償在前面討論過的誤差源。
用戶校準(zhǔn)的頻率取決于許多因素。包括所需的測試精度、環(huán)境因素以及DUT連接的可重復(fù)性。通常情況下,網(wǎng)絡(luò)分析儀每幾個(gè)小時(shí)或每幾天需要一次用戶校準(zhǔn)。應(yīng)根據(jù)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)、測量的不確定因素來源以及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來決定校準(zhǔn)的頻率。本部分接下來討論的校準(zhǔn)為用戶校準(zhǔn),請勿將其與我們推薦的每年認(rèn)證機(jī)構(gòu)校準(zhǔn)相混淆。
三個(gè)系列的校準(zhǔn)經(jīng)常用于網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)當(dāng)中:
1.短路,開路,負(fù)載,直通(SOLT)
2.直通,反射,線性(TRL)
3.使用外部自動(dòng)化校準(zhǔn)模塊的自動(dòng)校準(zhǔn)。
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(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析儀能對測量結(jié)果逐點(diǎn)進(jìn)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(shí)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(gè)信號發(fā)生器,可以對一個(gè)頻段進(jìn)行頻率掃描. 如果是單端口測量的話;
將激勵(lì)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(jìn)行校準(zhǔn)。
網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)是在四端口微波反射計(jì)(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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,利用計(jì)算機(jī)按一定誤差模型在每一頻率點(diǎn)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(dá)到計(jì)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(gè)任意多端口網(wǎng)絡(luò)的各端口終端均匹配時(shí),由第n個(gè)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(gè)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(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)共有四個(gè)散射參數(shù)S11、S21、S12和S22。
當(dāng)兩個(gè)終端均匹配時(shí),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(dāng)某一端口m終端失配時(shí),由終端反射回來的行波又重新進(jìn)入m口。
這可以等效地看成是m口仍是匹配的,但有一個(gè)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(shí)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(gè)輸入和一個(gè)輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負(fù)載,從而等效為一個(gè)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(jìn)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(gè)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(shí)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(jī)的測量通道。
信號源u的輸出同時(shí)經(jīng)定向耦合器D1傳到接收機(jī)的參考通道,這個(gè)信號是正比于a1的。
于是雙通道幅度-相位接收機(jī)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(shí),網(wǎng)絡(luò)的端口2接上匹配負(fù)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(gè)定向耦合器D3也終接匹配負(fù)載R2,以免產(chǎn)生不良影響。
其余三個(gè)S 參數(shù)的測量原理與此類同。為測量不同Smn參數(shù)時(shí)各開關(guān)應(yīng)放置的位置。
在實(shí)際測量之前,先用三個(gè)阻抗已知的標(biāo)準(zhǔn)器(例如一個(gè)短路、一個(gè)開路和一個(gè)匹配負(fù)載)供儀器進(jìn)行一系列測量,稱為校準(zhǔn)測量。
由實(shí)測結(jié)果與理想(無儀器誤差時(shí))應(yīng)有的結(jié)果比對,可通過計(jì)算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計(jì)算機(jī)中,以便對被測件的測量結(jié)果進(jìn)行誤差修正。在每一頻率點(diǎn)上都按此進(jìn)行校準(zhǔn)和修正。
測量步驟和計(jì)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?yàn)閮x器有四個(gè)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(diǎn)是接收機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,誤差模型中并未包括接收機(jī)所產(chǎn)生的誤差。
網(wǎng)絡(luò)分析儀是在四端口微波反射計(jì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是一種功能強(qiáng)大的儀器,正確使用時(shí),可以達(dá)到極高的精度,尤其在測量無線射頻(RF)元件和設(shè)備的線性特性方面非常有用。下文小編將跟大家介紹一下它的作用,功能以及工作原理:
網(wǎng)絡(luò)分析儀的作用:
網(wǎng)絡(luò)分析儀是測量網(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。網(wǎng)絡(luò)分析儀是在四端口微波反射計(jì)(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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,利用計(jì)算機(jī)按一定誤差模型在每一頻率點(diǎn)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(dá)到計(jì)量室中較為精密的測量線技術(shù)的測量精確度,而測量速度提高數(shù)十倍。
網(wǎng)絡(luò)分析儀使用廣泛,在網(wǎng)絡(luò)故障檢測和維護(hù)上作用明顯,它主要有五大功能:
1、頻標(biāo)功能:有四種頻標(biāo)方式可供選則, 方便測量讀數(shù),詳見頻標(biāo)操作說明部分。
2、歸一化功能:傳輸/反射測量時(shí),用來消除系統(tǒng)誤差。任何情況下校準(zhǔn)均為全頻段校準(zhǔn),全帶(從1MHz-1000 MHz)的校準(zhǔn)點(diǎn)為500點(diǎn)。
3、存儲/調(diào)用功能:用來存儲經(jīng)常用的儀器設(shè)置。
4、打印功能:標(biāo)準(zhǔn)并行輸出接口,配接打印機(jī),可將測試曲線及頻標(biāo)點(diǎn)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)分析儀的工作原理:
一個(gè)任意多端口網(wǎng)絡(luò)的各端口終端均匹配時(shí),由第個(gè)端口輸入的入射行波 n將散射到其余一切端口并 發(fā)射出去。若第個(gè)端口的出射行波為m,則口與口之間的散射參數(shù)mn=m/n。一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)共有四個(gè)散射參數(shù) 11、21、12和22。當(dāng)兩個(gè)終端均匹配時(shí),11和22就分別是端口1和2的反射系數(shù),21是由1口至2口的傳輸系數(shù),12則是反方向的傳輸系數(shù)。當(dāng)某一端口終端失配時(shí),由終端反射回來的行波又重新進(jìn)入口。這可以等效地看成是口仍是匹配的,但有一個(gè)行波m入射到口。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(shí)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)分析儀的最基本的工作原理[1]。單端口網(wǎng)絡(luò)可視為雙口網(wǎng)絡(luò)的特例,在其中除11之外,恒有21=12=22。對于多端口網(wǎng)絡(luò),除了一個(gè)輸入和一個(gè)輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負(fù)載,從而等效為一個(gè)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(jìn)行一系列測量并列出相應(yīng)的方程,即可解得端口網(wǎng)絡(luò)的全部2個(gè)散射參數(shù),從而求出n端口網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù)。 ?圖左為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測量S11時(shí)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(jī)的測量通道。信號源u的輸出同時(shí)經(jīng)定向耦合器D1傳到接收機(jī)的參考通道,這個(gè)信號是正比于a1的。于是雙通道幅度-相位接收機(jī)就測出b1/a1,即測出S11,包括其幅值和相位(或?qū)嵅亢吞摬浚?。測量時(shí),網(wǎng)絡(luò)的端口2接上匹配負(fù)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(gè)定向耦合器D3也終接匹配負(fù)載R2,以免產(chǎn)生不良影響。其余三個(gè)S 參數(shù)的測量原理與此類同。圖右為測量不同Smn參數(shù)時(shí)各開關(guān)應(yīng)放置的位置。
在實(shí)際測量之前,先用三個(gè)阻抗已知的標(biāo)準(zhǔn)器(例如一個(gè)短路、一個(gè)開路和一個(gè)匹配負(fù)載)供儀器進(jìn)行一系列測量,稱為校準(zhǔn)測量。由實(shí)測結(jié)果與理想(無儀器誤差時(shí))應(yīng)有的結(jié)果比對,可通過計(jì)算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計(jì)算機(jī)中,以便對被測件的測量結(jié)果進(jìn)行誤差修正。在每一頻率點(diǎn)上都按此進(jìn)行校準(zhǔn)和修正。測量步驟和計(jì)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?yàn)閮x器有四個(gè)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(diǎn)是接收機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,誤差模型中并未包括接收機(jī)所產(chǎn)生的誤差。