矢量(liàng)网(wǎng)络分(fēn)析儀的(de)应用(yòng)

作(zuò)者(zhě)：admin      时(shí)間(jiān)：2020年(nián)05月(yuè)08日(rì)

引 言

在(zài)科研及(jí)生産中，高(gāo)性(xìng)能(néng)的(de)矢量(liàng)网(wǎng)络分(fēn)析儀是(shì)功能(néng)最(zuì)強(qiáng)的(de)网(wǎng)络分(fēn)析儀，它(tā)对于(yú)各(gè)種(zhǒng)微波(bō)器件(jiàn)和(hé)組件(jiàn)的(de)特(tè)性(xìng)分(fēn)析具有(yǒu)至(zhì)關(guān)重(zhòng)要的(de)作(zuò)用(yòng)。它(tā)具有(yǒu)频域和(hé)时(shí)域两(liǎng)類(lèi)測試功能(néng)，可(kě)以(yǐ)很好(hǎo)地完成(chéng)諸如(rú)濾波(bō)器、放大(dà)器、混频器以(yǐ)及(jí)系(xì)統中有(yǒu)源和(hé)無源微波(bō)組合等的(de)各(gè)種(zhǒng)参数的(de)調試、測試。安(ān)立公(gōng)司提供的(de)一(yī)體(tǐ)化(huà)37200/37300系(xì)列矢量(liàng)网(wǎng)络分(fēn)析儀具有(yǒu)频率範圍宽(kuān)、動(dòng)态範圍大(dà)、分(fēn)辨率準确度(dù)高(gāo)、快(kuài)速實(shí)时(shí)、使用(yòng)簡捷、靈活方(fāng)便等特(tè)點(diǎn)，为(wèi)工程师(shī)们提供了(le)极(jí)大(dà)的(de)幫助。下(xià)面(miàn)我(wǒ)就(jiù)37247A及(jí)37369C矢量(liàng)网(wǎng)络分(fēn)析儀的(de)部(bù)分(fēn)应用(yòng)作(zuò)一(yī)粗(cū)淺的(de)介紹。

两(liǎng)路(lù)相位(wèi)平衡調試

在(zài)某雷(léi)达(dá)産品的(de)研制和(hé)系(xì)統的(de)總(zǒng)調过(guò)程中，会(huì)对和(hé)差两(liǎng)路(lù)相位(wèi)的(de)不(bù)平衡性(xìng)提出(chū)要求，为(wèi)了(le)使和(hé)差两(liǎng)路(lù)的(de)相位(wèi)满足设計(jì)要求，除了(le)在(zài)设計(jì)时(shí)要仔细(xì)考虑影響相位(wèi)不(bù)平衡的(de)諸多因(yīn)素以(yǐ)及(jí)減少(shǎo)相位(wèi)不(bù)平衡的(de)方(fāng)法(fǎ)，還(huán)要在(zài)今後(hòu)的(de)總(zǒng)調中加以(yǐ)調整修正(zhèng)，以(yǐ)适应整个(gè)系(xì)統的(de)要求。根(gēn)據(jù)總(zǒng)調現(xiàn)场的(de)条(tiáo)件(jiàn)，我(wǒ)们需要有(yǒu)一(yī)个(gè)快(kuài)捷有(yǒu)效、切(qiè)實(shí)可(kě)行的(de)測量(liàng)手(shǒu)段(duàn)。以(yǐ)前(qián)我(wǒ)们使用(yòng)的(de)是(shì)八(bā)十(shí)年(nián)代初的(de)手(shǒu)動(dòng)矢量(liàng)网(wǎng)络分(fēn)析儀，精度(dù)較低(dī)，顯示不(bù)直(zhí)觀，測量(liàng)結果(guǒ)無法(fǎ)輸出(chū)。

为(wèi)了(le)确保測試的(de)精度(dù)和(hé)有(yǒu)效性(xìng)，和(hé)差两(liǎng)路(lù)相位(wèi)平衡的(de)測試宜采用(yòng)包(bāo)括天(tiān)線(xiàn)、饋線(xiàn)以(yǐ)及(jí)高(gāo)频接收(shōu)機(jī)和(hé)差相加器（魔T）之(zhī)前(qián)各(gè)微波(bō)器件(jiàn)在(zài)內(nèi)的(de)大(dà)系(xì)統統調測量(liàng)，安(ān)立公(gōng)司的(de)37247A矢量(liàng)网(wǎng)络分(fēn)析儀为(wèi)这(zhè)个(gè)調試提供了(le)有(yǒu)力的(de)測量(liàng)手(shǒu)段(duàn)。

图(tú)1 和(hé)差相位(wèi)平衡測試框图(tú)

图(tú)1顯示了(le)和(hé)差相位(wèi)平衡的(de)測試框图(tú)。以(yǐ)任一(yī)路(lù)作(zuò)为(wèi)基準，利用(yòng)37247A矢量(liàng)网(wǎng)络分(fēn)析儀的(de)校(xiào)準（RESPONSE-THRU）或(huò)迹線(xiàn)存儲運算（DATA→MEM，DATA/MEM）功能(néng)，可(kě)以(yǐ)很直(zhí)接地看(kàn)到和(hé)差两(liǎng)路(lù)的(de)相位(wèi)平衡情(qíng)況，見(jiàn)下(xià)图(tú)。

　　图(tú)2 配平前(qián)的(de)和(hé)差两(liǎng)路(lù)相对相位(wèi)

图(tú)2顯示了(le)和(hé)差两(liǎng)路(lù)配平前(qián)的(de)相对相位(wèi)。從图(tú)中可(kě)見(jiàn)，两(liǎng)路(lù)的(de)相位(wèi)差未达(dá)到要求，需要調整。根(gēn)據(jù)网(wǎng)络分(fēn)析儀測量(liàng)出(chū)的(de)相位(wèi)差数，由(yóu)公(gōng)式Δl=ΔΦ/（2π/λg）計(jì)算出(chū)須增加的(de)匹(pǐ)配长(cháng)度(dù)Δl，垫(diàn)接在(zài)電(diàn)长(cháng)度(dù)短的(de)支路(lù)上(shàng)，並(bìng)通(tòng)过(guò)网(wǎng)络分(fēn)析儀實(shí)时(shí)分(fēn)析觀察，直(zhí)至(zhì)满足技術(shù)要求为(wèi)止，最(zuì)終(zhōng)結果(guǒ)可(kě)通(tòng)过(guò)繪图(tú)儀或(huò)磁盘輸出(chū)。

另外(wài)，也(yě)可(kě)通(tòng)过(guò)37247A网(wǎng)络分(fēn)析儀的(de)內(nèi)部(bù)電(diàn)长(cháng)度(dù)補償功能(néng)（配合适當的(de)介電(diàn)常数），自(zì)動(dòng)計(jì)算出(chū)配平时(shí)須修正(zhèng)的(de)长(cháng)度(dù)，該长(cháng)度(dù)顯示在(zài)分(fēn)析儀的(de)顯示屏上(shàng)，方(fāng)便快(kuài)捷。

放大(dà)器的(de)1dB壓縮點(diǎn)

37369C不(bù)但具有(yǒu)频率掃描方(fāng)面(miàn)的(de)諸多应用(yòng)，而(ér)且(qiě)還(huán)具備了(le)功率掃描的(de)能(néng)力，可(kě)对放大(dà)器的(de)非(fēi)線(xiàn)性(xìng)性(xìng)能(néng)進(jìn)行描述。图(tú)3顯示了(le)在(zài)某一(yī)频點(diǎn)上(shàng)放大(dà)器的(de)輸出(chū)功率與(yǔ)輸入(rù)功率的(de)關(guān)系(xì)，图(tú)中的(de)線(xiàn)性(xìng)部(bù)分(fēn)是(shì)放大(dà)器的(de)小信(xìn)号(hào)增益區(qū)域；輸入(rù)功率繼續增加时(shí)，增益就(jiù)開(kāi)始下(xià)降，放大(dà)器進(jìn)入(rù)增益壓縮區(qū)，随着輸入(rù)功率的(de)進(jìn)一(yī)步加大(dà)，輸出(chū)功率将不(bù)再增加，繼而(ér)达(dá)到了(le)飽和(hé)，放大(dà)器的(de)1dB壓縮點(diǎn)即为(wèi)增益相对于(yú)線(xiàn)性(xìng)增益下(xià)降1dB时(shí)的(de)輸入(rù)功率（或(huò)对应的(de)輸出(chū)功率）。

　　图(tú)3 放大(dà)器輸出(chū)功率與(yǔ)輸入(rù)功率

下(xià)面(miàn)就(jiù)是(shì)我(wǒ)们对所(suǒ)研制的(de)Z002低(dī)噪聲放大(dà)器1dB壓縮點(diǎn)指标(biāo)的(de)檢定(dìng)測試。这(zhè)里(lǐ)，我(wǒ)们通(tòng)过(guò)37369C內(nèi)置的(de)增益壓縮软(ruǎn)件(jiàn)，可(kě)以(yǐ)很快(kuài)地完成(chéng)这(zhè)一(yī)測試。首先(xiān)，在(zài)37369C上(shàng)按Appl鍵，選擇SWEPT POWER GAIN COMPRESSION功能(néng)，根(gēn)據(jù)被(bèi)檢放大(dà)器的(de)工作(zuò)频段(duàn)设置需測的(de)频率點(diǎn)（37369C最(zuì)多可(kě)置10个(gè)點(diǎn)）：6GHz、8GHz、12GHz、14GHz、16GHz、18GHz，依照公(gōng)式PSTART=壓縮點(diǎn)指标(biāo)-增益-15dB及(jí)PSTOP ≈ PSTART+20dB 设定(dìng)掃功率範圍。

图(tú)4

按照图(tú)4做線(xiàn)性(xìng)功率校(xiào)準，調整每个(gè)频點(diǎn)的(de)源輸出(chū)功率，然後(hòu)用(yòng)被(bèi)檢放大(dà)器替換功率探头(tóu)，並(bìng)選擇GAIN COMPRESS功能(néng)完成(chéng)測試，結果(guǒ)为(wèi)-20.7dBm（21.58dBm）。

时(shí)域功能(néng)

我(wǒ)们知道(dào)，在(zài)測量(liàng)比較複雜系(xì)統的(de)反(fǎn)射时(shí)，得到的(de)是(shì)各(gè)部(bù)分(fēn)影響的(de)綜合結果(guǒ)，对于(yú)各(gè)具體(tǐ)部(bù)分(fēn)（反(fǎn)射特(tè)性(xìng)）的(de)情(qíng)況不(bù)易确定(dìng)，这(zhè)就(jiù)給(gěi)整體(tǐ)調試带(dài)来(lái)了(le)不(bù)便。安(ān)立公(gōng)司的(de)37369C矢量(liàng)网(wǎng)络分(fēn)析儀的(de)时(shí)域功能(néng)可(kě)方(fāng)便地解(jiě)決这(zhè)个(gè)問(wèn)題(tí)。网(wǎng)络分(fēn)析儀的(de)时(shí)域測量(liàng)功能(néng)就(jiù)是(shì)在(zài)频域中測量(liàng)後(hòu)，通(tòng)过(guò)其(qí)內(nèi)部(bù)處(chù)理(lǐ)器做反(fǎn)傅立葉(yè)變(biàn)換得到时(shí)域響应，时(shí)域響应顯示了(le)网(wǎng)络的(de)反(fǎn)射系(xì)数和(hé)傳輸系(xì)数與(yǔ)时(shí)間(jiān)的(de)關(guān)系(xì)，它(tā)包(bāo)含了(le)每个(gè)反(fǎn)射點(diǎn)的(de)幅度(dù)、位(wèi)置信(xìn)息以(yǐ)及(jí)每个(gè)傳輸通(tòng)路(lù)的(de)信(xìn)息。

时(shí)域測量(liàng)有(yǒu)两(liǎng)種(zhǒng)不(bù)同(tóng)的(de)工作(zuò)方(fāng)式，即带(dài)通(tòng)方(fāng)式和(hé)低(dī)通(tòng)方(fāng)式。带(dài)通(tòng)方(fāng)式就(jiù)是(shì)給(gěi)出(chū)器件(jiàn)的(de)脈冲響应，它(tā)适用(yòng)于(yú)任何频率範圍，是(shì)最(zuì)常用(yòng)的(de)工作(zuò)方(fāng)式。低(dī)通(tòng)方(fāng)式主要用(yòng)来(lái)做低(dī)通(tòng)器件(jiàn)的(de)測量(liàng)，它(tā)可(kě)提供器件(jiàn)的(de)脈冲響应和(hé)階(jiē)躍特(tè)性(xìng)，通(tòng)过(guò)顯示的(de)特(tè)性(xìng)曲(qū)線(xiàn)可(kě)以(yǐ)确定(dìng)響应的(de)幅值及(jí)反(fǎn)射點(diǎn)的(de)類(lèi)型（即阻抗特(tè)性(xìng)R、L或(huò)C）。

时(shí)域測量(liàng)中的(de)"WINDOW"功能(néng)，可(kě)改善时(shí)域測量(liàng)的(de)動(dòng)态範圍，提高(gāo)时(shí)域響应中的(de)幅度(dù)分(fēn)辨力。另外(wài)，它(tā)還(huán)有(yǒu)一(yī)个(gè)非(fēi)常有(yǒu)用(yòng)的(de)"GATE"功能(néng)，这(zhè)是(shì)一(yī)个(gè)时(shí)間(jiān)濾波(bō)器，形狀猶如(rú)一(yī)个(gè)带(dài)通(tòng)濾波(bō)器，它(tā)可(kě)以(yǐ)去(qù)掉"GATE"以(yǐ)外(wài)的(de)響应对測量(liàng)結果(guǒ)的(de)影響，很方(fāng)便地選擇我(wǒ)们感(gǎn)興趣的(de)部(bù)分(fēn)進(jìn)行測量(liàng)分(fēn)析。

网(wǎng)络分(fēn)析儀的(de)时(shí)域功能(néng)不(bù)僅可(kě)用(yòng)于(yú)檢測電(diàn)缆的(de)反(fǎn)射點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)故障定(dìng)位(wèi)，還(huán)可(kě)在(zài)傳輸測量(liàng)中觀察被(bèi)測设備各(gè)路(lù)的(de)傳輸情(qíng)況。我(wǒ)们在(zài)做聲表(biǎo)面(miàn)波(bō)濾波(bō)器特(tè)性(xìng)的(de)測試时(shí)，其(qí)測量(liàng)結果(guǒ)包(bāo)括了(le)多路(lù)傳輸、轉(zhuǎn)接器、連(lián)接電(diàn)缆以(yǐ)及(jí)濾波(bō)器夾具等的(de)影響，其(qí)真(zhēn)實(shí)特(tè)性(xìng)無從而(ér)知。应用(yòng)了(le)时(shí)域測量(liàng)的(de)"GATE"功能(néng)之(zhī)後(hòu)，我(wǒ)们就(jiù)可(kě)去(qù)除轉(zhuǎn)接器、連(lián)接電(diàn)缆以(yǐ)及(jí)夾具等的(de)影響，從而(ér)獲得該濾波(bō)器更(gèng)準确的(de)特(tè)性(xìng)。