網(wǎng)絡分析儀原理介紹(00001)課件

網(wǎng)絡分析儀操作基礎R&S張超主要內容網(wǎng)絡分析基礎知識網(wǎng)絡分析儀測試技術及應用操作規(guī)范及測試注意事項實際操作光波同射頻信號網(wǎng)絡分析儀能精確測量入射能量、反射能量和傳輸能量

DUT入射波傳輸波反射波光波射頻和微波信號入射功率反射功率傳輸功率一、網(wǎng)絡分析基礎知識功率傳輸條件高頻，為什么要功率測量？電壓和電流可能隨無損傳輸線的位置改變，但功率仍保持常數(shù)值。在射頻和微波頻率，作為基本量的功率更容易測量，更易了解，更有用。在低頻上，波長非常長，簡單的導線便適于傳導功率在較高頻率上，波長與高頻電路中導體的長度相當或者更小，功率傳輸可認為是以行波方式進行。需要高效率的功率傳送是在較高頻率上使用傳輸線的主要原因之一當傳輸線終端為Z0時iv

Zs=ZoZoV反射波=0(所有輸入功率被負載吸收)V入射波Zo=傳輸線特性阻抗當傳輸線終端為短路與開路時

Zs=ZoV反射波V入射波負載開路相位同相(0o),短路相位為反向(180o)對于短路和開路二種情況，在傳輸線上都會建立駐波當傳輸線終端為25WVreflStandingwavepatternZs=ZoZL=25WVinc反射系數(shù)Γ

反射系數(shù)是反射信號功率與入射信號功率之比。=ZL-ZOZL+OZ=VreflectedVincident=rFG當ZL=Z0時，ρ=0；當ZL≠Z0時，0＜ρ≤1ZL為負載阻抗，Z0為傳輸線特性阻抗回波損耗

反射信號低于入射信號的dB數(shù)，是用對數(shù)表示反射系數(shù)的幅度特性的一種方法=rGReturnloss=-20log(r),駐波比

反射除了會使系統(tǒng)中各部件之間傳輸?shù)淖罴压β蕼p少之外，還會在傳輸線上產(chǎn)生駐波（兩個相反方向的行波疊加形成）。

在傳輸線上，信號的最大幅度與最小幅度之比，稱為駐波比。描述負載匹配特性EmaxEminSWR=EmaxEmin=1+r1-r傳輸線三種狀態(tài)1．

匹配工作狀態(tài)（行波工作狀態(tài)）負載阻抗等于傳輸線的特性阻抗，即ZL=Z0時，Γ=0，RL→∞，SWR=1。傳輸線就處于匹配工作狀態(tài)。特征：

沿線只有入射的行波而沒有反射波；入射的能量全為負載所吸收，故傳輸效率最高；

沿線上任意點的輸入阻抗等于線的特性阻抗而與離負載距離無關；沿線電壓和電流的振幅值不變；

傳輸線三種狀態(tài)2.純駐波狀態(tài)

短路：負載阻抗ZL=0時，Γ=-1，RL=0，SWR→∞。

開路：負載阻抗ZL=∞，Γ=1，RL=0，SWR→∞3.行駐波狀態(tài)：當ZL≠Z0時，Γ＜1,傳輸線上為“部分行波”狀態(tài)，“部分反射”狀態(tài)，此時負載失配，導致傳輸線上出現(xiàn)部分駐波傳輸系數(shù)

傳輸電壓與入射電平之比VTransmittedVIncident傳輸系數(shù)T=VTransmittedVIncidentDUT群延時是相位失真的一個有用的度量。是信號通過被測器件的傳輸時間隨頻率變化的量度。群時延可以由對被測器件的相位響應隨時間的變化取微分進行計算。inradiansinradians/secindegreesfinHertz(w=2pf)fwfGroupDelay(t)g=-dfdw=-1360odfdf*Frequency群延時平均延時totgPhasefDfFrequencyDww群延時波動表示失真平均延時代表信號通過被測器件的平均傳輸時間史密斯圓圖SmithChart

￥?0+R+jX-jX復數(shù)阻抗平面，無法表示開路.-90o0o180o+-.2.4.6.81.090o￥0Z=ZoL=0GConstantXConstantRSmithchartGLZ=0=±18180O1(short)Z=L=0O1G(open)極坐標平面復數(shù)阻抗平面的正實部部分映射到極坐標顯示上，得史密斯圓圖。所有電抗值和正電阻值均在外圓內能讀反射系數(shù)，但不能直接顯示讀取阻抗值分析二、網(wǎng)絡分析儀測試技術及應用測量需求檢查復雜RF系統(tǒng)各個組件特性確保傳輸信號無失真線性失真：幅度、恒定群延時非線性失真：諧波、互調、壓縮確保良好匹配，功率最大傳輸網(wǎng)絡分析儀測試應用：

無源：雙工器、功分器、耦合器、合路器、濾波器、隔離器、環(huán)行器、衰減器、天線、適配器、電纜、波導、傳輸線等有源：放大器、混頻器、取樣器等網(wǎng)絡分析儀分類矢網(wǎng)(Vectornetwork)：能測量和顯示電氣網(wǎng)絡和整體幅度和相位特性。包括：S參數(shù)、幅度和相位、駐波比、插入損耗/增益、群延時、回波損耗、復數(shù)阻抗等標網(wǎng)(Scalarnetwork)：只能測量S參數(shù)的幅度部分，測量結果包括：傳輸損耗/增益、回波損耗和駐波比、反向隔離度等S參數(shù)測量

S11=ReflectedIncident=b1a1a2=0S21=TransmittedIncident=b2a1a2=0S22=ReflectedIncident=b2a2a1=0S12=TransmittedIncident=b1a2a1=0IncidentTransmittedS21S11Reflectedb1a1b2Z0Loada2=0DUTForwardIncidentTransmittedS12S22Reflectedb2a2ba1=0DUTZ0LoadReverse1Z0為系統(tǒng)特性阻抗，設置：CALmoreCALSystemZ0Port1Port2網(wǎng)絡分析儀系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差為主要誤差，可通過校準消除。存在6種類型12個誤差項：與信號泄漏有關的方向誤差和串擾誤差與反射有關的源失匹配和負載阻抗失配；由反射和傳輸跟蹤引起的頻率響應誤差誤差修正網(wǎng)絡分析儀的測量準確度受外部因素的影響較大。誤差修正是提高測量準確度的過程。誤差修正是對已知校準標準進行測量，將這些測量結果貯存到分析儀的存儲器內，利用這些數(shù)據(jù)來計算誤差模型。然后，利用誤差模型從后續(xù)測量中去除系統(tǒng)誤差的影響。

小結傳輸特性測量

S21參數(shù)或S12參數(shù),如測量插損、傳輸時延反射特性測量

S11參數(shù)或S22參數(shù)，如測量駐波比、回波損耗單端口校準反射誤差修正、傳輸誤差修正雙端口校準反射誤差修正+傳輸誤差修正基本測量實例

以HP8753D為例連接電纜，確定校準面（與待測試面保持一致）Preset---設置頻率范圍（center、span）---設置源功率大?。╩enu---power---0dBm---sourceon/off）---設置測量參數(shù)（測量點數(shù)、中頻帶寬）Chan1---S11（或S22）---Cal---CalKit---SelectCalKit---Calibrationmenu---S11(或S22)1-Port---連接Open、Short、Load于Port1(或Port2)端口---Done1-PortCal---出現(xiàn)CorChan2---S21（或S12）---Cal---Calibrationmenu---response---使用直通頭連接---Thru---出現(xiàn)CorDisplaydual---dualchanon連接待測品Scale---顯示刻度---顯示位置Marke讀數(shù)---markesearch---searchMax輸出測量結果Copy---Printmonochrome1、儀器通電前檢查及要求儀器交流供電的電源線使用三芯電源線，并檢查儀器后面板電源轉換開關是否置于230V檔確保儀器良好接地操作人員佩帶防靜電腕帶，身著防靜電服接打印機三、操作操作規(guī)范2、測試產(chǎn)品前儀器檢查傳輸特性檢查：

將網(wǎng)絡分析儀復位后，用用一根低損耗的電纜將儀器二端口連接，網(wǎng)絡分析儀設置為S21參數(shù)（或S12參數(shù)）測量，頻率為全頻段，源電平輸出0dBm，測試其在全頻段范圍內傳輸損耗值，若其損耗值≤±1dB，則儀器傳輸特性正常（注不可直通校準,無C或Cor標識）

解釋：傳輸系數(shù)1，插損0反射特性檢查：網(wǎng)絡分析儀設置為S11參數(shù)（或S22參數(shù)）測量，頻率為10MHz~3000MHz，源電平輸出0dBm。在儀器Port1口（或Port2口）接一標準負載測試其回波損耗，若回波損耗≤-30dB，則儀器反射特性正常；或將儀器Port1口（或Port2口）空接，觀察其回波損耗值（開路、反射系數(shù)為1），若回波損耗在±1dB范圍內，則儀器反射特性正常解釋：反射系數(shù)1，回波損耗0檢查結果處理若網(wǎng)絡分析儀的傳輸特性和反射特性的檢查均正常，需在日校驗記錄或日維護卡上記錄，然后使用；若檢查發(fā)現(xiàn)異常，立即通知本部門儀器管理人員和質管部儀校室人員對儀器進行檢查分析，并停止使用儀器。3、校準件及配件檢查網(wǎng)絡分析儀的測試準確度受外界因素影響較大，在測試前需要對校準套件、測試電纜、接頭、連接器等進行檢查。檢查對象主要為校準負載和測試電纜?？芍苯咏佑诰W(wǎng)絡分析儀的端口對其進行測試，或使用Smith圓圖進行性能檢查。4、對儀器進行保護為防止雙工產(chǎn)品反向信號對網(wǎng)絡分析儀造成損壞，必須在測試雙工產(chǎn)品上行支路駐波比時斷開其下行電纜，測試下行支路駐波比時斷開其上行電纜（在測試前斷開雙工器上電纜）；在測試低噪放或其它模塊產(chǎn)品的駐波比時，必須先將輸出端接上負載進行屏蔽(并匹配)，以防信號串撓或泄露造成產(chǎn)品自激。當測試產(chǎn)品輸出功率超過5W時，需在輸出端接一大功率衰減器，并串接負載。4、對儀器進行保護(續(xù))當測試時延時，需在網(wǎng)絡分析儀的輸入口和輸出口均需串接合適的衰減器（衰減器對時延影響非常小，只有幾納秒。例如測試ALC功率為40dBm的產(chǎn)品，可在儀器Port1和Port2口分別串接1個40dB的衰減器）。在將待測產(chǎn)品與儀器連接之前，先將待測產(chǎn)品可靠接地。5、合理設置參數(shù)進行測試選擇測量S參數(shù)、對應測量通道；先設置儀器頻率范圍、源功率大小、系統(tǒng)中頻帶寬、掃描點數(shù)和掃描類型；設置系統(tǒng)阻抗為50歐，測試面與校準面保持一致；然后再使用標準的校準件對網(wǎng)絡分析儀進行校準，若在儀器校準后更改上述參數(shù)，則校準無效，需重新進行校準；在產(chǎn)品測試過程中出現(xiàn)異常，應立即停止使用儀器，并通知相關人員進行檢查處理。6、測試結果處理Maker讀數(shù)/限制線判定SAVE/HardCopy打印例：8714ET測試圖形存盤:Hardcopy--selectcopyport--或filepcx---select---priormenu---start8753D測試圖形存盤四、操作注意事項儀器對靜電很敏感，操作人員必須佩帶防靜電手腕，身著防靜電服儀器要良好接地；待測產(chǎn)品在連接前良好接地；注意對校準件及連接接頭的維護（使用正確連接方法及清潔、檢查），以免引入測試誤差儀器四周，特別是散熱口與其它物體須保持10cm距離來散熱操作注意事項（續(xù)）為了保證儀器測量準確度，不接入待測產(chǎn)品，在使用前預熱半小時以上在將網(wǎng)絡分析儀與待測產(chǎn)品連接時，保證先將待測產(chǎn)品接地，再接電源線及連接；在產(chǎn)品測試完成后，先將儀器與待測品連接斷開，再斷開電源連接，然后將地線與待測品連接斷開操作注意事項（續(xù)）為防止雙工產(chǎn)品反向信號對網(wǎng)絡分析儀造成損壞，在測試雙工產(chǎn)品上行支路駐波比時必須斷開其下行電纜（斷開測試口最近的雙工器TX連接電纜），測試下行支路駐波比時必須斷開其上行電纜（斷開測試口最近的雙工器RX連接電纜）。且在測試前斷開，并接一負載屏蔽、匹配；測試高增益的整機產(chǎn)品駐波比，一般網(wǎng)絡分析儀源輸出功率置為-30