矢量网络分析仪介绍.ppt

* 矢量网络分析仪介绍 高频信号的特性 传输信号 参考信号 传输 增益 / 损耗 S-参数 S21, S12 群时延 传输系数 插入相位 反射信号 参考信号 反射 SWR S-参数 S11, S22 反射系数 阻抗,导纳 R+jX, G+jB 回波损耗 G, r T,t 参考信号 反射信号 传输信号 R B A A R = B R = 反射参数 ￥ dB 无反射 (ZL = Zo) r RL VSWR 0 1 全反射 (ZL = open, short) 0 dB 1 ￥ = Z L - Z O Z L + O Z 反射系数 = V reflected V incident = r F G = r G 回波损耗 = -20 log(r), 电压驻波比 VSWR = Emax Emin = 1 + r 1 - r Emax Emin 传输参数 V Transmitted V Incident 传输系数 = T = V Transmitted V Incident = tDf DUT 增益 (dB) = 20 Log V Trans V Inc = 20 log t 插入损耗 (dB) = - 20 Log V Trans V Inc = - 20 log t 线形特性/非线形特性的表征 线形特性: 输入和输出的频率相同，不会产生其它频率的信号 输出信号较输入信号只可能在幅度和相位上改变 Frequency f 1 Time Sin 360o * f * t Frequency A 相位漂移 = to * 360o * f 1 f DUT Time A t o A * Sin 360o * f (t - to) 输入 输出 Time 非线形特性: 输出的信号可能发生频率的改变（如混频器） 可能其它频率附加信号（如谐波、互调产物） Frequency f 1 群时延 初始相位 弧度/秒 度 f Hz (w = 2 p f) f w f 群时延 (t ) g = -d f d w = -1 360 o d f d f * Frequency 群时延纹波 平均时延 t o t g Phase f Df Frequency Dw w 群时延的纹波能够说明相位的失真 通过平均时延能够得到DUT的长度 测量S-Parameters S 11 = 反射信号 参考信号 = b 1 a 1 a 2 = 0 S 21 = 传输信号 参考信号 = b 2 a 1 a 2 = 0 S 22 = 反射信号 参考信号 = b 2 a 2 a 1 = 0 S 12 = 传输信号 参考信号 = b 1 a 2 a 1 = 0 参考信号 传输信号 S 21 S 11 反射信号 b 1 a 1 b 2 Z 0 Load a 2 = 0 DUT 正向 参考信号 传输信号 S 12 S 22 反射信号 b 2 a 2 b a 1 = 0 DUT Z 0 Load 反向 1 对于互易网络，有：S12＝S21 对于对称网络，有：S11＝S22 对于无耗网络，有：（S11）2＋（S12）2＝1  S参数关系 矢量网络分析仪框图 接收 / 检波 信号处理 / 显示 反射 (A) 传输 (B) 参考 (R) 功分器 信号源 参考信号 反射信号 传输信号 DUT 系统误差 由于仪器本身以及测试设置的不理想引起 不随时间发生变化 随机误差 随时间随机变化 (不可预测的) 主要原因有: 仪器的噪声, 开关和连接器的重复性等 漂移误差 校准完成之后系统的性能发生的一些变化 主要由环境温度等变化引起。 测量误差模型 测量数据 未知元件 系统误差 随机误差 漂移误差 Errors: RE-CAL RE-CAL 系统测量误差 A B 源匹配 负载匹配 Crosstalk 方向性 DUT 频率响应 反射跟踪 (A/R) 传输跟踪 (B/R) R 6个正向误差，6个反向误差 HP公司推出矢量网络分析仪时，该分析仪被称为 “世界测量仪器之王”，就是因为他们提供了系统的 误差模型，使测量技术大大前进了一步。 ED = 方向性 ERT = 反射跟踪 ES = 源匹配 为修正误差，我们测量3个标准件，从而得到3个公式来来求出各项误差系数 S11M S11A ES ERT ED 1 RF in 误差适配器 S11M S11A RF in Ideal 了解这些，我们很容易就能够得到全双端口的误差模型 S11M = ED + ERT 1 - ES S11A S11A 反射－单端口模型 单端口校准前后的测量曲线 校准前 校准后 0 20 40 60