矢量网络分析仪的基本原理.pdf

矢量网络分析的 基本原理 基本原理 目录 引言 3 通信系统中的测量要求 3 矢量测量的重要性 5 入射功率和反射功率的基本概念 6 史密斯圆图 6 功率传送条件 7 网络分析的名词术语 10 测量群时延 12 网络的表征 13 Related Literature15 2 引言 网络分析是指设计制造人员和制造厂家对较复杂系统中所用元件和电 路的电气性能进行测量的过程。当这些系统传送具有信息内容的信号时，我 们最关心的是如何以最高效率和最小失真使信号从一处传递到另一处。矢量 网络分析是通过测量元件对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影 响，来精确表征元件特性的一种方法。 在本应用指南中，将回顾矢量网络分析的基本原理。讨论的内容包括可 测量的通用参数，其中涉及散射参数 (S 参数 ) 的概念。还对一些射频基本知识， 如传输线和史密斯园图进行回顾。 安捷伦科技公司能够提供各种各样用于在 DC-110 GHz 范围内表征元件特 性的标量网络分析仪和矢量网络分析仪。还可以为这些仪器提供各种选件， 以简化实验室和生产环境中的测试。 通信系统中的测量要求 在任何通信系统中，都必须考虑信号失真的影响。尽管我们一般只考虑 非线性效应引起的失真 ( 例如，当所应用的载波信号引起互调失真时 ) ，但纯 粹的线性系统也可能引入信号失真。由于线性系统可能改变信号各个频谱分 量的幅度或相位关系，所以有可能改变所通过信号的时间波形。 现在，我们来仔细的研究线性特性和非线性特性之间的差别。 线性器件使输入信号产生幅度和相位变化 ( 图 1) ，在输入端出现的任何 正弦曲线也将以相同频率出现在输出端，而不会形成新信号。无论是有源或 是无源非线性器件，都可能使输入信号的频率偏离原来的位置，或增加其它 频率分量，如谐波信号或寄生信号。过大的输入信号通常会迫使线性器件进 入压缩或饱和状态，从而引起非线性工作。 A * Sin 360º * f (t – to) Linear behavior A input and output frequencies Time are the same (no additional t o frequencies created) Sin 360º * f * t A phase shift = output frequency only to * 360º * f undergoes magnitude and Time f1 Frequency phase change Input DUT Output Nonlinear behavior f1 Frequency Time output frequency may undergo frequency shift (e.g. with mixers) additional frequencies created (harmonics, intermodulation)