电子测量原理(古天祥).pptVIP

S参数的流图表示及计算 信流图 使用节点代表信号，用支路和箭头代表信号及其流动的方向，并用支路旁标代表支路的传递函数即信号大小。上图所示的双端口网络可用流图表示如下： S参数的流图表示及计算（续1） 梅森（Mason）不接触环路法则 T：信流图所代表的网络的增益或传输函数 Tk：第k条路径上所有支路系数的乘积 Δ：信流图行列式，即信流图所代表的网络的联立方程组的行列式 Δk：与第k条开路不接触的子信流图的行列式 S参数的流图表示及计算（续2） 信流图计算举例 在双端口网络的端口2上终接一个反射系数为ΓL的负载： 由梅森法则： 故有： 10.2.2 网络分析系统 网络分析仪是通过测定网络的反射参数和传输参数，从而对网络中元器件特性的全部参数进行全面描述的测量仪器，用于实现对线性网络的频率特性测量。 网络分析仪能够完成反射、传输两种基本测量，从而确定几乎所有的网络特性，S参数是其中最基本的特性。 标量网络分析仪：只测量线性系统的幅度信息； 矢量网络分析仪：可同时进行幅度传输特性和相位特性测量。 系统组成原理 基本的网络分析仪主要由信号源、S参量测量装置及矢量电压表组成。 信号源：向被测网络提供入射信号或激励； S参量测量装置：实际上是反射测量电路与传输测量电路的组合，首先将入射、反射及传输信号分离开，然后通过转换开关分别进行测量； 矢量电压表：测量入射、反射和传输信号的幅值及它们之间的相位差。也可以通过幅相接收机实现此功能。 标量网络分析仪 a1为入射波、b1为反射波、b2为传输波，它们的测量通道分别为R（参考）、A、B。通过这些信号可确定正向S参数|S10|、|S21|。将被测网络的激励端与测试端反接，同理可测得|S22|、|S12|。 矢量网络分析仪 一种外差式矢量网络分析仪的组成框图如下： 上图中PFD为相频检波器，H(s)为环形滤波器，BPF为带通滤波器。基本结构与外差式接收机类似：扫频源一方面为DUT提供激励，一方面可以作为单独的扫频源输出通道S。参考信号即入射波，通过R通道进行测量。反射波、传输波所在的测试通道分别为A、B。为获得复S参数而进行的复数除法可用硬件完成，现在多采用对混频所得的中频信号采样和数字化，然后通过数字处理的方法来实现。 矢量网络分析仪（续） 两种网络分析仪的简单比较： 标量网络分析仪 矢量网络分析仪 主要测量装置 反射传输 S参数或反射传输 信号分离器件 标量电桥、 定向耦合器 定向耦合器 检测方式 二极管检波 锁相接收 激励源 扫频信号源 合成扫频信号源 可测参数 标量幅度 幅度、相位、群时延特性 成本、精度 低 高 网络分析仪与频谱分析仪 在电路结构方面，矢量网络分析仪与外差式频谱分析仪相似：在预定频率范围内自动测量电路幅度增益与相位，使用内部扫频源或可程控的外部信号源作激励，测量被激励电路的幅度增益与相位； 不同之处：频谱分析仪测量未知或任意的输入频率，而矢量网络分析仪只测量自身或受控的已知频率；外差式频谱分析仪测量输入信号的幅度（标量仪器），矢量网络分析仪测量输入信号的幅度和相位（矢量仪器）。 10.2.3 反射参数测量 反射参数（S10、S22）测量的实现 设信号源出射波为ES、功分器分配系数分别是c1、c2，DUT反射系数为S10，定向耦合器将DUT的反射波耦合到测试通道的耦合系数为c3。有 反射参数测量的实现（续） 用矢量网络分析仪测量反射参数： 反射参数测量中的误差来源 用含有功率分配器、定向耦合器等微波器件的系统进行反射参数测量将必然存在系统误差，这些误差来自系统本身的频响特性以及端口特性。 定向耦合器作为一个三端口网络，可用信流图表示如下： 反射参数测量中的误差来源（续） 方向性误差D 实际的定向耦合器方向性D=S32/S31≠0，因此使耦合端的信号包含了额外泄露出来的成分。 反射频响误差TR 由系统本身的频响误差引起实测的系统频响轨迹上有若干起伏或小毛刺，即引入了频响误差(或频率跟踪误差)。 源失配误差MS 由阻抗失配导致从DUT向源方向看过去的等效源反射系数不完全为零。反射信号中有一部分将在DUT和源之间被来回反射，因而产生S10A的测量误差。 反射参数测量误差模型 反射参数测量误差模型的信流图表示 S10A：DUT的实际反射系数（近似真值） S10M：反射系数测量值 D：方向性误差 TR：反射频响误差 MS：源失配误差 由梅森法则，可得 讨论：测量值S10M与实际反射系数S10A之差为 反射参数测量误差模型（续） 结论：当DUT的反射系数S10A较小时，方向性误差D的影响占主