安捷倫網(wǎng)絡(luò)分析儀原理培訓(xùn)ppt課件

1、Agilent 系列 網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀測試根本概念網(wǎng)絡(luò)分析儀 任務(wù)原理誤差和校準(zhǔn)ENAPNA網(wǎng)絡(luò)分析儀雙功器LO LC 濾波器功分器TX IF LC濾波器耦合器隔離器平衡/非平衡轉(zhuǎn)換混頻器LNA放大器SAW 濾波器SAW 濾波器天線射頻前端模塊系統(tǒng)組成及器件功能平衡/非平衡轉(zhuǎn)換射頻信號在器件中的傳播 Lightwave入射反射透射 RF/MW網(wǎng)絡(luò)分析儀測試要討論的問題器件性能的描畫: 傳輸特性; 反射特性器件傳輸特性/反射特性的目的定義 ? Gain, Phase, Group delay VSWR, , , Impedance 影響器件傳輸/反射特性的要素 ? 任務(wù)頻率 信號功率 網(wǎng)絡(luò)分

2、析儀表顯示結(jié)果 反射特性 傳輸特性任務(wù)頻率; 信號功率反射特性的參數(shù)定義: dB全匹配(ZL = Zo)rRLVSWR01全反射 (ZL = 開路,短路 )0 dB1Voltage Standing Wave Ratio=ZL-ZOZL+OZ=V反射V輸入=rFG=rG= -20 log(r),VSWR = EmaxEmin=1 + r1 - rEmaxEmin 駐波比 反射系數(shù) (電壓比值) 反射損耗 (功率比值)Z0 : 傳輸線特性阻抗Z1 : 傳輸線終端負(fù)載傳輸信號包絡(luò)史密斯圓圖 (Smith Chart) 對阻抗和反射的描畫 0+R+jX-jXRectilinear impedance

3、 plane.-90o0o180o+-.2.4.6.81.090o0等電抗圓等電阻圓Smith Chart 圓圖上 一點位置反映對應(yīng)的阻抗(R+jx)和反射(模和相位)等反射系數(shù)圓半徑: 反射大小相角: 反射相位GLZ = 0=180 O1(短路點) Z = L=0 O1G(開路點) Z = ZoL=0G大電阻區(qū)小電阻區(qū)電感區(qū)電容區(qū) Z=R+jx 反射特性的闡明RL / RSRSRLRL = RS: 負(fù)載上最大功率傳輸 Zs = R + jXZL = Zs* = R - jX對于復(fù)阻抗: 功率最大傳輸效率條件: ZL = ZS* (共軛匹配)RL / RS00.20.40.60.811.201

4、2345678910Load Power (normalized)傳輸特性V傳輸V輸入傳輸系數(shù) = T=VTransmittedVIncident = tfDUT增益 (dB) = 20 Log VTrans VInc = 20 log t插入損耗 (dB) = - 20 Log VTrans VInc = - 20 log t線性器件與非線性器件線性特性: 輸入信號與輸出信號同頻率 輸出信號幅度和相位會發(fā)生變化TimeAtoFrequencyf1TimeSin 360 * f * tFrequencyA phase shift = to * 360 * f1fDUT A * Sin 360

5、* f ( t - t )輸入輸出TimeFrequency非線性特性: 輸入/輸出信號不同頻率 產(chǎn)生新的頻率成份f1滿足波形不失真線性系統(tǒng)的條件 系統(tǒng)頻率帶寬內(nèi)幅頻特性為常量MagnitudePhaseFrequencyFrequency幅度/頻率特性要求相位/頻率特性要求系統(tǒng)頻率帶寬內(nèi)相頻特性為線性 V = a f( t - to)輸出V = f(t)輸入DUT對系統(tǒng)相位特性的描畫 網(wǎng)絡(luò)分析儀相位補償+=Frequency(Electrical delay )Frequency器件相頻特性器件相位非線性Phase 1 /DivoPhase 45 /DivoFrequency 運用: 丈量器

6、件相位特性 難于定量分析相位特性線性 運用: 便于對相位特性線性的分析網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位補償處置功能： 電延遲功能( Electrical delay:經(jīng)過時間補償消除被測件相頻特性中線性部分 相位偏移Phase offset): 被測件相位特性中參與固定偏置 端口延伸Port Extension)：測試儀表端口電延時補償群時延Group Delay (GD)in radiansin radians/secin degreesf in Hertz (w = 2 p f)fwfGroup Delay (t )g=-d fd w=-1360od fd f*Frequency群時延抖動平均時延totg

7、 網(wǎng)絡(luò)分析儀經(jīng)過測試相/頻特性得到器件延遲性能GD 抖動反映器件相位特性線性GD平均值反映器件的平均時延PhasefDfFrequencyDwwaperturePhasePhaseGroup DelayGroup Delay-d fd w-d fd wffff經(jīng)過群時延目的反映器件相位線性相位抖動一樣群延時不同完好的器件目的描畫TransmittedIncident傳輸特性增益S參數(shù)S21,S12群延時Delay傳輸系數(shù)相位PhaseReflectedIncident反射特性SWRS參數(shù)S11,S22反射系數(shù)阻抗 R+jX, G+jB 反射損耗 G, rT,t輸入反射輸出RBAAR=BR=S參

8、數(shù)的定義 S11=ReflectedIncident=b1a1a2=0S21=TransmittedIncident=b2a1a2=0S22=ReflectedIncident=b2a2a1=0S12=TransmittedIncident=b1a2a1=0輸入傳輸S21S11反射b1a1b2Z0Loada2=0DUT正向輸入傳輸S12S22反射b2a2ba1=0DUTZ0Load反向1S-parameters 電壓線性值定義器件的非線性失真 Nonlinear Networks 器件飽和,串?dāng)_,交調(diào)等非線性過程導(dǎo)致傳輸信號波形失真FrequencyFrequencyTimeTime輸入信號輸

9、出信號CH1 S21 1og MAG 1 dB/ REF 32 dB 30.991 dB 12.3 dBmC2 IF BW 3 kHz SWP 420 msecSTART 5dBm CW 902 MHz STOP 15 dBm1 dB compression point: 輸入功率添加導(dǎo)致器件增益下降1dB相對測試輸出1dB緊縮點(絕對測試)器件的功率動態(tài)范圍:輸入1dB緊縮點 測試功率 測試頻率01dB 輸入1dB緊縮點器件的功率動態(tài)范圍:輸出1dB緊縮點飽和任務(wù)電平輸出信號功率 (dBm)輸入信號功率 (dBm)緊縮任務(wù)區(qū)線性任務(wù)區(qū) (slope = small-signal gain)1

10、dBAM / PM 轉(zhuǎn)換對系統(tǒng)的影響AmplitudeTimeAM (dB)PM (deg)Mag(AMin)Test StimulusAmplitudeTimeAM (dB)PM (deg)Mag(AMout)Mag(PMout)Output ResponseAM - PM Conversion =Mag(PMout)Mag(AMin)(deg/dB)DUTPower sweepIQAM to PM conversion can cause bit errors輸入功率對器件相位特性的影響網(wǎng)絡(luò)分析儀測試根本概念網(wǎng)絡(luò)分析儀 任務(wù)原理誤差和校準(zhǔn)ENAPNA網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀組成框圖Port 2

11、功率分配/開關(guān)源R1APort 1R2B衰減器衰減器丈量接納機參考接納機參考接納機反射信號(A)傳輸信號(B)輸入信號輸出信號DUT網(wǎng)絡(luò)分析儀組成信號源信號分別安裝接納機處置顯示單元.網(wǎng)絡(luò)分析儀測試信號流程RAB輸入源LO 源RFN*LO +/- IF反射傳輸輸入?yún)⒖夹盘栞斎胄盘栞敵鲂盘朆R:被測件正向傳輸特性AR:被測件輸入端反射特性.信號源提供被測件鼓勵信號具備頻率和功率掃描功能合成源實現(xiàn)頻率合成源端口穩(wěn)定點頻輸出:span=0Hz, max sweep timeALCALCDriverALC 檢測衰減器源ALC = 自動電平控制 (automatic level control)源功率控

12、制源功率控制部分=ALC: 小范圍功率調(diào)整,功率掃描 +衰減器: 大范圍功率調(diào)整Range1Range2Range3.信號分別安裝功分器提供參考信號寬頻率覆蓋6 dB50 W50 W6 dB定向耦合器電橋方向性低插入損耗Main signalCoupled signalRECEIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT 定向耦合器銜接端點: 反射特性測試點Test PortDetector

13、.Directivity 方向性反映定向耦合器分別兩個相反傳輸方向信號的才干.被測件端口(入射信號走漏)(被測件反射方向)定向耦合器輸入方向反射方向定向耦合器用于器件反射性能測試(定向耦合器輸入端)Data MaxAdd in PhaseDeviceDirectivityReturn LossFrequency03060DUT RL = 40 dBCancel Data 0DeviceDirectivityData = Vector SumDirectivityDeviceData Min 被測件反射信號與定向耦合器走漏的 輸入信號在接納機端矢量疊加 影響測試精度.接納機類型Tuned Rec

14、eiverScalar broadband (no phase information)Vector(magnitude and phase)DiodeDCACRFIF FilterIF = F LOFRFRFLOADC / DSPRECEIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT.高靈敏度接納機ENA 采用混頻方式接納機接納機噪聲電平與其接納帶寬有關(guān)網(wǎng)絡(luò)分析儀要求大測試動態(tài)范圍對被測件輸

15、出雜波/諧波有抑制造用接納機帶寬在測試動態(tài)范圍和測試速度間折衷300kHz8.5 GHz調(diào)諧接納機的特點混頻器前端ADC / DSP幅度+相位信息.網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試動態(tài)范圍接納機帶寬:10Hz接納機帶寬 :70kHz-100dB接納機噪聲電平高，網(wǎng)絡(luò)分析測試動態(tài)范圍小接納機噪聲電平小,網(wǎng)絡(luò)分析測試動態(tài)范圍大.網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度phase errormagn error+-網(wǎng)絡(luò)分析儀測試精度與測試動態(tài)范圍關(guān)系.T/R vs S-Parameter Test SetsRF always comes out port 1port 2 is always receiverresponse

16、, one-port cal availableRF comes out port 1 or port 2forward and reverse measurementstwo-port calibration possibleTransmission/Reflection Test SetPort 1Port 2SourceBRADUTFwdPort 1Port 2Transfer switchSourceBRAS-Parameter Test SetDUTFwdRev.顯示處置單元RECEIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFLECTED(A)TRANS

17、MITTED(B)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT標(biāo)識(marker) 讀取測試結(jié)果極限判別(limit lines)顯示比例和標(biāo)識文件處置.網(wǎng)絡(luò)分析儀測試根本概念網(wǎng)絡(luò)分析儀 任務(wù)原理誤差和校準(zhǔn)ENAPNA網(wǎng)絡(luò)分析儀.網(wǎng)絡(luò)分析儀丈量誤差系統(tǒng)誤差由于測試儀表原理或測試設(shè)備引起變化有規(guī)律可以被定量描畫可經(jīng)過校準(zhǔn)消除隨機誤差隨時間隨機變化不能經(jīng)過校準(zhǔn)消除引起隨機誤差的緣由:設(shè)備噪聲開關(guān)反復(fù)性銜接器反復(fù)性飄移誤差校準(zhǔn)后儀表性能變化主要由溫度變化呵斥經(jīng)過定期計量消除被測件性能測試數(shù)據(jù)系統(tǒng)誤差隨機誤差飄移誤差

18、.反射參數(shù)測試誤差分析AB源失配負(fù)載失配串?dāng)_方向性誤差DUT頻率呼應(yīng)誤差反射跟蹤誤差傳輸跟蹤誤差R 單端口共 6 項誤差 雙端口共 12 項誤差 反射信號 A接納機信號= 被測件反射信號+誤差信號 . 頻響校準(zhǔn) (response校準(zhǔn))=歸一化處置(normalization) 簡單 只能消除跟蹤誤差(頻響誤差) 相當(dāng)于歸一化處置(Datamem, Data/mem) 矢量校準(zhǔn)需求測試更多校準(zhǔn)件可消除更多誤差工程要求矢量測試才干S11MS11ASHORTOPENLOADthruthru校準(zhǔn)的根本分類.校準(zhǔn)的概念校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀誤差的過程 丈量參數(shù)知的規(guī)范件,得到誤差項 將測試結(jié)果中誤差項成份消除

19、反射測試 存在三項誤差:方向性,源失配, 反射通道頻率呼應(yīng) 頻響校準(zhǔn)(引薦規(guī)范件: short)消除頻響誤差 1-port 單端校準(zhǔn) 消除3項誤差 反射傳輸測試 存在12項誤差 頻響校準(zhǔn)( 校準(zhǔn)件: through) 消除頻響誤差 full 2 port 雙端口校準(zhǔn)消除12項誤差cal kit: 定義校準(zhǔn)件數(shù)據(jù) definition file用戶可定義校準(zhǔn)件: 校準(zhǔn)件定義必需和實踐校準(zhǔn)件相符SHORTOPENLOAD.ENA 支持的校準(zhǔn)件方式電子校準(zhǔn)件(Ecal)機械校準(zhǔn)件校準(zhǔn)件多次銜接Shorts, Open, Loads, Thru單次銜接；多端口校準(zhǔn)Single Connection.不同的校準(zhǔn)方法總結(jié) 不校準(zhǔn) 2. 頻響校準(zhǔn) 3. 1-PORT單端校準(zhǔn) 4. FULL 2-PORT雙端校準(zhǔn)DUTSHORTOPENSHORTOPENSHORTOPENthru方便消除頻