射頻ADS微波HFSS相關 微波實驗一 網(wǎng)絡分析儀

實驗一網(wǎng)絡分析儀一實驗目的了解網(wǎng)絡分析儀的一般功能原理初步掌握AV3620矢量網(wǎng)絡分析儀的使用方法學會使用AV3620矢量網(wǎng)絡分析儀測量二端口無源微波電路的S參數(shù)二實驗原理1.AV3620矢量網(wǎng)絡分析儀的工作原理AV3620的信號源產(chǎn)生一測試信號，當測試信號通過待測件時，一部分信號被反射，另一部分則被傳輸。圖1-1說明了測試信號通過待測器件（DUT）后的響應。反射信號源傳輸DUT圖1-1DUT對信號的響應的響應。反射信號源傳輸DUTAV3620型高性能射頻一體化矢量網(wǎng)絡分析儀（以下簡稱AV3620型矢網(wǎng)）用于測量器件和網(wǎng)絡的反射特性和傳輸特性，主要包括合成信號源、S參數(shù)測試裝置、幅相接收機和顯示部分。合成信號源產(chǎn)生30k?6GHz的信號，此信號與幅相接收機中心頻率實現(xiàn)同步掃描；S參數(shù)測試裝置用于分離被測件的入射信號R、反射信號A和傳輸信號B；幅相接收機將射頻信號轉換成頻率固定的中頻信號，為了真實測量出被測網(wǎng)絡的幅度特性、相位特性，要求在頻率變換過程中，被測信號幅度信息和相位信息都不能丟失，因此必須采用系統(tǒng)鎖相技術；顯示部分將測量結果以各種形式顯示出來。其原理框圖如圖1-2所示:鎖相系統(tǒng)鎖相系統(tǒng)圖1-2AV3620型矢網(wǎng)整機原理框圖矢網(wǎng)內(nèi)置合成信號源產(chǎn)生30k?6GHz的信號，經(jīng)過S參數(shù)測試裝置分成兩路，一路作為參考信號R,另一路作為激勵信號，激勵信號經(jīng)過被測件后產(chǎn)生反射信號A和傳輸信號B,由S參數(shù)測試裝置進行分離，R、A、B三路射頻信號在幅相接收機中進行下變頻，產(chǎn)生4kHz的中頻信號，由于采用系統(tǒng)鎖相技術，合成掃頻信號源和鎖相接收機同在一個鎖相環(huán)路中，共用同一時基，因此被測網(wǎng)絡的幅度信息和相位信息包含在4kHz的中頻信號中，此中頻信號經(jīng)A/D變換器轉換為數(shù)字信號，嵌入式計算機和數(shù)字信號處理器（DSP）從數(shù)字信號中提取被測網(wǎng)絡的幅度信息和相位信息，通過比值運算求出被測網(wǎng)絡的S參數(shù)，最后把測試結果以圖形或數(shù)據(jù)的形式顯示在液晶屏幕上。?合成信號源：由3?6GHzYI-G振蕩器、3.8GHz介質振蕩器、源模塊組件、時鐘參考和小數(shù)環(huán)組成。?測試裝置：由定向耦合器和開關構成，用于分離反射信號和入射信號。?接收機：由取樣/混頻器、中頻處理和數(shù)字信號處理等部分組成，用于信號的下變頻及中頻數(shù)字信號處理。?顯示：由圖形處理器、高亮度LCD顯示器、逆變器組成，用于字符和圖形的高亮度、高速顯示。

2.AV3620矢量網(wǎng)絡分析儀簡介2.1結構特征本節(jié)將介紹AV3620一體化矢量網(wǎng)絡分析儀的前面板和后面板的基本設置情況。圖1-3AV3620矢網(wǎng)前面板圖1.前面板a）LCD液晶顯示器（1）AV3620采用高亮度、8.4英寸LCD顯示器，能迅速、清晰地顯示測量曲線、數(shù)據(jù)、光標、極限線、軟鍵菜單等。b）硬鍵（2）硬鍵即前面板按鍵，在文本中這些鍵由鍵名加【】來描述。如【Preset]c）通道鍵（3）該鍵區(qū)共有四個顯示通道按鍵，可以通過分別按下這四個鍵來選擇顯示通道。d）數(shù)字小鍵盤（4）數(shù)字小鍵盤可以用來鍵入具體數(shù)值，在結束數(shù)字輸入時可使用輸入鍵或軟鍵給數(shù)字選擇適當?shù)膯挝?，同時也可使用前面板旋鈕來調(diào)節(jié)參數(shù)值，或用“1”“I”步進鍵來逐步地改變參數(shù)值。e）旋鈕鍵（5）該旋鈕為旋轉脈沖發(fā)生器，通過旋轉該旋鈕可以改變設置的參數(shù)。f）復位鍵（6）按下此鍵將使網(wǎng)絡儀復位到工廠復位狀態(tài)或已改動并存儲過的用戶復位狀態(tài)。g）儀器狀態(tài)鍵區(qū)（7）儀器狀態(tài)鍵區(qū)共有五個按鍵，分別是System、Local、Copy、Save/Recall、Seq，能設定整機系統(tǒng)功能，包括儀器功能預置、保存/調(diào)用、硬拷貝輸出等等。h）返回鍵（8）按下該鍵將返回上一級命令菜單。i）軟鍵（9）軟鍵為8個空白鍵，列在網(wǎng)絡儀相對應的屏幕邊上。在本文中，這些鍵用鍵名加［］來描述。如：［SWEEPTIME］。j）電源開關（10）k）軟盤驅動器（11）2后面板圖1-4提供了后面板的外形圖，后面板主要提供外圍接口功能。11109S7

2.2性能指標本節(jié)主要介紹AV3620一體化矢量網(wǎng)絡分析儀的性能指標及技術參數(shù)。1頻率特性范圍AV3620A30kHz?3GHz準確度±0.5ppm(25±5°C)2源功率功率范圍-85?+8dBm功率掃描范圍23dB功率準確度±1.0dB3測試端口平均噪聲電平頻率范圍中頻帶寬平均噪聲電平300kHz?3.0GHz3kHzW-82dBm300kHz?3.0GHz10HzW-102dBm3.0GHz?6.0GHz10HzW-97dBm3.0GHz?6.0GHz3kHzW-77dBm4接收機損毀電平：26dBm或30VDC頻率范圍30kHz?300kHz300kHz頻率范圍30kHz?300kHz300kHz?1.3GHz1.3GHz?3GHz3?6GHz6全二端口校準后系統(tǒng)指標頻率范圍30kHz?300kHz300kHz?1.3GHz1.3GHz?3GHz3?6GHz頻率范圍30?16MHz16MHz?3GHz3GHz?6GHz動態(tài)范圍90dB100dB95dB有效方向性50dB50dB47dB40dB有效源匹配45dB42dB36dB31dB有效負載匹配50dB50dB47dB40dB傳輸跟蹤±0.03dB±0.05dB±0.07dB±0.10dB反射跟蹤±0.03dB±0.05dB±0.07dB±0.10dB7顯示分辨力顯示幅度分辨力0.001dB/div顯示相位分辨力10m°/div顯示群延時分辨力0.01ps/div8顯示幅度范圍和顯示相位范圍最大顯示幅度范圍±500dB最大顯示相位范圍±180o9測量域AV3620射頻一體化矢量網(wǎng)絡分析儀可在兩種域內(nèi)進行測量：頻域和時域。10測量格式AV3620射頻一體化矢量網(wǎng)絡分析儀有下列測量格式：a）笛卡爾坐標：對數(shù)幅度、線性幅度、相位、群延遲、駐波比、復數(shù)參數(shù)實部和虛部。b）史密斯圓圖：對數(shù)幅度、線性幅度、阻抗R+jX或導納G+jB。c）極坐標：對數(shù)幅度、線性幅度、相位、實部和虛部。11顯示通道和參數(shù)AV3620射頻一體化矢量網(wǎng)絡分析儀有四個可供選擇的通道:通道1、通道2、通道3和通道4，四個通道可同時顯示，既可疊加顯示，也可分開顯示。每一個通道可獨立顯示S11、S21、S12和S22四個基本S參數(shù)。12測量點數(shù)AV3620射頻一體化矢量網(wǎng)絡分析儀每次掃頻的測量點數(shù)有10種選擇:3、11、21、26、51、101、201、401、801和1601個點。在頻率列表方式下，測量點數(shù)在1到1601點內(nèi)任意選擇。13掃描模式AV3620射頻一體化矢量網(wǎng)絡分析儀有五種掃描模式：LINFREQ線性頻率模式；LOGFREQ對數(shù)頻率模式；LISTFREQ頻率列表模式；POWERSWEEP功率掃描模式；CWTIME點頻時間模式。14平均因子平均因子范圍：1?999。15平滑度平滑度為測量曲線寬度的0.05%到20%。三實驗設備及裝置圖本實驗主要是通過使用矢量網(wǎng)絡分析儀AV3620測試RF帶通濾波器的散射參數(shù)(S11>S12、S21、S22)來熟悉矢量網(wǎng)絡分析儀AV3620的基本操作。連接圖如下，將網(wǎng)絡分析儀的1端口接到RF帶通濾波器的輸入端口，將RF帶通濾波器的輸出端口接到網(wǎng)絡分析儀的2端口。實驗內(nèi)容及步驟■初步運用矢量網(wǎng)絡分析儀AV3620，熟悉各按鍵功能和使用方法■以RF帶通濾波器模塊為例，學會使用矢量網(wǎng)絡分析儀AV3620測量微波電路的S參數(shù)。步驟一調(diào)用誤差校準后的系統(tǒng)狀態(tài)按【Save/Recall】，光標會停留在第1條狀態(tài)上，然后按軟鍵［Recallstatus］步驟二選擇測量參數(shù)設置頻率范圍：按【Start】【1000】【M/p】：設置起始頻率1000MHz。按【Stop】【1800】【M/p】：設置終止頻率1800MHz。設置源功率：按【Power】【-10】【X1】：將功率電平設置為-10dBm步驟三連接待測件測量5參數(shù)按照裝置圖連接待測器件；測量待測器件的S參數(shù)：按【Meas】［Tran:FWDS21(B/R)］：選擇正向傳輸測量S21。按【Marker］：調(diào)出可移動光標，光標位置的讀數(shù)位于屏幕右上角。按【Format!［PHASE］：測量待測器件插入相位響應，即S21的相位。按【Format1［LOGMAG］：選擇對數(shù)dB形式測量S21的幅值。按【ScaleRef】［AUTOSCALE］：設置測量比例尺，觀察數(shù)據(jù)軌跡。按【MarkerSearch】［SEARCH:MIN］：測量待測器件的正向插入損耗，讀出此時光標的讀數(shù)，為待測器件的最小正向插入損耗。按【MarkerSearch][SEARCH:MAX]：測量待測器件的正向插入損耗，讀出此時光標的讀數(shù)，為待測器件的最大正向插入損耗。按【Meas】[Tran:REVS12(B/R)]：選擇反向傳輸測量。觀察此時的曲線與S21曲線的關系。按【MarkerSearch][SEARCH:MIN]：測量待測器件的反向插入損耗，讀出此時的讀數(shù)，為待測器件的最小反向插入損耗。觀察與最小正向插入損耗的關系按【MarkerSearch】[SEARCH:MAX]:測量待測器件的反向插入損耗，讀出此時讀數(shù)，為待測器件的最大反向插入損耗。觀察與最大正向插入損耗的關系按【Meas][Refl:FWDS11(A/R)]：選擇正向反射測量S11。按【Format][LOGMAG]：選擇對數(shù)dB形式測量S11的幅值。按【Format][SWR]：選擇以駐波比形式測量S11的幅值。按【Format】[SMITHCHART]：選擇以SMITH圓圖的形式測量S11。按【Meas][Refl:FWDS22(A/R)]：選擇正向反射測量S22。按【Format][LOGMAG]：選擇對數(shù)dB形式測量S22的幅值。按【Format][SWR]：選擇以駐波比形式測量S22的幅值。按【Format][SMITHCHART]：選擇以SMITH圓圖的形式測量S22。步驟四設置顯示方式在同一圖形上同時觀察兩個通道：按【Display][DUAL|QUADSETUP]，設置[DUALCHANonOFF]為ON：同時觀察通道1和通道2。按【Chan1]選擇控制1通道，這時可以設置1通道的測量參數(shù)。按【Chan2]選擇控制2通道，這時可以設置2通道的測量參數(shù)。在兩個圖形上同時觀察兩個通道：按【Display][DUAL|QUADSETUP][SPLITDISP]為2X：屏幕上半部分顯示通道1，下半部分顯示通道2。默認在通道1上測S11，在通道2上測S21。按【Chan1]選擇控制1通道，這時可以設置1通道的測量參數(shù)。按【Chan2]選擇控制2通道，這時可以設置2通道的測量參數(shù)。

四個通道同時顯示：利用4參數(shù)顯示軟鍵［4PARAMDISPLAYS］可以提供一個設置四參數(shù)顯示的快速方法。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS]會出現(xiàn)以下顯示:SETUPA4-PARAMETERSHORTCUTKEYSSETUPCSETUPBSETUPCat.iuruS12S21SETUPA4-PARAMETERSHORTCUTKEYSSETUPCSETUPBSETUPCat.iuruS12S21SETUPESETUPFTUTORIAL然后通過選擇［SETUPA］?［SETUPF］中的一項，來得到所需的顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到A顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到B顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到C顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到D顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到E顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到F顯示方式。步驟五設置光標的使用[Marker】鍵在屏幕上顯示了一個可動的激活的光標，它對每條通道的一系列菜單進行訪問，對于一個通道最多可控制5個顯示光標。用光標可獲得測量值讀數(shù)。按【Marker][1]:顯示光標1,再按[2]、[3]、[4]、[5]：顯示光標2、3、4、5,每個光標對應的讀數(shù)位于圖形右上方。