網(wǎng)絡(luò)分析儀原理介紹(00001)課件

網(wǎng)絡(luò)分析儀操作基礎(chǔ)R&S張超主要內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)分析基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用操作規(guī)范及測(cè)試注意事項(xiàng)實(shí)際操作光波同射頻信號(hào)網(wǎng)絡(luò)分析儀能精確測(cè)量入射能量、反射能量和傳輸能量

DUT入射波傳輸波反射波光波射頻和微波信號(hào)入射功率反射功率傳輸功率一、網(wǎng)絡(luò)分析基礎(chǔ)知識(shí)功率傳輸條件高頻，為什么要功率測(cè)量？電壓和電流可能隨無(wú)損傳輸線的位置改變，但功率仍保持常數(shù)值。在射頻和微波頻率，作為基本量的功率更容易測(cè)量，更易了解，更有用。在低頻上，波長(zhǎng)非常長(zhǎng)，簡(jiǎn)單的導(dǎo)線便適于傳導(dǎo)功率在較高頻率上，波長(zhǎng)與高頻電路中導(dǎo)體的長(zhǎng)度相當(dāng)或者更小，功率傳輸可認(rèn)為是以行波方式進(jìn)行。需要高效率的功率傳送是在較高頻率上使用傳輸線的主要原因之一當(dāng)傳輸線終端為Z0時(shí)iv

Zs=ZoZoV反射波=0(所有輸入功率被負(fù)載吸收)V入射波Zo=傳輸線特性阻抗當(dāng)傳輸線終端為短路與開(kāi)路時(shí)

Zs=ZoV反射波V入射波負(fù)載開(kāi)路相位同相(0o),短路相位為反向(180o)對(duì)于短路和開(kāi)路二種情況，在傳輸線上都會(huì)建立駐波當(dāng)傳輸線終端為25WVreflStandingwavepatternZs=ZoZL=25WVinc反射系數(shù)Γ

反射系數(shù)是反射信號(hào)功率與入射信號(hào)功率之比。=ZL-ZOZL+OZ=VreflectedVincident=rFG當(dāng)ZL=Z0時(shí)，ρ=0；當(dāng)ZL≠Z0時(shí)，0＜ρ≤1ZL為負(fù)載阻抗，Z0為傳輸線特性阻抗回波損耗

反射信號(hào)低于入射信號(hào)的dB數(shù)，是用對(duì)數(shù)表示反射系數(shù)的幅度特性的一種方法=rGReturnloss=-20log(r),駐波比

反射除了會(huì)使系統(tǒng)中各部件之間傳輸?shù)淖罴压β蕼p少之外，還會(huì)在傳輸線上產(chǎn)生駐波（兩個(gè)相反方向的行波疊加形成）。

在傳輸線上，信號(hào)的最大幅度與最小幅度之比，稱為駐波比。描述負(fù)載匹配特性EmaxEminSWR=EmaxEmin=1+r1-r傳輸線三種狀態(tài)1．

匹配工作狀態(tài)（行波工作狀態(tài)）負(fù)載阻抗等于傳輸線的特性阻抗，即ZL=Z0時(shí)，Γ=0，RL→∞，SWR=1。傳輸線就處于匹配工作狀態(tài)。特征：

沿線只有入射的行波而沒(méi)有反射波；入射的能量全為負(fù)載所吸收，故傳輸效率最高；

沿線上任意點(diǎn)的輸入阻抗等于線的特性阻抗而與離負(fù)載距離無(wú)關(guān)；沿線電壓和電流的振幅值不變；

傳輸線三種狀態(tài)2.純駐波狀態(tài)

短路：負(fù)載阻抗ZL=0時(shí)，Γ=-1，RL=0，SWR→∞。

開(kāi)路：負(fù)載阻抗ZL=∞，Γ=1，RL=0，SWR→∞3.行駐波狀態(tài)：當(dāng)ZL≠Z0時(shí)，Γ＜1,傳輸線上為“部分行波”狀態(tài)，“部分反射”狀態(tài)，此時(shí)負(fù)載失配，導(dǎo)致傳輸線上出現(xiàn)部分駐波傳輸系數(shù)

傳輸電壓與入射電平之比VTransmittedVIncident傳輸系數(shù)T=VTransmittedVIncidentDUT群延時(shí)是相位失真的一個(gè)有用的度量。是信號(hào)通過(guò)被測(cè)器件的傳輸時(shí)間隨頻率變化的量度。群時(shí)延可以由對(duì)被測(cè)器件的相位響應(yīng)隨時(shí)間的變化取微分進(jìn)行計(jì)算。inradiansinradians/secindegreesfinHertz(w=2pf)fwfGroupDelay(t)g=-dfdw=-1360odfdf*Frequency群延時(shí)平均延時(shí)totgPhasefDfFrequencyDww群延時(shí)波動(dòng)表示失真平均延時(shí)代表信號(hào)通過(guò)被測(cè)器件的平均傳輸時(shí)間史密斯圓圖SmithChart

￥?0+R+jX-jX復(fù)數(shù)阻抗平面，無(wú)法表示開(kāi)路.-90o0o180o+-.2.4.6.81.090o￥0Z=ZoL=0GConstantXConstantRSmithchartGLZ=0=±18180O1(short)Z=L=0O1G(open)極坐標(biāo)平面復(fù)數(shù)阻抗平面的正實(shí)部部分映射到極坐標(biāo)顯示上，得史密斯圓圖。所有電抗值和正電阻值均在外圓內(nèi)能讀反射系數(shù)，但不能直接顯示讀取阻抗值分析二、網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試技術(shù)及應(yīng)用測(cè)量需求檢查復(fù)雜RF系統(tǒng)各個(gè)組件特性確保傳輸信號(hào)無(wú)失真線性失真：幅度、恒定群延時(shí)非線性失真：諧波、互調(diào)、壓縮確保良好匹配，功率最大傳輸網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試應(yīng)用：

無(wú)源：雙工器、功分器、耦合器、合路器、濾波器、隔離器、環(huán)行器、衰減器、天線、適配器、電纜、波導(dǎo)、傳輸線等有源：放大器、混頻器、取樣器等網(wǎng)絡(luò)分析儀分類(lèi)矢網(wǎng)(Vectornetwork)：能測(cè)量和顯示電氣網(wǎng)絡(luò)和整體幅度和相位特性。包括：S參數(shù)、幅度和相位、駐波比、插入損耗/增益、群延時(shí)、回波損耗、復(fù)數(shù)阻抗等標(biāo)網(wǎng)(Scalarnetwork)：只能測(cè)量S參數(shù)的幅度部分，測(cè)量結(jié)果包括：傳輸損耗/增益、回波損耗和駐波比、反向隔離度等S參數(shù)測(cè)量

S11=ReflectedIncident=b1a1a2=0S21=TransmittedIncident=b2a1a2=0S22=ReflectedIncident=b2a2a1=0S12=TransmittedIncident=b1a2a1=0IncidentTransmittedS21S11Reflectedb1a1b2Z0Loada2=0DUTForwardIncidentTransmittedS12S22Reflectedb2a2ba1=0DUTZ0LoadReverse1Z0為系統(tǒng)特性阻抗，設(shè)置：CALmoreCALSystemZ0Port1Port2網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差為主要誤差，可通過(guò)校準(zhǔn)消除。存在6種類(lèi)型12個(gè)誤差項(xiàng)：與信號(hào)泄漏有關(guān)的方向誤差和串?dāng)_誤差與反射有關(guān)的源失匹配和負(fù)載阻抗失配；由反射和傳輸跟蹤引起的頻率響應(yīng)誤差誤差修正網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量準(zhǔn)確度受外部因素的影響較大。誤差修正是提高測(cè)量準(zhǔn)確度的過(guò)程。誤差修正是對(duì)已知校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，將這些測(cè)量結(jié)果貯存到分析儀的存儲(chǔ)器內(nèi)，利用這些數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算誤差模型。然后，利用誤差模型從后續(xù)測(cè)量中去除系統(tǒng)誤差的影響。

小結(jié)傳輸特性測(cè)量

S21參數(shù)或S12參數(shù),如測(cè)量插損、傳輸時(shí)延反射特性測(cè)量

S11參數(shù)或S22參數(shù)，如測(cè)量駐波比、回波損耗單端口校準(zhǔn)反射誤差修正、傳輸誤差修正雙端口校準(zhǔn)反射誤差修正+傳輸誤差修正基本測(cè)量實(shí)例

以HP8753D為例連接電纜，確定校準(zhǔn)面（與待測(cè)試面保持一致）Preset---設(shè)置頻率范圍（center、span）---設(shè)置源功率大?。╩enu---power---0dBm---sourceon/off）---設(shè)置測(cè)量參數(shù)（測(cè)量點(diǎn)數(shù)、中頻帶寬）Chan1---S11（或S22）---Cal---CalKit---SelectCalKit---Calibrationmenu---S11(或S22)1-Port---連接Open、Short、Load于Port1(或Port2)端口---Done1-PortCal---出現(xiàn)CorChan2---S21（或S12）---Cal---Calibrationmenu---response---使用直通頭連接---Thru---出現(xiàn)CorDisplaydual---dualchanon連接待測(cè)品Scale---顯示刻度---顯示位置Marke讀數(shù)---markesearch---searchMax輸出測(cè)量結(jié)果Copy---Printmonochrome1、儀器通電前檢查及要求儀器交流供電的電源線使用三芯電源線，并檢查儀器后面板電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)是否置于230V檔確保儀器良好接地操作人員佩帶防靜電腕帶，身著防靜電服接打印機(jī)三、操作操作規(guī)范2、測(cè)試產(chǎn)品前儀器檢查傳輸特性檢查：

將網(wǎng)絡(luò)分析儀復(fù)位后，用用一根低損耗的電纜將儀器二端口連接，網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置為S21參數(shù)（或S12參數(shù)）測(cè)量，頻率為全頻段，源電平輸出0dBm，測(cè)試其在全頻段范圍內(nèi)傳輸損耗值，若其損耗值≤±1dB，則儀器傳輸特性正常（注不可直通校準(zhǔn),無(wú)C或Cor標(biāo)識(shí)）

解釋：傳輸系數(shù)1，插損0反射特性檢查：網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置為S11參數(shù)（或S22參數(shù)）測(cè)量，頻率為10MHz~3000MHz，源電平輸出0dBm。在儀器Port1口（或Port2口）接一標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載測(cè)試其回波損耗，若回波損耗≤-30dB，則儀器反射特性正常；或?qū)x器Port1口（或Port2口）空接，觀察其回波損耗值（開(kāi)路、反射系數(shù)為1），若回波損耗在±1dB范圍內(nèi)，則儀器反射特性正常解釋：反射系數(shù)1，回波損耗0檢查結(jié)果處理若網(wǎng)絡(luò)分析儀的傳輸特性和反射特性的檢查均正常，需在日校驗(yàn)記錄或日維護(hù)卡上記錄，然后使用；若檢查發(fā)現(xiàn)異常，立即通知本部門(mén)儀器管理人員和質(zhì)管部?jī)x校室人員對(duì)儀器進(jìn)行檢查分析，并停止使用儀器。3、校準(zhǔn)件及配件檢查網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試準(zhǔn)確度受外界因素影響較大，在測(cè)試前需要對(duì)校準(zhǔn)套件、測(cè)試電纜、接頭、連接器等進(jìn)行檢查。檢查對(duì)象主要為校準(zhǔn)負(fù)載和測(cè)試電纜?？芍苯咏佑诰W(wǎng)絡(luò)分析儀的端口對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，或使用Smith圓圖進(jìn)行性能檢查。4、對(duì)儀器進(jìn)行保護(hù)為防止雙工產(chǎn)品反向信號(hào)對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀造成損壞，必須在測(cè)試雙工產(chǎn)品上行支路駐波比時(shí)斷開(kāi)其下行電纜，測(cè)試下行支路駐波比時(shí)斷開(kāi)其上行電纜（在測(cè)試前斷開(kāi)雙工器上電纜）；在測(cè)試低噪放或其它模塊產(chǎn)品的駐波比時(shí)，必須先將輸出端接上負(fù)載進(jìn)行屏蔽(并匹配)，以防信號(hào)串撓或泄露造成產(chǎn)品自激。當(dāng)測(cè)試產(chǎn)品輸出功率超過(guò)5W時(shí)，需在輸出端接一大功率衰減器，并串接負(fù)載。4、對(duì)儀器進(jìn)行保護(hù)(續(xù))當(dāng)測(cè)試時(shí)延時(shí)，需在網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入口和輸出口均需串接合適的衰減器（衰減器對(duì)時(shí)延影響非常小，只有幾納秒。例如測(cè)試ALC功率為40dBm的產(chǎn)品，可在儀器Port1和Port2口分別串接1個(gè)40dB的衰減器）。在將待測(cè)產(chǎn)品與儀器連接之前，先將待測(cè)產(chǎn)品可靠接地。5、合理設(shè)置參數(shù)進(jìn)行測(cè)試選擇測(cè)量S參數(shù)、對(duì)應(yīng)測(cè)量通道；先設(shè)置儀器頻率范圍、源功率大小、系統(tǒng)中頻帶寬、掃描點(diǎn)數(shù)和掃描類(lèi)型；設(shè)置系統(tǒng)阻抗為50歐，測(cè)試面與校準(zhǔn)面保持一致；然后再使用標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)件對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)，若在儀器校準(zhǔn)后更改上述參數(shù)，則校準(zhǔn)無(wú)效，需重新進(jìn)行校準(zhǔn)；在產(chǎn)品測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)異常，應(yīng)立即停止使用儀器，并通知相關(guān)人員進(jìn)行檢查處理。6、測(cè)試結(jié)果處理Maker讀數(shù)/限制線判定SAVE/HardCopy打印例：8714ET測(cè)試圖形存盤(pán):Hardcopy--selectcopyport--或filepcx---select---priormenu---start8753D測(cè)試圖形存盤(pán)四、操作注意事項(xiàng)儀器對(duì)靜電很敏感，操作人員必須佩帶防靜電手腕，身著防靜電服儀器要良好接地；待測(cè)產(chǎn)品在連接前良好接地；注意對(duì)校準(zhǔn)件及連接接頭的維護(hù)（使用正確連接方法及清潔、檢查），以免引入測(cè)試誤差儀器四周，特別是散熱口與其它物體須保持10cm距離來(lái)散熱操作注意事項(xiàng)（續(xù)）為了保證儀器測(cè)量準(zhǔn)確度，不接入待測(cè)產(chǎn)品，在使用前預(yù)熱半小時(shí)以上在將網(wǎng)絡(luò)分析儀與待測(cè)產(chǎn)品連接時(shí)，保證先將待測(cè)產(chǎn)品接地，再接電源線及連接；在產(chǎn)品測(cè)試完成后，先將儀器與待測(cè)品連接斷開(kāi)，再斷開(kāi)電源連接，然后將地線與待測(cè)品連接斷開(kāi)操作注意事項(xiàng)（續(xù)）為防止雙工產(chǎn)品反向信號(hào)對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀造成損壞，在測(cè)試雙工產(chǎn)品上行支路駐波比時(shí)必須斷開(kāi)其下行電纜（斷開(kāi)測(cè)試口最近的雙工器TX連接電纜），測(cè)試下行支路駐波比時(shí)必須斷開(kāi)其上行電纜（斷開(kāi)測(cè)試口最近的雙工器RX連接電纜）。且在測(cè)試前斷開(kāi)，并接一負(fù)載屏蔽、匹配；測(cè)試高增益的整機(jī)產(chǎn)品駐波比，一般網(wǎng)絡(luò)分析儀源輸出功率置為-30