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网络分析仪操作基础 ------内部仪器培训课程之二------ ---郭林风--- 主要内容 网络分析基础知识 网络分析仪测试技术及应用 操作规范及测试注意事项 实际操作 一、网络分析基础知识 光波同射频信号 网络分析仪能精确测量入射能量、反射能量和传输能量 功率传输条件 高频，为什么要功率测量？ 电压和电流可能随无损传输线的位置改变，但功率仍保持常数值。在射频和微波频率，作为基本量的功率更容易测量，更易了解，更有用。 在低频上，波长非常长，简单的导线便适于传导功率 在较高频率上，波长与高频电路中导体的长度相当或者更小，功率传输可认为是以行波方式进行。 需要高效率的功率传送是在较高频率上使用传输线的主要原因之一 功率传输条件（续） 当传输线终端为Z0时 当传输线终端为短路与开路时 当传输线终端为25 W 相关概念 反射系数 回波损耗 驻波比 传输系数 增益/插入损耗 群延时 史密斯圆图 反射系数Γ 反射系数是反射信号功率与入射信号功率之比。 回波损耗 反射信号低于入射信号的dB数，是用对数表示反射系数的幅度特性的一种方法 驻波比 反射除了会使系统中各部件之间传输的最佳功率减少之外，还会在传输线上产生驻波（两个相反方向的行波叠加形成）。在传输线上，信号的最大幅度与最小幅度之比，称为驻波比。描述负载匹配特性 反射系数分析 传输线三种状态 1．? 匹配工作状态（行波工作状态） 负载阻抗等于传输线的特性阻抗，即ZL=Z0时， Γ=0，RL →∞ ，SWR=1。传输线就处于匹配工作状态。 特征： 沿线只有入射的行波而没有反射波；入射的能量全为负载所吸收，故传输效率最高；?沿线上任意点的输入阻抗等于线的特性阻抗而与离负载距离无关； 沿线电压和电流的振幅值不变； 传输线三种状态 2.纯驻波状态 ? 短路：负载阻抗ZL=0时，Γ=-1， RL=0，SWR →∞ 。 ? 开路：负载阻抗ZL=∞， Γ=1， RL=0 ，SWR →∞ 3.行驻波状态：当ZL≠Z0时，Γ＜1,传输线上为“部分 行波”状态，“部分反射”状态，此时负 载失配，导致传输线上出现部分驻波 传输系数 传输电压与入射电平之比 插入损耗与增益 群延时 史密斯圆图 二、网络分析仪测试技术及应用 网络分析仪简介 网络分析： 是通过测量网络输入端和输出端对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来精确表征线性系统特性的一种方法。 网络分析仪： 网络分析仪能精确地测量入射波、反射波、传输波中的幅度和相位信息，通过比值测量法定量描述被测器件的反射和传输特性。 比值测量法可以使我们在进行反射和传输测量时不会受到绝对功率和源功率随频率变化产生的影响。 测量需求 检查复杂RF系统各个组件特性 确保传输信号无失真 线性失真：幅度、恒定群延时 非线性失真：谐波、互调、压缩 确保良好匹配，功率最大传输 网络分析仪测试应用： 无源： 双工器、功分器、耦合器、合路器、滤波器、隔离器、环行器、衰减器、天线、适配器、电缆、波导、传输线等 有源：放大器、混频器、取样器等 网络分析仪分类 矢网(Vector network)：能测量和显示电气网络和整体幅度和相位特性。包括：S参数、幅度和相位、驻波比、插入损耗/增益、群延时、回波损耗、复数阻抗等 标网(Scalar network) ：只能测量S参数的幅度部分，测量结果包括：传输损耗/增益、回波损耗和驻波比、反向隔离度等 S参数测量 测试误差分析 测量系统存在误差： 系统误差： 是由测试设备和测量装置的不完善所引起 随机误差： 以随机方式随时间而变，不可通过校准来消除。主要影响：噪声、开关重复性、连接重复性。 漂移误差：频率漂移、温度漂移 网络分析仪系统误差 系统误差为主要误差，可通过校准消除。 存在6种类型12个误差项： 与信号泄漏有关的方向误差和串扰误差 与反射有关的源失匹配和负载阻抗失配； 由反射和传输跟踪引起的频率响应误差 误差修正 网络分析仪的测量准确度受外部因素的影响较大。误差修正是提高测量准确度的过程。 误差修正是对已知校准标准进行测量，将这些测量结果贮存到分析仪的存储器内，利用这些数据来计算误差模型。然后，利用误差模型从后续测量中去除系统误差的影响。 误差修正（续） 误差修正只对特定的激励状态有效。 当更改仪器的以下设置，将使误差修正无效或降低： 频率范围、系统带宽、输出功率、扫描点