矢量网络分析仪基本结构和原理 矢量网络分析仪的基本原理


矢量网络分析仪基本结构和原理 矢量网络分析仪的基本原理

文章插图
矢量网络分析仪简称矢网或网分 , 网络是指信号传输通道 , 主要功能是分析射频微波信号传输通道频域特性S参数(散射参数) , 包括信号的传输和反射所有特性 , 常用测试参数有:插入损耗、回波损耗、增益、驻波、相位、时延、阻抗等 。


双端口矢量网络分析仪基本结构原理
定向耦合器是网络分析仪内部连接端口的第一个射频部件 , 将通过端口的前向信号 , 耦合输出给参考接收机a通道 , 将进入端口的反向信号 , 耦合输出给测量接收机b通道 。
接收机是由混频器、本振、滤波器及ADC和数字处理构成 , 混频滤波后的中频信号进行矢量I/Q分解 , 获得波量a、b的幅度和相位值 。各个b/a波量之间的比值 , 得到S参数值 。各个接收机通道是相参的 , 使用同一个本振且同步测试 。
信号源提供端口输出信号 , 衰减器选件应用在较高增益的放大器测量 。
矢网的校准 , 是准确测量前的必要准备工作 , 校准方法和步骤是矢网标准功能之一 , 按步骤连接一系列校准件(已知精确S参数的器件) , 使测试接口的幅相校准调零 。
【矢量网络分析仪基本结构和原理 矢量网络分析仪的基本原理】

矢量网络分析仪测试项目
测试项目
物理意义和计算公式
波量
波量描述电磁波的传输量值和方向 。
波量是矢量 , 含幅度和相位 , 可表示为A∠Φ , 或者复数x+jy 。
波量幅度单位是√W , 归一化电压 。
波量a:参考接收机测量值 , 功率为a2 。
波量b:测量接收机测量值 , 功率为b2 。
S参数
S11=b1/a1
S21=b2/a1
S12=b1/a2
S22=b2/a2
反射系数
描述入射波与反射波的比值 , 反射系数表征被测端口的阻抗匹配程度 , 端口越接近匹配特性阻抗 , 反射波量越小 , 反射系数越小 。
回波损耗
反射系数幅值表示为对数dB
驻波比
反射系数的另一种表述方式 , 驻波比也表征被测端口的阻抗匹配程度 。
在入射波和反射波相位相同的地方 , 电压振幅相加为最大电压振幅Vmax  , 形成波腹;在入射波和反射波相位相反的地方电压振幅相减为最小电压振幅Vmin  , 形成波谷 。驻波比是驻波波腹处的电压幅值Vmax与波谷处的电压幅值Vmin之比 。
传输系数
描述被测件DUT输出波量与入射波的比值 , 表征DUT对信号的衰减或放大的倍数 。
插入损耗
增益
传输系数幅值表示为对数dB
复阻抗
网络分析仪通过反射系数获得DUT的端口阻抗 。
相位
S参数的角度
群时延
群时延是表征电磁波色散现象的物理量 , 表示各个频率的信号通过DUT的时间 , 通过S参数的相邻频点相位差与频率差之比计算得来 。


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