阻抗匹配電路在濾波器測試中的應用

摘要 為解決掃頻儀日趨老化帶來的某型非標準阻抗濾波器測試問題，通過設計阻抗轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)了用網(wǎng)絡分析儀對濾波器的測試。介紹了掃頻儀與網(wǎng)絡分析儀的測試原理和它們之間的區(qū)別，闡述了網(wǎng)絡分析儀HP E5100B替代掃頻儀JW1252W測試濾波器的實現(xiàn)方法，以及阻抗匹配電路的原理及其在濾波器測試中的應用。實驗證明，用網(wǎng)絡測試儀測試數(shù)值一致性好、操作簡單、精度高、減少了工作量、降低了成本。
關鍵詞 掃頻儀；網(wǎng)絡分析儀；濾波器；阻抗匹配

某型導航設備帶通濾波器為20世紀80年代初設計定型的產(chǎn)品，輸入輸出阻抗為非50 Ω標準阻抗，工作頻率150～1 749 kHz，分為I～Ⅵ這6個波段，配套的測試儀表——掃頻儀JW1252W由于年代久遠，器件老化，故障率高，經(jīng)常延誤生產(chǎn)進度。為尋求可替代的儀表進行濾波器測試，對現(xiàn)有儀表主要技術(shù)指標進行分析后，選用矢量網(wǎng)絡分析儀HP E5100B對濾波器進行了測試。

1 兩種儀表的工作原理
1．1 掃頻儀工作原理
掃頻儀由掃頻信號發(fā)生器、頻率標志電路、顯示器及外部檢波探頭組成，如圖1所示，掃頻信號發(fā)生器是正弦信號發(fā)生器，為掃頻儀提供激勵源。頻率標志電路產(chǎn)生具有頻率標志的圖形，以便于測量者能在熒光屏上直接讀測出某一點的頻率值或某一段曲線的頻率絕對值，顯示器實際是一個工作于X—Y方式的示波器，顯示測量波形。

1．2 矢量網(wǎng)絡分析儀工作原理
矢量網(wǎng)絡分析儀由信號源、功率分配器、信號分離器、接收機和顯示系統(tǒng)組成，如圖2所示。

信號源為網(wǎng)絡分析儀系統(tǒng)提供激勵源；功率分配器對信號源的功率進行分配，一路輸出信號送到被測件輸入端口，另一路輸出信號作為參考信號進行S參數(shù)計算；信號分離器分離被測件輸入端口的入射波和反射波；接收機接收參考信號、反射信號和傳輸信號，并下變頻為中頻信號，對中頻信號進行檢測，得到其幅度和相位值，以便于測量和控制單元進行測量參數(shù)的計算；顯示系統(tǒng)在屏幕上顯示測量波形及參數(shù)。
1．3 兩種儀表的區(qū)別
掃頻儀與矢量網(wǎng)絡分析儀都是測試網(wǎng)絡的幅頻特性，二者測試原理基本相同。兩種儀表的輸入輸出阻抗50 Ω，掃頻儀輸出端用高阻探頭進行測試，被測件的輸出阻抗不影響測試值。由于配套網(wǎng)絡分析儀的高阻探頭低端頻率只能覆蓋到300 kHz，不能滿足測試要求，市面上配套網(wǎng)絡分析儀的低頻高阻探頭已瀕臨淘汰，而且價格昂貴，因此采用阻抗轉(zhuǎn)換方法實現(xiàn)濾波器的測試。由于網(wǎng)絡分析儀輸出端用50 Ω高頻電纜進行測試，被測件的輸出阻抗必須為50 Ω，否則影響測試的真實性。解決網(wǎng)絡分析儀的阻抗匹配問題，是用網(wǎng)絡分析儀替代掃頻儀的關鍵。
兩種儀表的顯示方式不同，掃頻儀顯示的是包絡信號，通過移動頻標可從頻率顯示窗口上讀出所需頻率值；網(wǎng)絡分析儀則顯示的是信號源經(jīng)被測網(wǎng)絡后的波形，通過計算得到被測網(wǎng)絡的頻率值，并顯示到屏幕上，測量結(jié)果更直觀。