Anritsu 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在實(shí)際測(cè)試工作中的應(yīng)用

1. 前言

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是主要用于兩信號(hào)之間的振幅，相位等關(guān)系的測(cè)量設(shè)備。通過(guò)測(cè)量模擬電路線(xiàn)性區(qū)域的傳輸和反射系數(shù)，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀能揭示該模擬電路的所有特性，因此網(wǎng)絡(luò)分析儀被廣泛地應(yīng)用于分析各種不同部件 ，材料，電路，設(shè)備和系統(tǒng)。無(wú)論是在研發(fā)階段為了優(yōu)化模擬電路的設(shè)計(jì)，還是為了調(diào)試檢測(cè)電子元器件，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀都成為一種不可缺少的測(cè)量儀器。

2. Anritsu 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量功能介紹

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可通過(guò)采用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器來(lái)測(cè)量所有參數(shù)。通常，采用S參數(shù)測(cè)試裝置作為轉(zhuǎn)換裝置。

S參數(shù)被用來(lái)分析高頻電路。S21 和S12 分別代表正向和反向傳輸因子，從而能得到傳輸特性。S11 和S22分別代表正向和反向反射因子，便能得到阻抗特性。

傳輸和阻抗特性

傳輸和阻抗特性是信號(hào)系統(tǒng)傳輸?shù)幕咎匦?，?duì)傳輸系統(tǒng)的認(rèn)知就是從這幾個(gè)特性開(kāi)始的。Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀S21 和S12方向可以測(cè)試傳輸特性，傳輸特性包括幅度、相位、幅頻特性等；S11 和S22方向可以測(cè)試阻抗特性，阻抗特性包括駐波、反射功率等。

時(shí)延值測(cè)量

在用到波形傳輸?shù)膱?chǎng)合，如數(shù)字通訊及視頻設(shè)備（多種頻率成分同時(shí)傳輸）等，時(shí)延時(shí)間的估量是非常重要的。在那些以精確時(shí)延值為基準(zhǔn)的系統(tǒng)中，準(zhǔn)確的時(shí)延值測(cè)量是很重要的。Anritsu網(wǎng)絡(luò)分析儀S21 和S12方向可以精確測(cè)試系統(tǒng)正向和反向的傳輸時(shí)延值。

時(shí)域分析

Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可進(jìn)行時(shí)域網(wǎng)絡(luò)分析，它使用FFT/IFT算法將基于頻域測(cè)量的數(shù)據(jù)變換到時(shí)域。

3. Anritsu 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量應(yīng)用

在任何測(cè)量系統(tǒng)中潛在誤差和不精確的一個(gè)來(lái)源就是其本身的校準(zhǔn)。儀器本身校準(zhǔn)的精度高低，決定了測(cè)量結(jié)果的誤差程度。Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀利用自校準(zhǔn)器，保證每次測(cè)量前儀器都可校準(zhǔn)的精度很高，從而保證了測(cè)量精度。下面我們就Anritsu網(wǎng)絡(luò)分析儀在工程測(cè)試中的幾個(gè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)明他的應(yīng)用。

* 傳輸衰減與時(shí)延值的測(cè)量

傳輸衰減與時(shí)延是系統(tǒng)鏈路評(píng)估中較重要的數(shù)據(jù)，精確測(cè)量很重要。對(duì)信號(hào)傳輸時(shí)間要求精度很高的系統(tǒng)，時(shí)延值測(cè)量的精確程度將決定系統(tǒng)的精度。利用Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可方便的測(cè)量出系統(tǒng)傳輸?shù)乃p和時(shí)延值。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量傳輸衰減與時(shí)延值只能在同頻率下測(cè)量，利用S21 正向方向測(cè)量，測(cè)試方法見(jiàn)圖2。

測(cè)試前利用自動(dòng)校準(zhǔn)器對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行通路校準(zhǔn)，將S21通路校準(zhǔn)為零。測(cè)試系統(tǒng)此時(shí)測(cè)試的幅度與時(shí)延即為所需測(cè)試的系統(tǒng)傳輸衰減與時(shí)延值。利用此方法，測(cè)試精度高，測(cè)試方便簡(jiǎn)單，而且利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量頻帶寬的特點(diǎn)，可以很容易得到系統(tǒng)全頻帶特性。

* 幅頻特性的測(cè)量

幅頻特性是反映系統(tǒng)在一定帶寬內(nèi)傳輸信號(hào)能力的指標(biāo)，信號(hào)強(qiáng)度將隨著傳輸頻率的不同而變化。利用Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以較方便的測(cè)量出系統(tǒng)的幅頻特性。設(shè)備連接同圖2。

測(cè)試前利用自動(dòng)校準(zhǔn)器對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行通路校準(zhǔn)，將S21通路校準(zhǔn)為零。設(shè)置頻率與測(cè)試帶寬，PORT1連接被測(cè)試系統(tǒng)輸入端，并利用內(nèi)部信號(hào)源發(fā)
送功率，PORT2連接被測(cè)試系統(tǒng)輸出端，此時(shí)幅度測(cè)量所畫(huà)出的曲線(xiàn)即為幅頻特性曲線(xiàn)。利用Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀含有的12個(gè)marker點(diǎn)可標(biāo)注所關(guān)心的頻率點(diǎn)。

* 幅相轉(zhuǎn)換的測(cè)量

在信號(hào)的傳輸中，幅度的變化會(huì)引起信號(hào)相位的變化，幅相變化特性是系統(tǒng)傳輸能力的重要指標(biāo)。利用Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的掃功率的功能可以輕易測(cè)出幅相轉(zhuǎn)換特性，并可畫(huà)出幅相轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)圖。設(shè)備連接如圖2。

測(cè)試前利用自動(dòng)校準(zhǔn)器對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行通路校準(zhǔn)，將S21通路校準(zhǔn)為零。設(shè)置測(cè)試頻率，PORT1連接被測(cè)系統(tǒng)輸入端，利用內(nèi)部信號(hào)源發(fā)射功率，將功率設(shè)為掃功率（如 -30dBm ~ -5dBm）。PORT2接被測(cè)系統(tǒng)輸出端，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試相位，畫(huà)出幅相轉(zhuǎn)換曲線(xiàn)，利用兩個(gè)marker點(diǎn)容易得到信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)時(shí)每相差dB時(shí)相位變化度。

* 系統(tǒng)傳輸

駐波的測(cè)量

駐波是系統(tǒng)功率傳輸時(shí)反射功率的大小的指標(biāo)，當(dāng)駐波較大時(shí)，發(fā)射功率很大一部分就變成反射功率傳回來(lái)，如果反射功率較大，會(huì)發(fā)生一定的危險(xiǎn)。駐波越小，則反射功率也越小，說(shuō)明系統(tǒng)的傳輸性能好。

測(cè)量系統(tǒng)發(fā)射功率與反射功率的值，利用公式可計(jì)算出系統(tǒng)的駐波，但此種方法測(cè)試較復(fù)雜，還需通過(guò)計(jì)算，很不方便。Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可用PORT1端口S11前向測(cè)試直接得出系統(tǒng)駐波值。設(shè)備連接如圖3。

測(cè)試前利用校準(zhǔn)件對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀PORT1進(jìn)行校準(zhǔn)，先利用短路校準(zhǔn)件進(jìn)行PORT1短路校準(zhǔn)，再利用斷路校準(zhǔn)件進(jìn)行PORT1斷路校準(zhǔn)，最后利用負(fù)載校準(zhǔn)件進(jìn)行PORT1負(fù)載校準(zhǔn)。校準(zhǔn)完畢后從PORT1端口發(fā)送功率并接入被測(cè)系統(tǒng)輸入端，利用Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試駐波功能測(cè)試。用這種方法測(cè)試駐波準(zhǔn)確、快速、簡(jiǎn)單，并且測(cè)試精度高。

Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀具有強(qiáng)大的測(cè)試功能，我所介紹的幾個(gè)測(cè)試項(xiàng)目只是我們?cè)诠ぷ髦薪?jīng)常需要用到的測(cè)試內(nèi)容。有很多測(cè)試項(xiàng)目利用Anritsu矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀同樣會(huì)使測(cè)試變得簡(jiǎn)便，而且測(cè)試準(zhǔn)確、可信。