⑴ 如何使用矢量網路分析儀測量天線的駐波比
用矢量網路分析儀檢測同軸電纜的SWR的方法如下:
1、首先,將同軸電纜的一端連接到矢量網路的埠1,並向另一端添加負載,如下所示。
⑵ 使用矢量網路分析儀測量器件時,需要注意哪些事項
矢量網路分析儀測量注意事項:
a) 電纜連接器、阻抗轉換器、駐波電橋和匹配負載等器件應嚴格區分75Ω和50Ω兩種特性阻抗、因其外徑及連接螺紋相同,容易混淆。應避免將75Ω陽頭與50Ω陰頭連接, 這樣會造成電路不連續無法測試;更應避免將50Ω陽頭與75Ω陰頭連接,因為這將徹底損壞75Ω陰頭的插孔。
b)阻抗轉換器、匹配負載、駐波電橋及測量探頭均應小心輕放,妥善保管,防止從高處跌落而影響其性能及最終測量結果。
c) 各器件連接時,應注意連接轉動時的方法,只允許轉動活動螺母保證插針與插孔作直線移動。否則插針和插孔會發生螺旋運動而加快磨損,以及很可能使內部插針插空松動而無法正常使用。
d) 電纜連接頭裝好後,應仔細檢查插針是否位於正中,必要時應設法校正,使其對中,避免損壞待連接的連接器插孔。
矢量網路分析能測量被測件的時域響應,被測件的時域反射或傳輸響應,顯示是接近實時的。時域分析對於測量電纜結構(阻抗)的均勻性非常有用。
矢量網路分析先測量頻率響應,然後通過內部計算機利用傅立葉反變換把頻域信息轉換成時域信息,X 軸為時間軸。矢量網路分析儀利用傅立葉變換技術對測量數據進行數學處理,可將頻域數據和時域數據進行相互轉換。
⑶ 射頻分析和頻譜分析儀什麼區別,信號發生器和射頻發生器什麼區別。
信號發生器是指產生所需參數的電測試信號的儀器。按信號波形可分為正弦信號、函數(波形)信號、脈沖信號和隨機信號發生器等四大類。信號發生器又稱信號源或振盪器,在生產實踐和科技領域中有著廣泛的應用。各種波形曲線均可以用三角函數方程式來表示。能夠產生多種波形,如三角波、鋸齒波、矩形波(含方波)、正弦波的電路被稱為函數信號發生器。
矢量網路分析儀器 一種電磁波能量的測試設備。相位波動參數的測試是利用矢量網路分析儀的電子延遲(Electrical Delay)功能來實現的。
直接觀察插入相移通常不是很有用,這是因為器件的電長度相移相對於頻率呈現負斜率(器件越長,斜率越大)。
⑷ 頻譜儀和網路分析儀區別
簡單點說:
1) 頻譜儀是用來測信號的。
2)矢量網路分析儀是用來測器件的。
復雜點說:
示波器是用來看一個電信號時域波形的,就是電壓隨時間變化的波形。頻譜儀是用來分析信號頻域組成的。樓主學過傅里葉分析吧,所有信號都是由正弦波組成的,頻譜儀就是拿來看信號是由哪些頻率的正弦波組成,還有各諧波的幅度。
矢量網路分析儀則主要是測天線,濾波器,發射器,等的S參數,駐波比什麼的。主要是衡量一個器件或者網路的阻抗匹配,反射傳輸系數這些。
當然也有既能測信號,也能測信號頻譜的。比如SVA1032X頻譜&矢量網路分析儀,深圳一個廠家做的,物美價廉,徹底被圈粉了,這個牌子應該是國內目前做的性價比最高的測量儀器廠家了。
SVA1032X 頻譜&矢量網路分析儀
⑸ 射頻三大件國產替代路徑:國產替代已大勢所趨,國內廠商如何破局
近日,前瞻產業研究院發布《 橫跨數個百億賽道 國產射宏悄掘頻微波領域儀器儀表如何破局 》專題報道:
頻譜分析儀、矢量網路分析儀、射頻信號發生器並稱為射頻三大件,受益於近年來5G商用化進程、新基建工程、智能網聯 汽車 的快速推進,中國射頻三大件運搜市場規模快速增長,且規模增速快於全球市場。同時,射頻三大件持續發揮著「小口徑、大帶動」的作用,通過自身的技術進步,帶動下游5G、半導體、物聯網等萬億級市場的進一步發展。
同時,隨著中國市場的快速發展,國產替代已經成為大勢所趨,如成都玖錦等國內廠商紛紛通過突破技術壁壘、傾力品牌打造、重視市場培育與建設等手段走出一條可持續發展的國產化替代之路。
1、中國射頻三大件市場發展現狀
——射頻三大件(頻譜分析儀、矢量網路分析儀、射頻信號發生器)概述
頻譜分析儀
根據國家標准《GB/T 11461-2013 頻譜分析儀通用規范》,頻譜分析儀是能夠在頻域上有效地顯示出構成時域信號的各個單獨頻譜分量(正弦波)的儀器。
頻譜分析儀能夠以模擬或數字方式顯示信號的頻域特性,實現信號失真度、調制度、穩定度等參數的測量,在射頻領域有「射頻萬用表」的美稱。傳統的頻譜分析儀基於「掃頻式」原理,前端電路是一定帶寬內可調諧的接收機,輸入信號經變頻器變頻後由濾波器輸出,濾波輸出作為垂直分量,頻率作為水平分量,在示波器屏幕上繪出坐標圖,就是輸入信號的頻譜圖。隨著集成電路技術、快速A/D變換技術、頻率合成技術、數字信號處理技術、微處理器技術的飛速發展,頻譜分析儀無論從功能還是性能都得到了極大的擴展和提升。
現代的高端頻譜分析儀採用了快速傅里葉變換技術,這種技術一方面將被測信號分解成分立的頻率分量,達到與傳統頻譜分析儀同樣的結果,另一方面將被測信號數字化,使得蔽核頻譜分析儀具備了矢量信號分析功能和實時頻譜分析功能。基於此,當今的頻譜分析儀也可稱為矢量信號分析儀(或實時頻譜分析儀)。
在具體下游應用領域方面,矢量信號分析儀廣泛應用於衛星通訊、雷達、頻譜監測、半導體、新能源、人工智慧、物聯網、 汽車 電子、醫療電子、航空航天和國防、電子對抗、教育科研等行業。
矢量網路分析儀
根據行業標准《SJ/T 11433-2012 矢量網路分析儀通用規范》,矢量網路分析儀是一種能完成復傳輸和復反射S參數測量和分析的儀器,能夠對單埠、兩埠或多埠網路的S參數進行測量和分析,具有按某種誤差模型的要求,進行測量校準、自動修正誤差的能力。
矢量網路分析儀結合了頻譜分析儀技術、信號發生器技術以及矢量網路分析技術等各項技術,是射頻微波領域必備的測試測量儀器,並且是諸多行業專用儀器的基礎形態。
矢量網路分析儀會利用自帶的信號發生器向被測件發射信號,再通過對折返的信號進行分析,獲取待測件的信息屬性。
射頻信號發生器
射頻信號發生器可在各種頻率上產生射頻信號,具有高光譜純度、穩定的頻率和振幅,不僅可以生成任意波形信號,還可以將任意波形信號上變頻成射頻微波信號,是無線電設備和射頻微波器件研發、製造、維修、檢測的必要設備,具體功能包括生成矢量調制信號、電磁兼容、微波信號產生、時鍾測試和安規認證等。廣泛分布於通訊、半導體、新能源、 汽車 電子、醫療電子、消費電子、航空航天、教育科研等行業。
——射頻三大件市場規模穩步增長,中國市場增速快於全球市場增速
隨著航空航天、5G商用化、 汽車 智能化、物聯網、半導體等行業的快速發展,全球射頻三大件產品的市場需求快速增長。結合弗若斯特沙利文、Technavio等機構的統計測算數據,測算2021-2025年全球射頻三大件市場規模年復合增長率在5.7%左右,到2025年全球射頻三大件市場規模將達到270億元左右。
註:市場規模口徑包含頻譜和網路分析儀、信號發生器;市場規模數據依據2021年人民幣與美元平均匯率進行換算。
在中國市場方面,受益於5G商用化進程、新基建工程、智能網聯 汽車 的快速推進,中國射頻三大件市場在近幾年快速增長,且市場增速快於全球市場增速。結合Technavio、弗若斯特沙利文、灼識咨詢等機構測算數據,測算2021-2025年中國射頻三大件市場規模年復合增長率在8%左右,到2025年中國射頻三大件市場規模將接近100億元。
註:市場規模口徑包含頻譜和網路分析儀、信號發生器;市場規模數據依據2021年人民幣與美元平均匯率進行換算。
根據灼識咨詢的統計測算數據,在頻譜分析儀、網路分析儀和信號發生器這三大產品構成的市場中,頻譜分析儀市場佔比最大,達到39.7%,接近40%;信號發生器和矢量網路分析儀市場佔比相近,均在30%左右,具體佔比分別為30.5%和29.8%。
——射頻三大件帶動下游萬億級市場發展
射頻三大件與下游應用領域的發展是相輔相成的,射頻三大件本身市場規模雖然相對較小,但射頻三大件產品是下游應用領域發展所必須的基礎測量設備。
下游5G通信、商業航天、物聯網、半導體、毫米波雷達、衛星通信等領域產品和技術的升級與發展需要更高性能的儀器來實現相關指標的測量與測試。射頻三大件產品可以對復雜的信號進行頻譜測量分析、頻譜監測、調制與解調、電路網路分析、電磁兼容測試等,並且能夠結合相關軟體為下游應用提供全面的測量測試解決方案。因此射頻三大件是典型的「小口徑,大帶動」產品,射頻三大件產品技術與性能的提升,將輻射帶動下遊行業的快速發展。
典型下游應用領域的市場狀況方面,物聯網領域,根據賽迪統計測算數據,2021年中國物聯網市場規模達到2.63萬億元;5G領域,根據中國信息通信研究院統計測算數據,2021年5G直接帶動經濟總產出1.3萬億元;半導體領域,根據美國半導體行業協會(SIA)統計數據,2021年中國半導體行業銷售額達到1925億美元; 汽車 電子領域,根據中國 汽車 工業協會統計測算數據,2021年中國 汽車 電子市場規模達到8894億元;衛星通信領域,根據賽迪無線電管理研究所統計測算數據,測算2021年中國衛星通信產業市場規模在900億元左右。
在應用場景方面,射頻信號發生器是對無線電信號進行測量的必備工具,在高頻率范圍的信號中應用尤其廣泛;頻譜和矢量網路分析儀方面,主要用於研發、生產測試、現場維護和教育教學等,高端產品主要應用在高性能射頻器件開發、毫米波通信系統和前沿研究。
從具體的應用領域來看,射頻三大件的下游應用行業基本相同,具體包括半導體、消費電子、移動通信、 汽車 電子、自動駕駛、車聯網、物聯網、國防與航空航天、科研與教育等,其中多個下游應用行業加速發展,有望催化測量儀器需求的高速增長。
2、中國射頻三大件市場競爭格局
——產品技術端:國內廠商實現了高端化突破,電科思儀和成都玖錦處於第一梯隊
近年來,國內廠商在產品方面實現了高端化突破。成都玖錦、電科思儀等國內高端產品廠商信號發生器、信號分析儀和矢量網路分析儀等產品均突破了50GHz,均可對標國際一線品牌同類儀器指標。
綜合來看,在射頻三大件方面,國內廠商與國外廠商的技術水平差距已然不大,部分國內廠商具備一定的實力與國外廠商進行橫向比較。
在具體企業的產品性能方面,電科思儀在射頻三大件產品中均代表了國內廠商的最高水平,其次是成都玖錦,其射頻三大件產品性能緊隨其後,均接近國內廠商的最高水平。
根據國內企業各產品數據手冊以及企業公告等公開資料的整理和分析,對中國射頻三大件市場相關企業進行了技術層面的競爭格局劃分。電科思儀和成都玖錦處於產品性能的第一梯隊,鼎陽 科技 、普源精電、創遠儀器、優利德等企業位於產品性能的第二梯隊。
——市場布局端:國內廠商緊抓窗口機遇期,基本實現了高中低端市場的全面覆蓋
市場端方面,新冠疫情帶來的全球產業鏈重構為國內廠商帶來了窗口機遇期,國內廠商例如普源精電、鼎陽 科技 、優利德等,紛紛通過IPO募集資金,以期抓住機會窗口,進一步擴大在國內市場的影響力。
在原本外國廠商壟斷的高端市場實現國產化突破之後,以電科思儀、成都玖錦、鼎陽 科技 、普源精電等企業為代表的國內廠商已經基本實現了國內高中低端市場的全面覆蓋。
——市場競爭端:上市企業營收快速增長,國內廠商地位不斷提升,高端產品市場替代空間更為廣闊
此處選取了電子測量儀器行業中對射頻三大件相關業務進行數據披露的企業進行匯總分析,普源精電採用其射頻類儀器業務營收,鼎陽 科技 採用其波形和信號發生器、頻譜和矢量網路分析儀業務營收,創遠儀器採用其信號分析與頻譜分析、矢量網路分析業務營收。
通過匯總發現,2018-2020年選取企業射頻三大件相關業務增長勢頭迅猛,2019年選取企業射頻三大件相關業務營收增長29.92%,2020年選取企業射頻三大件相關業務營收增長24.41%;與此同時,選取企業射頻三大件相關業務在中國市場中的佔比也逐年提升。綜合以上數據,從一定程度上說明了中國市場中國內廠商的市場地位在不斷提升。
註:普源精電與鼎陽 科技 尚未發布2021年整年細分產品數據,因此此處2021年數據僅包含普源精電和鼎陽 科技 相關業務的2021年上半年數據。
根據弗若斯特沙利文的統計及測算數據,在整個中國電子測量儀器市場中,是德 科技 、羅德與施瓦茨、安立、泰克、力科等國外廠商的市場份額總和在40%左右,由於高端產品市場幾乎被國外廠商壟斷,由此可見在高端產品市場,國外廠商的市場份額遠在40%以上。
上述上市公司產品主要定位於中端,但除此之外,國內已經實現高端化突破的企業,例如電科思儀、成都玖錦等,目前並未上市,其信號發生器、信號分析儀和矢量網路分析儀等產品均突破了50GHz,均可對標國際一線品牌同類儀器指標,已經成為了國外廠商在中國高端產品市場的直接競爭對手,因此在高端射頻三大件產品領域,存在著廣闊的競爭與國產化替代空間。
3、中國射頻三大件國產替代路徑:國產替代已是大勢所趨,國內廠商如何破局
——突破技術壁壘
射頻信號發生器、頻譜和矢量網路分析儀技術核心主要基於射頻微波電路和數字信號處理等學科,產品主要的技術門檻在於射頻微波電路設計以及數字信號分析演算法、軟體平台等,涉及到較多的微波電磁波和通信理論,應用的射頻晶元技術復雜且成本較高,前期研發投入大。
與此同時,隨著5G通信、雷達、物聯網、 汽車 電子、衛星通信等下游應用領域的快速發展,使得頻域信號測量的應用范圍得到擴展,下游應用領域對於頻域測量儀器的性能提出了更高的要求,因此要實現國產替代,必須需要突破中高端射頻三大件產品的技術壁壘 ,例如當產品達到26.5GHz的測量頻率范圍後,產品的射頻晶元、射頻材料、射頻連接、微波模擬、微組裝電路工藝等相關技術的設計難度和成本也迅速提升,因此中高端的射頻三大件產品具有較高的技術壁壘,需要迫切地實現中高端產品的自主可控。
突破技術壁壘就意味著需要投入大量的人力和資金,眾多國內廠商紛紛加大投入,加快自主研發腳步。以成都玖錦為例,其投入大量的研發人員與研發資金,其中研發人員佔比達到66%,研發費用佔比達到35%,均領先行業內的其他企業。這樣的做法帶來的成效也是極其顯著的,經過多年技術積累,成都玖錦通過自主掌握的「寬頻段超帶寬多通道信號生成及模擬技術」、「寬頻高隔離激勵源和多通道信號分離接收技術」、「寬頻段大動態寬頻信號接收和分析技術」、「高速數字採集與處理技術」等四大硬核技術,打破國際技術壁壘,開發了「信號分析儀」、「信號發生器」、「矢量網路分析儀」和「綜合測試儀」等產品線,正在國內高端電子測試測量儀器市場迅速崛起。
——傾力品牌打造
近年來黨和國家高度重視中國品牌的建設。自2017年起將每年5月10日設立為「中國品牌日」。新時代、新經濟、新賽道背景下,品牌價值對於企業的重要性已毋庸置疑,從中國製造到中國創造,隨著電子信息產業鏈的強化發展,高端科研儀器技術的國產替代,其難點不只在技術,更在於整個市場的一份「信任感」。
國產自主品牌的建設之道在於用互聯網思維打造工業品牌,例如成都玖錦從誕生之日起,就定位高端技術,秉持「一群人、一件事、一顆心、一輩子」的人文主義和長期主義精神,投入到了高端電子測試測量儀器儀表的研發工作上。2022年成都玖錦也備受國家重視,入選了中國品牌日。
同時,在疫情防控常態化下,國產自主品牌緊密結合新時代傳播渠道特色,創新打通線上線下進行國產品牌的傳播與推廣,打造自己的品牌陣地。
——重視市場培育與建設
在射頻三大件所屬的通用電子測試測量儀器領域,歐美有是德 科技 、泰克、力科和羅德與施瓦茨等行業優勢企業,培育了更為成熟的使用者,其能夠熟練理解和使用功能日趨復雜的通用電子測試測量儀器,在選擇相關儀器時能夠更好的鑒別產品的性能,選擇一些性價比高的品牌。
由此可見,企業對於市場消費者使用習慣的培育與建設尤為重要,是打造市場和品牌護城河的一項有力手段。例如成都玖錦通過對國內客戶消費/使用習慣的洞察,從市場需求和使用習慣的角度出發,使得其產品符合國內消費者的操作習慣,無需適應新的操作模式,極大地降低了產品使用的學習成本;除此之外,成都玖錦產品具有出色的可擴展性和兼容性,極大地降低了用戶相關產品生態的建設成本。上述兩種方式均是快速實現國產替代的有效手段和途徑。
再例如電科思儀最新發布的「天衡星」系列產品,除了在性能和功能方面具有優勢以外,「天衡星」系列產品採用高清大屏呈現測量結果,多種參數一覽無余,且支持多點觸控、自定義操控界面、「一鍵搜索」等功能,使操作更為簡潔高效。
4、總結:中國市場快速發展,國產化替代正當時
近年來中國射頻三大件市場規模快速增長,並且帶動下游萬億級市場進一步發展。與此同時,國內廠商無論是在市場地位方面還是產品性能方面均得到了不同程度的提升和發展,尤其是技術水平的差距進一步縮小。綜合來看,萬事俱備,國產化替代正當時。
在國產化替代方面,不同企業選擇了不同的實施路徑,部分企業著力於實現技術壁壘的突破,部分企業傾力於品牌的打造,部分企業重視市場培育與建設,部分企業則多管齊下,致力於走出一條可持續化發展的國產替代之路。
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⑹ 差分天線 對阻抗為虛部怎麼算s21
網路分析儀原理及應用介紹
代網路分析儀已廣泛在研發,生產中大量使用,網路分析儀被廣泛地應用於分析各種不同部件 ,材料,電路,設備和系統。無論是在研發階段為了優化模擬電路的設計,還是為了調試檢測電子元器件,矢量網路分析儀都成為一種不可缺少的測量儀器。
網路分析儀是一種功能強大的儀器,正確使用時,可以達到極高的精度。它的應用也十分廣泛,在很多行業都不可或缺,尤其在測量無線射頻(RF)元件和設備的線性特性方面非常有用。現代網路分析儀還可以應用於更具體的場合,例如,信號完整性和材料的測量。隨著業界第一款PXI網路分析儀—NI PXIe - 5630的推出,你完全可以擺脫傳統網路分析儀的高成本和大佔地面積的束縛,輕松地衡賀將網路分析儀應用於設計驗證和產線測試。
網路分析的基本原理 網路分析儀的發展
你可以使用圖1所示的NI PXIe-5630矢量網路分析儀測量設備的幅度,相位和阻抗。由於網路分析儀是一種封閉的激勵-響應系統,你可以在測量RF特性時實現絕佳的精度。當然,充分理解網路分析儀的基本原理,對於你最大限度的受益於網路分析儀非常重要。
網路分析的基本原理
圖1. NI PXle-5630 矢量網路分析儀
在過去的十年中,矢量網路分析儀由於其較低的成本和高效的製造技術,流行度超過了標量網路分析儀。雖然網路分析理論已經存岩或在了數十年,但是直到 20世紀80年代早期第一台現代獨立台式分析儀才誕生。在此之前,網路分析儀身形龐大復雜,由眾多儀器和外部器件組合而成,且功能受限。NI PXIe-5630的推出標志著網路分析儀發展的又一個里程碑,它將矢量網路分析功能成功地賦予了靈活,定義的PXI模塊化儀器。
通常我們需要大量的測量實踐,才能實現精確的幅值和相位參數測量,避免重大錯誤。由於射頻儀器測量的不確定性,小的錯誤很可能會被忽略不計。而網路分析儀作為一種精密的儀器能夠測量出極小的錯誤。
網路分析的基本原理 網路分析理論
網路是一個被高頻率使用的術語,有很多種現代的定義。就網路分析而言,網路指一組內部相互關聯的電子元器件。網路分析儀的功能之一就是量化兩個射頻元件間的阻抗不匹配,最大限度地提高功率效率和信號的完整性。每當射頻信號由一個元件進入另一個時,總會有一部分信號被反射,而另一部分被傳輸,類似於圖2所示。
這就好比光源發出的光射向某種光學器件,例如透鏡。其中,透鏡就類似於一個電子網路。根據透鏡的屬性,一部分光將反射回光源,而另一部分光被傳輸過去。根據能量守恆定律,被反射的信號和傳輸信號的能量總和等於原信號或入射信號的能量。在這個例子中,由於熱量產生的損耗通常是微不足道的,所以忽略不計。
網路分析的基本原理
圖2. 利用光來類比網路分析的一個基本原理
我們可以定義參數反射系數(G),它是一個包含幅值和相位的矢量,代表被反射的光占總(入射)光的比例。同樣,定義傳輸系數(T)代表傳輸的光占入射光的矢量比。圖3示意了這兩個參數。
網路分析的基本原理
圖3. 傳輸系數(T)和反射系數(G)
通過反射系數和傳輸系數,你可以更深入地了解被測器件(DUT)的性能。回顧光的類比,如果DUT是一面鏡子,你會希望得到高反射系數。如果DUT是一個鏡頭,你會希望得到高傳輸系數。而太陽鏡可能同時具有反射和透射特性。
電子網路的測量方式與測量光器件的方式類似。網路分析儀產生一個正弦粗攔伍信號,通常是一個掃頻信號。DUT響應時,會傳輸並且反射入射信號。傳輸和反射信號的強度通常隨著入射信號的頻率發生變化。
DUT對於入射信號的響應是DUT性能以及系統特性阻抗不連續性的表徵。例如,帶通濾波器的帶外具有很高的反射系數,帶內則具有較高的傳輸系數。如果DUT 略微偏離特性阻抗則會造成阻抗失配,產生額外的非期望響應信號。我們的目標是建立一個精確的測量方法,測量DUT響應,同時最大限度的減少或消除不確定性。
網路分析的基本原理 網路分析儀測量方法
反射系數(G)和傳輸系數(T)分別對應入射信號中反射信號和傳輸信號所佔的比例。圖3示意了這兩個向量。現代網路分析基於散射參數或S-參數擴充了這種思想。
S-參數是一種復雜的向量,它們代表了兩個射頻信號的比值。S-參數包含幅值和相位,在笛卡爾形式下表現為實和虛。S-參數用S坐標系表示,X 代表DUT被測量的輸出端,Y代表入射RF信號激勵的DUT輸入端。圖4示意了一個簡單的雙埠器件,它可以表徵為射頻濾波器,衰減器或放大器。
網路分析的基本原理
圖4. 簡單的雙埠設備的 S-參數表示
S11定義為埠1反射的能量占埠1入射信號的比例,S21定義為傳輸到DUT埠2 的能量占埠1入射信號的比例。參數S11和S21為前向S-參數,這是因為入射信號來自埠1的射頻源。對於從埠2入射信號,S22為埠2反射的能量占埠2入射信號的比例,S12為傳輸到DUT埠1的能量占埠2入射信號的比例。它們都是反向S-參數。
你可以基於多埠或者N埠S-參數擴展這個概念。例如,射頻環形器,功率分配器,耦合器都是三埠器件。你可以採用類似於雙埠的分析方法測量和計算S-參數,如S13,S32,S33。S11,S22, S33等下標數字一致的S-參數表徵反射信號,而S12,S32,S21和S13等下標數字不一致的S-參數表徵傳輸信號。此外,S-參數的總個數等於器件埠數的平方,這樣才能完整的描述一個設備的RF特性。
表徵傳輸的S-參數,如S21,類似於增益,插入損耗,衰減等其它常見術語。表徵反射的S-參數,如S11,對應於電壓駐波比(VSWR),回波損耗,或反射系數。S-參數還具有其他優點。它們被廣泛認可並應用於現代射頻測量。你可以很容易地將S-參數轉換成H、Z或其他參數。你也可以對多個設備進行S-參數級聯,表徵復合系統的RF特性。更重要的是,S參數用比率表示。因此,你不需要把入射源功率設置為精確值。DUT的響應會反映出入射信號的任何微小差別,但通過比率方式表徵傳輸信號或反射信號相對於入射信號的比率關系時,差別就會被消去。
網路分析的基本原理 網路分析儀結構
網路分析儀可以分為標量(只包含幅度信息)和矢量(包含幅度和相位信息)兩種分析儀。標量分析儀曾一度因其結構簡單,成本低廉而廣泛使用。矢量分析儀可以提供更好的誤差校正和更復雜的測量能力。隨著技術的進步,集成度和計算效率的提高,成本的降低,矢量網路分析儀的使用越來越普及。
網路分析儀有四個基本功能模塊,如圖5所示。
網路分析的基本原理
圖5. 現代網路分析儀基本功能模塊
信號源,用於產生入射信號,既支持連續掃頻也支持離散頻點,並且功率可調。信號源通過信號分離模塊饋入DUT輸入端,信號分離模塊可看作一個測試裝置。在這里,將反射信號和傳輸信號分離進不同的組件測量。對於每一個頻點,處理器測量信號並計算參數值(例如S21或駐波比)。用戶校準主要用於提供數據的錯誤校正,將在後續詳細介紹。最終,當與網路分析儀交互時,你可以在顯示器上查看參數以及修正後的數值,並使用其它用戶功能,比如縮放波形圖。
根據網路分析儀性能和成本的不同,有多種方式實現結構中的四個模塊。測試裝置可以設計成傳輸/反射(T/R)或全S-參數。其中,T/R測試裝置是最基本的實現方式,結構見圖6。
網路分析的基本原理
圖6. 網路分析儀T/R測試裝置結構
T/R結構包括一個穩定信號源,它能夠提供指定頻率和功率的正弦波信號;一個參考接收器R,它與功率分配器或定向耦合器相連,用於測量入射信號的幅值和相位。入射信號從網路分析儀埠1發出,饋入DUT的輸入端。定向耦合接收器A測量任何反射回埠1的信號(包括幅值和相位)。定向耦合器和電阻橋功能類似,都可以用於分離信號,你可以根據性能,頻率范圍和成本要求進行選擇。信號經過DUT傳輸進入網路分析儀的埠2,埠2處的接收器B用於測量該信號的幅值和相位。
接收器針對不同的特性要求也有不同的結構,可被看作是帶有下變頻器、中頻濾波器以及矢量檢測器的窄帶接收機,類似於矢量信號分析儀。它們可以提取出信號的實、虛部,用於計算幅值和相位信息。此外,所有接收器都與信號源使用相同的相位參考,你可以在相同的相位參考下計算接收信號與入射信號的相位關系。
T/R結構具有性價比高,結構簡單,性能好的特點。但僅只支持前向參數測量,例如S11和S21。如要測量反向參數,需要斷開並反轉DUT,或者藉助外部開關控制。由於不能切換源(入射信號)到埠2,埠2的糾錯能力有限。如果T/R結構設計符合你的項目要求,這種結構是一種高精度和高性價比的選擇。
全S-參數結構如圖7所示,在參考接收耦合器後的信號通路中嵌入了一個開關。
網路分析的基本原理
圖7. 全S-參數網路分析儀
當開關連通埠1,分析儀測量前向參數。當開關連通埠2,你無需重置DUT外部連接,就可以測量反向參數。埠2處的定向耦合接收器B測量前向傳輸參數和反向反射參數。接收器A測量前向反射參數和反向傳輸參數。
由於開關放置在網路分析儀的測量路徑上,因此用戶校準時需要考慮開關的不確定性。盡管如此,兩個開關位置仍可能會有細微的差別。另外,隨著時間的推移,開關觸點磨損,需要更頻繁的用戶校準。為了解決這個問題,可以把開關移到源輸出,並且採用兩個參考接收機,R1和R2,分別對應前向和反向,如圖 8所示。由於採用了更高性能的架構,成本和復雜性也隨之而來。
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圖8. 帶有雙參考接收器的全S-參數網路分析儀
網路分析儀的基本結構絕大部分在測試裝置中實現。一旦分析儀測量出入射信號(R參考接收器)和傳輸信號的幅值和相位,或者是反射信號(A和B接收器)的幅值和相位,就可計算出四個S-參數值,如圖9所示。
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圖9. 全雙埠網路的四個S-參數
您可以綜合應用,性能,精度,和成本等因素,選擇合適的網路分析儀結構。
網路分析的基本原理誤差和不確定度
理解矢量網路分析儀不確定度的來源有助於你採取行之有效的用戶校準方法。對於圖10所示的完整的雙埠網路分析儀結構,我們從前向開始分析。
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圖10. 完整的兩埠網路分析儀源的不確定性
首先,第一個不確定性是傳輸信號和反射信號由於在頻率上或者分別正,反向的軌道導致的信號丟失。其次,DUT的輸入阻抗和網路分析儀或系統阻抗的差異。同樣,DUT輸出端也存在類似情況,它們分別屬於源匹配和負載匹配。
用於信號分離的定向耦合器的效率,也需要考慮。理想的定向耦合器在耦合臂產生輸出信號,它是與主臂一個方向上的標准信號成比例,而相反方向的信號不產生輸出信號。耦合器輸出(耦合臂)和標准輸入信號(直通臂)的區別是耦合系數。耦合系數通常在10分貝到30分貝之間,意味著當輸入信號以適當方向通過直通臂時,輸出RF功率電平比其小10到30分貝。
定向耦合器對於反方向的信號不產生輸出。但實際上,這是很難實現的。盡管是很小的,反方向的信號通過實際的耦合器仍然會在輸出端產生不必要的響應。這種不需要的信號定義為耦合器泄露。耦合系數與耦合泄露的差別稱為耦合器的定向性。
最後是隔離。埠2的接收器檢測到埠1輻射或傳導的少量的信號,在現代網路分析儀,這種不必要的泄露通常很小。總的來說,不影響測量,除非DUT有很高的損失。盡管,在許多現代矢量網路分析儀中。隔離在校準中只是一種可選的操作。
一個完整的網路分析儀正向不確定性的來源包括:傳輸和反射追蹤;負載和源匹配;定向性和隔離,這些再結合反向6個誤差項,共有12誤差項。用戶校準需要充分考慮這12個誤差,以便得到適當的修正系數來用到測量數據當中。這項修正是矢量網路分析儀的顯著的精度的主要原因。
網路分析的基本原理 校準
RF設備的校準經常需要把儀器周期性的送到一個經過認定的儀器校準實驗室來進行以確保該儀器運行在生產商的說明以內,實驗室也往往把儀器的性能調整到一個標准,比如說國家標准和技術研究院所指定的標准。(NIST)。
網路分析儀也不例外。它們太需要周期性的校準,以至於有時達不到高的精準度,用戶的校準也經常被需要。網路分析儀的校準通常通過一個網路分析儀的套包的一系列校準標准或者是用戶制定,用戶定義的標准來完成。一系列的修正參數通過比較已經知道的存儲在網路分析儀的數據和根據校準標准所產生的測量數據產生了出來。在校準測試中這些就被用在數據中以補償在前面章節討論過的錯誤源。
許多因素決定著用戶校準需要多久進行一次。你需要考慮的因素包括需要的測試精度,環境因素,以及DUT連接的可重復性。通常情況下,網路分析儀每幾個小時或每幾天需要一次用戶校準,你應當根據核實的標准,測試不穩定因素來源的認定,以及個人經驗來決定多久才需要進行校準。需要說明一點,本次討論用周期校準來描述用戶校準,不要與的每年經過認定的工廠校準相混淆。
三個系列的校準經常用在網路分析儀的校準當中:
短路的,開路的,負荷的,直達的(SOLT)
2. 直達的,反射的,線性的 (TRL)
3. 使用外部自動化的校準模型的自動校準
由於每一個系列的校準都有很多不同的要求,需要根據DUT,測試系統,以及測試要求來決定使用哪一種方法。由於SOLT被廣泛地使用,我們用它來說明一個校準系列中的變化。
SOLT要求在系統(和DUT)以及阻抗中採用短路的,開路的,負荷型的,直通的的標准。由他們的機械上的特點所決定的精準的標准數據在校準之前被載入到網路分析器中。你連接校準標準的位置(網路分析儀埠,線纜的末端,或者在測試的固定裝置裡面)就是測試時開始和結束的地方。這就是參考或者是測試。
進一步說明,你必須用一個可插入的連接製作一個直通的連接。舉個例子,一個公口對母口的連接,或者其他不需要外部設備或轉接器的連接來完成在SOLT測試期間的直通連接。在校準期間插入任何器件以及不在校準測量中使用該器件都會導致測量錯誤。
如果你不能做一個直通的連接,將會被稱為不可插入的。這里有幾種方法可以用來處理不可插入的情況。,最簡單的是使用一套相位相同的(包括在大多數的校準套包中)轉接器以及每種類型的短路,開路,負載,在校準過程中使用一個轉接器來完成直通的連接,而且在校準測試過程中為了DUT連接用一個合適的轉接器與其交換。
其他校準在SOLT系列的校準包括響應型校準。它比較迅速,但是卻沒有移除在頻率上的帶寬損失那樣精確。它只考慮了在12錯誤模型的正反向的情況。你可以通過放置短路,開路,負載的情況在埠一來進行一個埠的校準。這樣可以節省一些時間,如果你只要進行一個埠測量的話,比如一個天線的回傳損失。一個加強的一個埠校準如同一個完全的一埠校準,而且使用直通的連接來測量埠二,這在埠二沒有源的T/R結構中很普遍。最終這里有按照校準規定的可以在兩個埠都放置短路,開路,負載的完全雙埠SOLT校準。圖11總結了這些普通的SOLT系列校準。
網路分析的基本原理
圖11. 普通的SOLT 校準
SOLT和TRL校準有很多變化,你可以在實際端子不存在比如探針節點或者如果DUT是在一個測試固定物中的應用中使用TRL校準。因為TRL並不需要負載,在這些情況下他可以得到很好的實現。
自動化校準是一種比較新的途徑,由於它們的速度,可重復性,簡單易用很快已經獲得了流行。更進一步,它們去除了大多數的人工干預,從而極大地減少了在校準期間誤操作的概率。這些單元傳統上包括一個電子元件,比如二極體,終端或者其他的標志物以及在EEPROM上存儲的經過編碼的相關的細節化的電子描述信息。當連接到了網路分析器上以後,自動校準就會被設置到不同的狀態。在校準過程中這些狀態被測量並和EEPROM中存儲的相關狀態相比較,以達到正確的修正值。
無論你採用了哪一種校準方法,隨機的錯誤發生來源都應當予以避免,減少IF帶寬,使用平均值減少噪音,提供更好的結果。當校準網路分析儀的時候,高質量的組成部分,鞏固的測量實踐,以及一個關於校準步驟和儀器的全面理解是同等重要的。
網路分析的基本原理工序要求
當用網路分析儀進行精確測量時,需要理解和正確執行每個步驟以便得到得到最佳結果。使用高性能的元件和全面的測量實踐。考慮一台經過良好校準的並提供校正參數的網路分析儀和一台要求精確測量的高性能DUT之間 RF連接:
是否有電纜,適配器,和其它高性能的組成部分?
你是否適當地清潔了他們
是否使用了合適的轉矩?
如果連接到DUT的RF的性能與規定的系統精度不相符,即使最好的網路分析儀也是沒有作用的。
當使用網路分析儀時,使用工序是非常有用的。工序可以增強操作並改善結果。下面是一個使用網路分析儀的例子架構。
准備
准備網路分析儀和DUT
清潔,檢查和測量所有連接器
如果使用SOLT校準,選擇一種處理非插入式連接的方法
連接分析儀的電纜和適配器到分析儀上
操作
預調網路分析儀
設定源參數,包括頻率,功率,速度系數和IF帶寬
連接DUT,驗證安裝,電纜,適配器和運行
選擇S-參數測量和顯示格式
若可以,設定特殊的測量目標,如參考平面的擴展
觀察響應
移除DUT
校準
選擇適當的校準工具包或定義輸入校準標准
設置IF帶寬並平均以最小化校準期間的雜訊
手動校正或使用自動校準
採用熟知的核查標准驗證校準質量
保存儀器狀態和校準
執行
連接DUT
從校準步驟中得到合適的校正參數
測量並保存DUT參數
網路分析的基本原理一台儀器,多種應用
網路分析儀在正確使用的前提下,是某些最精確的射頻儀器,典型的精度為± 0.1 dB和±0.1度。它可以進行精確,可重復的RF測量。現代網路分析儀提供的配置和測量能力像他們應用范圍一樣廣泛。選擇合適的儀器,校準,功能,以及採用可靠的RF測量方法,可以最優化你的網路分析儀的結果。
⑺ 信號發生器矢量網路分析儀區別
信號發生器有很多啊,根據發生型號的類型不同分為不同的信號源。矢量網路分析儀本身有信號源和接收機,可以測量器件的S參數。這些你可以去Anritsu,Agilent,R&S這些廠商的網站上看看。並不是用頻率來分的,頻率范圍也可能一樣啊。當然,頻率范圍是他們性能的一個重要指標。矢量網路分析儀主要來測量器件的S參數,用的地方很多,但是歸根結底就是測量S參數,通信,微波行業必備,比如做阻抗匹配。
⑻ 請問網路分析儀輸出一個單頻信號,怎麼設置
矢量網路分析儀可以輸出單頻信號,設置一個頻點,功率值,然後打開輸出就可以了
⑼ 矢量網路分析儀的工作原理
矢量網路分析儀,它本身自帶了一個信號發生器,可以對一個頻段進行頻率掃描.
如果是單埠測量的話,將激勵信號加在埠上,通過測量反射回來信號的幅度和相位,就可以判斷出阻抗或者反射情況.
而對於雙埠測量,則還可以測量傳輸參數.
由於受分布參數等影響明顯,所以網路分析儀使用之前必須進行校準.
⑽ 矢量網路分析儀怎麼設置點頻
1、首先,確定要測量的頻率范圍;
2、然後,根據測量頻率范圍,設置點頻,通常是每5KHz或每1KHz設置一個點頻;
3、最後,根據需要設置每個點頻的測量時間,一般設置在1-2秒。