射頻ADS微波HFSS相關(guān) 微波實(shí)驗(yàn)一 網(wǎng)絡(luò)分析儀

實(shí)驗(yàn)一網(wǎng)絡(luò)分析儀一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饩W(wǎng)絡(luò)分析儀的一般功能原理初步掌握AV3620矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用方法學(xué)會(huì)使用AV3620矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量二端口無(wú)源微波電路的S參數(shù)二實(shí)驗(yàn)原理1.AV3620矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的工作原理AV3620的信號(hào)源產(chǎn)生一測(cè)試信號(hào)，當(dāng)測(cè)試信號(hào)通過(guò)待測(cè)件時(shí)，一部分信號(hào)被反射，另一部分則被傳輸。圖1-1說(shuō)明了測(cè)試信號(hào)通過(guò)待測(cè)器件（DUT）后的響應(yīng)。反射信號(hào)源傳輸DUT圖1-1DUT對(duì)信號(hào)的響應(yīng)的響應(yīng)。反射信號(hào)源傳輸DUTAV3620型高性能射頻一體化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（以下簡(jiǎn)稱AV3620型矢網(wǎng)）用于測(cè)量器件和網(wǎng)絡(luò)的反射特性和傳輸特性，主要包括合成信號(hào)源、S參數(shù)測(cè)試裝置、幅相接收機(jī)和顯示部分。合成信號(hào)源產(chǎn)生30k?6GHz的信號(hào)，此信號(hào)與幅相接收機(jī)中心頻率實(shí)現(xiàn)同步掃描；S參數(shù)測(cè)試裝置用于分離被測(cè)件的入射信號(hào)R、反射信號(hào)A和傳輸信號(hào)B；幅相接收機(jī)將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率固定的中頻信號(hào)，為了真實(shí)測(cè)量出被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的幅度特性、相位特性，要求在頻率變換過(guò)程中，被測(cè)信號(hào)幅度信息和相位信息都不能丟失，因此必須采用系統(tǒng)鎖相技術(shù)；顯示部分將測(cè)量結(jié)果以各種形式顯示出來(lái)。其原理框圖如圖1-2所示:鎖相系統(tǒng)鎖相系統(tǒng)圖1-2AV3620型矢網(wǎng)整機(jī)原理框圖矢網(wǎng)內(nèi)置合成信號(hào)源產(chǎn)生30k?6GHz的信號(hào)，經(jīng)過(guò)S參數(shù)測(cè)試裝置分成兩路，一路作為參考信號(hào)R,另一路作為激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過(guò)被測(cè)件后產(chǎn)生反射信號(hào)A和傳輸信號(hào)B,由S參數(shù)測(cè)試裝置進(jìn)行分離，R、A、B三路射頻信號(hào)在幅相接收機(jī)中進(jìn)行下變頻，產(chǎn)生4kHz的中頻信號(hào)，由于采用系統(tǒng)鎖相技術(shù)，合成掃頻信號(hào)源和鎖相接收機(jī)同在一個(gè)鎖相環(huán)路中，共用同一時(shí)基，因此被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的幅度信息和相位信息包含在4kHz的中頻信號(hào)中，此中頻信號(hào)經(jīng)A/D變換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，嵌入式計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）從數(shù)字信號(hào)中提取被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的幅度信息和相位信息，通過(guò)比值運(yùn)算求出被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)，最后把測(cè)試結(jié)果以圖形或數(shù)據(jù)的形式顯示在液晶屏幕上。?合成信號(hào)源：由3?6GHzYI-G振蕩器、3.8GHz介質(zhì)振蕩器、源模塊組件、時(shí)鐘參考和小數(shù)環(huán)組成。?測(cè)試裝置：由定向耦合器和開關(guān)構(gòu)成，用于分離反射信號(hào)和入射信號(hào)。?接收機(jī)：由取樣/混頻器、中頻處理和數(shù)字信號(hào)處理等部分組成，用于信號(hào)的下變頻及中頻數(shù)字信號(hào)處理。?顯示：由圖形處理器、高亮度LCD顯示器、逆變器組成，用于字符和圖形的高亮度、高速顯示。

2.AV3620矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀簡(jiǎn)介2.1結(jié)構(gòu)特征本節(jié)將介紹AV3620一體化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的前面板和后面板的基本設(shè)置情況。圖1-3AV3620矢網(wǎng)前面板圖1.前面板a）LCD液晶顯示器（1）AV3620采用高亮度、8.4英寸LCD顯示器，能迅速、清晰地顯示測(cè)量曲線、數(shù)據(jù)、光標(biāo)、極限線、軟鍵菜單等。b）硬鍵（2）硬鍵即前面板按鍵，在文本中這些鍵由鍵名加【】來(lái)描述。如【Preset]c）通道鍵（3）該鍵區(qū)共有四個(gè)顯示通道按鍵，可以通過(guò)分別按下這四個(gè)鍵來(lái)選擇顯示通道。d）數(shù)字小鍵盤（4）數(shù)字小鍵盤可以用來(lái)鍵入具體數(shù)值，在結(jié)束數(shù)字輸入時(shí)可使用輸入鍵或軟鍵給數(shù)字選擇適當(dāng)?shù)膯挝?，同時(shí)也可使用前面板旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)參數(shù)值，或用“1”“I”步進(jìn)鍵來(lái)逐步地改變參數(shù)值。e）旋鈕鍵（5）該旋鈕為旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器，通過(guò)旋轉(zhuǎn)該旋鈕可以改變?cè)O(shè)置的參數(shù)。f）復(fù)位鍵（6）按下此鍵將使網(wǎng)絡(luò)儀復(fù)位到工廠復(fù)位狀態(tài)或已改動(dòng)并存儲(chǔ)過(guò)的用戶復(fù)位狀態(tài)。g）儀器狀態(tài)鍵區(qū)（7）儀器狀態(tài)鍵區(qū)共有五個(gè)按鍵，分別是System、Local、Copy、Save/Recall、Seq，能設(shè)定整機(jī)系統(tǒng)功能，包括儀器功能預(yù)置、保存/調(diào)用、硬拷貝輸出等等。h）返回鍵（8）按下該鍵將返回上一級(jí)命令菜單。i）軟鍵（9）軟鍵為8個(gè)空白鍵，列在網(wǎng)絡(luò)儀相對(duì)應(yīng)的屏幕邊上。在本文中，這些鍵用鍵名加［］來(lái)描述。如：［SWEEPTIME］。j）電源開關(guān)（10）k）軟盤驅(qū)動(dòng)器（11）2后面板圖1-4提供了后面板的外形圖，后面板主要提供外圍接口功能。11109S7

2.2性能指標(biāo)本節(jié)主要介紹AV3620一體化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的性能指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)。1頻率特性范圍AV3620A30kHz?3GHz準(zhǔn)確度±0.5ppm(25±5°C)2源功率功率范圍-85?+8dBm功率掃描范圍23dB功率準(zhǔn)確度±1.0dB3測(cè)試端口平均噪聲電平頻率范圍中頻帶寬平均噪聲電平300kHz?3.0GHz3kHzW-82dBm300kHz?3.0GHz10HzW-102dBm3.0GHz?6.0GHz10HzW-97dBm3.0GHz?6.0GHz3kHzW-77dBm4接收機(jī)損毀電平：26dBm或30VDC頻率范圍30kHz?300kHz300kHz頻率范圍30kHz?300kHz300kHz?1.3GHz1.3GHz?3GHz3?6GHz6全二端口校準(zhǔn)后系統(tǒng)指標(biāo)頻率范圍30kHz?300kHz300kHz?1.3GHz1.3GHz?3GHz3?6GHz頻率范圍30?16MHz16MHz?3GHz3GHz?6GHz動(dòng)態(tài)范圍90dB100dB95dB有效方向性50dB50dB47dB40dB有效源匹配45dB42dB36dB31dB有效負(fù)載匹配50dB50dB47dB40dB傳輸跟蹤±0.03dB±0.05dB±0.07dB±0.10dB反射跟蹤±0.03dB±0.05dB±0.07dB±0.10dB7顯示分辨力顯示幅度分辨力0.001dB/div顯示相位分辨力10m°/div顯示群延時(shí)分辨力0.01ps/div8顯示幅度范圍和顯示相位范圍最大顯示幅度范圍±500dB最大顯示相位范圍±180o9測(cè)量域AV3620射頻一體化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可在兩種域內(nèi)進(jìn)行測(cè)量：頻域和時(shí)域。10測(cè)量格式AV3620射頻一體化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有下列測(cè)量格式：a）笛卡爾坐標(biāo)：對(duì)數(shù)幅度、線性幅度、相位、群延遲、駐波比、復(fù)數(shù)參數(shù)實(shí)部和虛部。b）史密斯圓圖：對(duì)數(shù)幅度、線性幅度、阻抗R+jX或?qū)Ъ{G+jB。c）極坐標(biāo)：對(duì)數(shù)幅度、線性幅度、相位、實(shí)部和虛部。11顯示通道和參數(shù)AV3620射頻一體化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有四個(gè)可供選擇的通道:通道1、通道2、通道3和通道4，四個(gè)通道可同時(shí)顯示，既可疊加顯示，也可分開顯示。每一個(gè)通道可獨(dú)立顯示S11、S21、S12和S22四個(gè)基本S參數(shù)。12測(cè)量點(diǎn)數(shù)AV3620射頻一體化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀每次掃頻的測(cè)量點(diǎn)數(shù)有10種選擇:3、11、21、26、51、101、201、401、801和1601個(gè)點(diǎn)。在頻率列表方式下，測(cè)量點(diǎn)數(shù)在1到1601點(diǎn)內(nèi)任意選擇。13掃描模式AV3620射頻一體化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀有五種掃描模式：LINFREQ線性頻率模式；LOGFREQ對(duì)數(shù)頻率模式；LISTFREQ頻率列表模式；POWERSWEEP功率掃描模式；CWTIME點(diǎn)頻時(shí)間模式。14平均因子平均因子范圍：1?999。15平滑度平滑度為測(cè)量曲線寬度的0.05%到20%。三實(shí)驗(yàn)設(shè)備及裝置圖本實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀AV3620測(cè)試RF帶通濾波器的散射參數(shù)(S11>S12、S21、S22)來(lái)熟悉矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀AV3620的基本操作。連接圖如下，將網(wǎng)絡(luò)分析儀的1端口接到RF帶通濾波器的輸入端口，將RF帶通濾波器的輸出端口接到網(wǎng)絡(luò)分析儀的2端口。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟■初步運(yùn)用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀AV3620，熟悉各按鍵功能和使用方法■以RF帶通濾波器模塊為例，學(xué)會(huì)使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀AV3620測(cè)量微波電路的S參數(shù)。步驟一調(diào)用誤差校準(zhǔn)后的系統(tǒng)狀態(tài)按【Save/Recall】，光標(biāo)會(huì)停留在第1條狀態(tài)上，然后按軟鍵［Recallstatus］步驟二選擇測(cè)量參數(shù)設(shè)置頻率范圍：按【Start】【1000】【M/p】：設(shè)置起始頻率1000MHz。按【Stop】【1800】【M/p】：設(shè)置終止頻率1800MHz。設(shè)置源功率：按【Power】【-10】【X1】：將功率電平設(shè)置為-10dBm步驟三連接待測(cè)件測(cè)量5參數(shù)按照裝置圖連接待測(cè)器件；測(cè)量待測(cè)器件的S參數(shù)：按【Meas】［Tran:FWDS21(B/R)］：選擇正向傳輸測(cè)量S21。按【Marker］：調(diào)出可移動(dòng)光標(biāo)，光標(biāo)位置的讀數(shù)位于屏幕右上角。按【Format!［PHASE］：測(cè)量待測(cè)器件插入相位響應(yīng)，即S21的相位。按【Format1［LOGMAG］：選擇對(duì)數(shù)dB形式測(cè)量S21的幅值。按【ScaleRef】［AUTOSCALE］：設(shè)置測(cè)量比例尺，觀察數(shù)據(jù)軌跡。按【MarkerSearch】［SEARCH:MIN］：測(cè)量待測(cè)器件的正向插入損耗，讀出此時(shí)光標(biāo)的讀數(shù)，為待測(cè)器件的最小正向插入損耗。按【MarkerSearch][SEARCH:MAX]：測(cè)量待測(cè)器件的正向插入損耗，讀出此時(shí)光標(biāo)的讀數(shù)，為待測(cè)器件的最大正向插入損耗。按【Meas】[Tran:REVS12(B/R)]：選擇反向傳輸測(cè)量。觀察此時(shí)的曲線與S21曲線的關(guān)系。按【MarkerSearch][SEARCH:MIN]：測(cè)量待測(cè)器件的反向插入損耗，讀出此時(shí)的讀數(shù)，為待測(cè)器件的最小反向插入損耗。觀察與最小正向插入損耗的關(guān)系按【MarkerSearch】[SEARCH:MAX]:測(cè)量待測(cè)器件的反向插入損耗，讀出此時(shí)讀數(shù)，為待測(cè)器件的最大反向插入損耗。觀察與最大正向插入損耗的關(guān)系按【Meas][Refl:FWDS11(A/R)]：選擇正向反射測(cè)量S11。按【Format][LOGMAG]：選擇對(duì)數(shù)dB形式測(cè)量S11的幅值。按【Format][SWR]：選擇以駐波比形式測(cè)量S11的幅值。按【Format】[SMITHCHART]：選擇以SMITH圓圖的形式測(cè)量S11。按【Meas][Refl:FWDS22(A/R)]：選擇正向反射測(cè)量S22。按【Format][LOGMAG]：選擇對(duì)數(shù)dB形式測(cè)量S22的幅值。按【Format][SWR]：選擇以駐波比形式測(cè)量S22的幅值。按【Format][SMITHCHART]：選擇以SMITH圓圖的形式測(cè)量S22。步驟四設(shè)置顯示方式在同一圖形上同時(shí)觀察兩個(gè)通道：按【Display][DUAL|QUADSETUP]，設(shè)置[DUALCHANonOFF]為ON：同時(shí)觀察通道1和通道2。按【Chan1]選擇控制1通道，這時(shí)可以設(shè)置1通道的測(cè)量參數(shù)。按【Chan2]選擇控制2通道，這時(shí)可以設(shè)置2通道的測(cè)量參數(shù)。在兩個(gè)圖形上同時(shí)觀察兩個(gè)通道：按【Display][DUAL|QUADSETUP][SPLITDISP]為2X：屏幕上半部分顯示通道1，下半部分顯示通道2。默認(rèn)在通道1上測(cè)S11，在通道2上測(cè)S21。按【Chan1]選擇控制1通道，這時(shí)可以設(shè)置1通道的測(cè)量參數(shù)。按【Chan2]選擇控制2通道，這時(shí)可以設(shè)置2通道的測(cè)量參數(shù)。

四個(gè)通道同時(shí)顯示：利用4參數(shù)顯示軟鍵［4PARAMDISPLAYS］可以提供一個(gè)設(shè)置四參數(shù)顯示的快速方法。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS]會(huì)出現(xiàn)以下顯示:SETUPA4-PARAMETERSHORTCUTKEYSSETUPCSETUPBSETUPCat.iuruS12S21SETUPA4-PARAMETERSHORTCUTKEYSSETUPCSETUPBSETUPCat.iuruS12S21SETUPESETUPFTUTORIAL然后通過(guò)選擇［SETUPA］?［SETUPF］中的一項(xiàng)，來(lái)得到所需的顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到A顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到B顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到C顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到D顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到E顯示方式。按【Display】[DUAL|QUADSETUP][4PARAMDISPLAYS][SETUP：得到F顯示方式。步驟五設(shè)置光標(biāo)的使用[Marker】鍵在屏幕上顯示了一個(gè)可動(dòng)的激活的光標(biāo)，它對(duì)每條通道的一系列菜單進(jìn)行訪問(wèn)，對(duì)于一個(gè)通道最多可控制5個(gè)顯示光標(biāo)。用光標(biāo)可獲得測(cè)量值讀數(shù)。按【Marker][1]:顯示光標(biāo)1,再按[2]、[3]、[4]、[5]：顯示光標(biāo)2、3、4、5,每個(gè)光標(biāo)對(duì)應(yīng)的讀數(shù)位于圖形右上方。