網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能

Agilent

系列

網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第1頁(yè)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試基本概念網(wǎng)絡(luò)分析儀工作原理誤差和校準(zhǔn)ENAPNA網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第2頁(yè)雙功器LOLC濾波器功分器TXIFLC濾波器耦合器隔離器平衡/非平衡轉(zhuǎn)換混頻器LNA放大器SAW濾波器SAW濾波器天線射頻前端模塊系統(tǒng)組成及器件功效平衡/非平衡轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第3頁(yè)射頻信號(hào)在器件中傳輸

Lightwave入射反射透射

RF/MW網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第4頁(yè)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試要討論問(wèn)題器件性能描述:傳輸特征;反射特征器件傳輸特征/反射特征指標(biāo)定義?

Gain,Phase,GroupdelayVSWR,,,Impedance

影響器件傳輸/反射特征原因?

工作頻率信號(hào)功率

網(wǎng)絡(luò)分析儀表顯示結(jié)果

反射特征

傳輸特征工作頻率;信號(hào)功率網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第5頁(yè)反射特征參數(shù)定義:￥

dB全匹配(ZL=Zo)rRLVSWR01全反射

(ZL=開(kāi)路,短路)0dB1￥VoltageStandingWaveRatio=ZL-ZOZL+OZ=V反射V輸入=rFG=rG=-20log(r),VSWR=EmaxEmin=1+r1-rEmaxEmin駐波比反射系數(shù)(電壓比值)反射損耗(功率比值)Z0:傳輸線特征阻抗Z1:傳輸線終端負(fù)載傳輸信號(hào)包絡(luò)網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第6頁(yè)史密斯圓圖(SmithChart)對(duì)阻抗和反射描述￥?0+R+jX-jXRectilinearimpedanceplane.-90o0o180o+-.2.4.6.81.090o￥0等電抗圓等電阻圓SmithChart圓圖上一點(diǎn)位置反應(yīng)對(duì)應(yīng)阻抗(R+jx)和反射(模和相位)等反射系數(shù)圓半徑:反射大小相角:反射相位GLZ=0=±180O1(短路點(diǎn))Z=

L=0O1G(開(kāi)路點(diǎn))Z=ZoL=0G大電阻區(qū)小電阻區(qū)電感區(qū)電容區(qū)Z=R+jx網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第7頁(yè)反射特征說(shuō)明RL/RSRSRLRL=RS:負(fù)載上最大功率傳輸

Zs=R+

jXZL

=Zs*=R-

jX對(duì)于復(fù)阻抗:功率最大傳輸效率條件:

ZL=ZS*

(共軛匹配)RL/RS00.20.40.60.811.2012345678910LoadPower(normalized)網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第8頁(yè)傳輸特征V傳輸V輸入傳輸系數(shù)=T=VTransmittedVIncident=tDfDUT增益(dB)=20LogVTransVInc=20logt插入損耗(dB)=-20LogVTransVInc=-20logt網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第9頁(yè)線性器件與非線性器件線性特征:

輸入信號(hào)與輸出信號(hào)同頻率輸出信號(hào)幅度和相位會(huì)發(fā)生改變TimeAtoFrequencyf1TimeSin360*f*t°FrequencyAphaseshift=to*360*f°1fDUT

A*Sin360*f(t-t)°°輸入輸出TimeFrequency非線性特征:

輸入/輸出信號(hào)不一樣頻率產(chǎn)生新頻率成份f1網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第10頁(yè)滿足波形不失真線性系統(tǒng)條件

系統(tǒng)頻率帶寬內(nèi)幅頻特征為常量MagnitudePhaseFrequencyFrequency幅度/頻率特征要求相位/頻率特征要求系統(tǒng)頻率帶寬內(nèi)相頻特征為線性V=af(t-to)輸出V=f(t)輸入DUT網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第11頁(yè)對(duì)系統(tǒng)相位特征描述

網(wǎng)絡(luò)分析儀相位賠償+=Frequency(Electricaldelay)Frequency器件相頻特征器件相位非線性Phase1/DivoPhase45/DivoFrequency應(yīng)用:

測(cè)量器件相位特征難于定量分析相位特征線性應(yīng)用:

便于對(duì)相位特征線性分析網(wǎng)絡(luò)分析儀相位賠償處理功效：

電延遲功效(Electricaldelay）:經(jīng)過(guò)時(shí)間賠償消除被測(cè)件相頻特征中線性部分

相位偏移（Phaseoffset):被測(cè)件相位特征中加入固定偏置端口延伸（PortExtension)：測(cè)試儀表端口電延時(shí)賠償網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第12頁(yè)群時(shí)延GroupDelay(GD)inradiansinradians/secindegreesfinHertz(w=2pf)fwfGroupDelay(t)g=-dfdw=-1360odfdf*Frequency群時(shí)延抖動(dòng)平均時(shí)延totg

網(wǎng)絡(luò)分析儀經(jīng)過(guò)測(cè)試相/頻特征得到器件延遲性能GD抖動(dòng)反應(yīng)器件相位特征線性GD平均值反應(yīng)器件平均時(shí)延PhasefDfFrequencyDwwaperture網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第13頁(yè)P(yáng)hasePhaseGroupDelayGroupDelay-dfdw-dfdwffff經(jīng)過(guò)群時(shí)延指標(biāo)反應(yīng)器件相位線性相位抖動(dòng)相同群延時(shí)不一樣網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第14頁(yè)完整器件指標(biāo)描述TransmittedIncident傳輸特征增益S參數(shù)S21,S12群延時(shí)Delay傳輸系數(shù)相位PhaseReflectedIncident反射特征SWRS參數(shù)S11,S22反射系數(shù)阻抗R+jX,G+jB反射損耗

G,rT,t輸入反射輸出RBAAR=BR=網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第15頁(yè)S參數(shù)定義

S11=ReflectedIncident=b1a1a2=0S21=TransmittedIncident=b2a1a2=0S22=ReflectedIncident=b2a2a1=0S12=TransmittedIncident=b1a2a1=0輸入傳輸S21S11反射b1a1b2Z0Loada2=0DUT正向輸入傳輸S12S22反射b2a2ba1=0DUTZ0Load反向1S-parameters電壓線性值定義網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第16頁(yè)器件非線性失真

NonlinearNetworks

器件飽和,串?dāng)_,交調(diào)等非線性過(guò)程造成傳輸信號(hào)波形失真FrequencyFrequencyTimeTime輸入信號(hào)輸出信號(hào)網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第17頁(yè)CH1S211ogMAG1dB/REF32dB30.991dB12.3dBmC2IFBW3kHzSWP420msecSTART5dBmCW902MHzSTOP15dBm1dBcompressionpoint:

輸入功率增加造成器件增益下降1dB相對(duì)測(cè)試輸出1dB壓縮點(diǎn)(絕對(duì)測(cè)試)器件功率動(dòng)態(tài)范圍:

輸入1dB壓縮點(diǎn)測(cè)試功率測(cè)試頻率01dB輸入1dB壓縮點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第18頁(yè)器件功率動(dòng)態(tài)范圍:

輸出1dB壓縮點(diǎn)飽和工作電平輸出信號(hào)功率(dBm)輸入信號(hào)功率(dBm)壓縮工作區(qū)線性工作區(qū) (slope=small-signalgain)1dB網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第19頁(yè)AM/PM轉(zhuǎn)換對(duì)系統(tǒng)影響AmplitudeTimeAM(dB)PM(deg)Mag(AMin)TestStimulusAmplitudeTimeAM(dB)PM(deg)Mag(AMout)Mag(PMout)OutputResponseAM-PMConversion=Mag(PMout)Mag(AMin)(deg/dB)DUTPowersweepIQAMtoPMconversioncancausebiterrors輸入功率對(duì)器件相位特征影響網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第20頁(yè)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試基本概念網(wǎng)絡(luò)分析儀工作原理誤差和校準(zhǔn)ENAPNA網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第21頁(yè)網(wǎng)絡(luò)分析儀組成框圖Port2功率分配/開(kāi)關(guān)源R1APort1R2B衰減器衰減器測(cè)量接收機(jī)參考接收機(jī)參考接收機(jī)反射信號(hào)(A)傳輸信號(hào)(B)輸入信號(hào)輸出信號(hào)DUT網(wǎng)絡(luò)分析儀組成?信號(hào)源?信號(hào)分離裝置?接收機(jī)?處理顯示單元網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第22頁(yè)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試信號(hào)流程RAB輸入源LO源RFN*LO+/-IF反射傳輸輸入?yún)⒖夹盘?hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)BR:被測(cè)件正向傳輸特征AR:被測(cè)件輸入端反射特征網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第23頁(yè)信號(hào)源提供被測(cè)件激勵(lì)信號(hào)具備頻率和功率掃描功效合成源實(shí)現(xiàn)頻率合成源端口穩(wěn)定點(diǎn)頻輸出:span=0Hz,maxsweeptimeALCALCDriverALC檢測(cè)衰減器源ALC=自動(dòng)電平控制(automaticlevelcontrol)源功率控制源功率控制部分=ALC:小范圍功率調(diào)整,功率掃描+衰減器:大范圍功率調(diào)整Range1Range2Range3….網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第24頁(yè)信號(hào)分離裝置功分器提供參考信號(hào)寬頻率覆蓋6dB50W50W6dB定向耦合器電橋方向性低插入損耗MainsignalCoupledsignalRECEIVER/DETECTORPROCESSOR/DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT(R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT

定向耦合器連接端點(diǎn):反射特征測(cè)試點(diǎn)TestPortDetector網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第25頁(yè)Directivity方向性反應(yīng)定向耦合器分離兩個(gè)相反傳輸方向信號(hào)能力.被測(cè)件端口(入射信號(hào)泄漏)(被測(cè)件反射方向)定向耦合器輸入方向反射方向定向耦合器用于器件反射性能測(cè)試(定向耦合器輸入端)DataMaxAddinPhaseDeviceDirectivityReturnLossFrequency03060DUTRL=40dBCancelData?0DeviceDirectivityData=VectorSumDirectivityDeviceDataMin被測(cè)件反射信號(hào)與定向耦合器泄漏輸入信號(hào)在接收機(jī)端矢量疊加影響測(cè)試精度網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第26頁(yè)接收機(jī)類型TunedReceiverScalarbroadband(nophaseinformation)Vector(magnitudeandphase)DiodeDCACRFIFFilterIF=FLOFRF±RFLOADC/DSPRECEIVER/DETECTORPROCESSOR/DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT(R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第27頁(yè)高靈敏度接收機(jī)ENA采取混頻方式接收機(jī)接收機(jī)噪聲電平與其接收帶寬相關(guān)網(wǎng)絡(luò)分析儀要求大測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍對(duì)被測(cè)件輸出雜波/諧波有抑制作用接收機(jī)帶寬在測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍和測(cè)試速度間折衷300kHz8.5GHz調(diào)諧接收機(jī)特點(diǎn)混頻器前端ADC/DSP幅度+相位信息網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第28頁(yè)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍接收機(jī)帶寬:10Hz接收機(jī)帶寬:70kHz-100dB接收機(jī)噪聲電平高，網(wǎng)絡(luò)分析測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍小接收機(jī)噪聲電平小,網(wǎng)絡(luò)分析測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍大網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第29頁(yè)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍和測(cè)試精度phaseerrormagnerror+-網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試精度與測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍關(guān)系網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第30頁(yè)T/RvsS-ParameterTestSetsRFalwayscomesoutport1port2isalwaysreceiverresponse,one-portcalavailableRFcomesoutport1orport2forwardandreversemeasurementstwo-portcalibrationpossibleTransmission/ReflectionTestSetPort1Port2SourceBRADUTFwdPort1Port2TransferswitchSourceBRAS-ParameterTestSetDUTFwdRev網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第31頁(yè)顯示處理單元RECEIVER/DETECTORPROCESSOR/DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT(R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT標(biāo)識(shí)(marker)讀取測(cè)試結(jié)果極限判斷(limitlines)顯示百分比和標(biāo)識(shí)文件處理………..網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第32頁(yè)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試基本概念網(wǎng)絡(luò)分析儀工作原理誤差和校準(zhǔn)ENAPNA網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第33頁(yè)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量誤差系統(tǒng)誤差因?yàn)闇y(cè)試儀表原理或測(cè)試設(shè)備引發(fā)改變有規(guī)律能夠被定量描述可經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)消除隨機(jī)誤差隨時(shí)間隨機(jī)改變不能經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)消除引發(fā)隨機(jī)誤差原因:設(shè)備噪聲開(kāi)關(guān)重復(fù)性連接器重復(fù)性飄移誤差校準(zhǔn)后儀表性能改變主要由溫度改變?cè)斐山?jīng)過(guò)定時(shí)計(jì)量消除被測(cè)件性能測(cè)試數(shù)據(jù)系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差飄移誤差網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第34頁(yè)反射參數(shù)測(cè)試誤差分析AB源失配負(fù)載失配串?dāng)_方向性誤差DUT頻率響應(yīng)誤差反射跟蹤誤差傳輸跟蹤誤差R單端口共6項(xiàng)誤差雙端口共12項(xiàng)誤差反射信號(hào)A接收機(jī)信號(hào)=被測(cè)件反射信號(hào)+誤差信號(hào)網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第35頁(yè)

頻響校準(zhǔn)(response校準(zhǔn))=歸一化處理(normalization)

簡(jiǎn)單只能消除跟蹤誤差(頻響誤差)相當(dāng)于歸一化處理(Datamem,Data/mem)矢量校準(zhǔn)需要測(cè)試更多校準(zhǔn)件可消除更多誤差項(xiàng)目要求矢量測(cè)試能力S11MS11ASHORTOPENLOADthruthru校準(zhǔn)基本分類網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第36頁(yè)校準(zhǔn)概念校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀誤差過(guò)程

測(cè)量參數(shù)已知標(biāo)準(zhǔn)件,得到誤差項(xiàng)將測(cè)試結(jié)果中誤差項(xiàng)成份消除反射測(cè)試

存在三項(xiàng)誤差:方向性,源失配,反射通道頻率響應(yīng)頻響校準(zhǔn)(推薦標(biāo)準(zhǔn)件:short)消除頻響誤差1-port單端校準(zhǔn)消除3項(xiàng)誤差

反射傳輸測(cè)試

存在12項(xiàng)誤差頻響校準(zhǔn)(校準(zhǔn)件:through)消除頻響誤差full2port雙端口校準(zhǔn)消除12項(xiàng)誤差calkit:定義校準(zhǔn)件數(shù)據(jù)definitionfile用戶可定義校準(zhǔn)件:校準(zhǔn)件定義必須和實(shí)際校準(zhǔn)件相符SHORTOPENLOAD網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第37頁(yè)ENA支持校準(zhǔn)件方式電子校準(zhǔn)件(Ecal)機(jī)械校準(zhǔn)件校準(zhǔn)件屢次連接Shorts,Open,Loads,Thru單次連接；多端口校準(zhǔn)SingleConnection網(wǎng)絡(luò)分析儀及系統(tǒng)組成和器件功能第38頁(yè)不一樣校準(zhǔn)方法總結(jié)

不校準(zhǔn)2.頻響校準(zhǔn)