矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀基礎(chǔ).ppt

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀基礎(chǔ),2,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸線理論線形和非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)校準時域,內(nèi)容,3,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò),引言2端口S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)簡介反射和傳輸,4,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)：引言,網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò)不是計算機網(wǎng)絡(luò)，指的是電子器件拓撲網(wǎng)絡(luò)矢量不是數(shù)字調(diào)制中的矢量(I/Q)，是指信號具有幅度和相位矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀多半是用來進行器件測量,5,傳輸能量,入射能量,傳輸,增益/損耗,S-參數(shù),S21,S12,群延遲,傳輸,系數(shù),插入,相位,反射,SWR,S-參數(shù),S11,S22,反射,系數(shù)t,阻抗感抗,R+jX,G+jB,回波,損耗,G,r,T,t,入射能量,反射能量,傳輸能量,R,B,A,B,R,=,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)：二端口網(wǎng)絡(luò),DUT,6,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)：二端口網(wǎng)絡(luò)S參數(shù),b1=S11xa1+S12xa2,b2=S22xa2+S21xa1,7,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)：二端口網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)傳輸,增益(dB或V)插入損耗(dB或V)插入相位(度)實部和虛部(R+jI)電長度(m)電延遲(s)線性相位的偏移(度)群延遲(s),8,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)：二端口網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)反射,回波損耗(dB)SWR阻抗(R+jX)反射系數(shù)距離(時域）(傅里葉變換),9,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸線理論線形和非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)校準時域,內(nèi)容,10,傳輸線理論：傳輸線類型,電纜同軸電纜雙絞線微帶線微帶共面波導(dǎo),11,傳輸線理論：傳輸線,理想的傳輸線(終端連接Zo),傳輸線終端連接負載，無反射信號，相當(dāng)于無限長的傳輸線。,Vinc,Vref=0!(所有入射功率都被負載吸收),Zo=傳輸線的特性阻抗,ZL=Zo,Zs=Zo,12,傳輸線理論：駐波比,VSWR,來自激勵源的電壓=Vi,低頻,反射信號電壓=Vr,中頻,高頻,阻抗不匹配,不是50Ohms,最大電壓值和最小電壓值之比VSWR=Emax/Emin=(1+r)/(1-r)反射系數(shù)：G=Vr/Vi;r=1G1,反射系數(shù)和阻抗的計算G=(ZL-Zo)/(ZL+Zo),13,傳輸線理論：回波損耗,回波損耗,來自信號源的功率=Pi,反射正比于阻抗匹配,阻抗不匹配,不是50Ohms,回波損耗RL=-20Lg（r）反射系數(shù)按電壓表示：G=Vr/Vir=1G1,Pi,Pr,14,傳輸線理論：反射參數(shù),15,史密斯圓圖為阻抗平面圖畫在極坐標圓圖上,.,.2,.4,.6,.8,1.0,極坐標圓圖,Z=Zo,L,=,0,G,常熟X,常熟R,史密斯圓圖,傳輸線理論：史密斯圓圖,16,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸線理論線形和非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)校準時域,內(nèi)容,17,線性表現(xiàn)：輸入和輸出信號相同輸出頻率只在幅度和相位變化,頻率,DUT,輸入,輸出,非線性表現(xiàn)：輸出信號發(fā)生畸變輸出信號有附加信號,線性和非線性,18,幅度不變在指定的帶寬內(nèi),幅度,相位,頻率,頻率,相位不變在指定的帶寬內(nèi),線性和非線性：線性網(wǎng)絡(luò)無失真?zhèn)鬏?19,線性和非線性：電子延遲,使用電子延遲(參考面延長)去除線性相位延遲示例：信號經(jīng)過濾波器后的相位變化,加入電子延遲長度,=,+,頻率,頻率,相位響應(yīng),相位偏移,頻率,20,線性和非線性：群延遲,群延遲波動表示相位失真平均延遲是電子延遲跨度對測量的影響非常重要跨度越窄，分辨率越小，但曲線噪聲越大跨度越寬，分辨率越差，但曲線噪聲很小,頻率,群延遲波動,t,o,相位,P,DP,頻率,DF跨度,F,21,線性和非線性：為什么測量群延遲？,相位波動相同但群延遲不同,22,線性和非線性：有無失真網(wǎng)絡(luò)是否線性的標準,飽和、臨界、交調(diào)、以及其他非線性效應(yīng)引起的信號失真對系統(tǒng)的影響取絕于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和失真類型和總量,23,線性和非線性：非線性描述,常見的VNA非線性測量：增益壓縮點AM/PM諧波交調(diào)產(chǎn)物和截點,24,線性和非線性：非線性描述什么是增益壓縮?,放大器的增益為有限的在某些點，放大器成為非線性通常P1dB作為放大器的增益壓縮點,25,線性和非線性：1dB壓縮點測試方法,頻率掃描增益壓縮測量功率掃描增益壓縮測量單頻率點多頻率點增益壓縮測量精度討論：功率測量是絕對測量，不是相對測量沒有進行矢量校準源和負載匹配誤差沒有校準結(jié)論：必須用功率計校準VNA,26,線性和非線性：AM/PM測量,AM/PM測量功率掃描測量下的一種測量反映的是幅度調(diào)制產(chǎn)生的相位調(diào)制或頻率變化的相位偏移,27,線性和非線性：多頻率點功率掃描壓縮測量,功率掃描測量自動測試多達10個CW頻率點功率掃描增益壓縮測量可和功率計測量同樣精確,28,線性和非線性：什么是交調(diào)失真IMD?,兩個頻率相差不大的信號進入系統(tǒng)產(chǎn)生的一種非線性失真多見于有源器件無源器件也有，但電平很低交調(diào)產(chǎn)物三階、五階、七階、九階交調(diào)失真討論失真產(chǎn)物信號有可能干擾其它有用信號失真產(chǎn)物信號造成系統(tǒng)的能源損耗,29,線性和非線性：什么是三階截點TOI,截點是推算假定放大器無壓縮和交調(diào)失真產(chǎn)物的交叉點三階截點計算PTONE1=PTONE2PTONE1+/2(2/2)PTONE1+(PTONE1-PUPPER)/2(3*PTONE1-PUPPERIMD)/2UpperTone(3*PTONE1-PUPPERIMD)/2(3*0dBm-42.120dB)/2+21.06dBmLowerTone(3*PTONE2-PLOWERIMD)/2(3*0dBm-41.927dB)/2+20.96dBm,30,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸線理論線形和非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)校準時域,內(nèi)容,31,網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：VNA的基本組成,三個主要部分:系統(tǒng)信號源測試座信號測量器件下變頻處理將RF到IF網(wǎng)絡(luò)分析儀前面板，顯示和存儲器分析IF的數(shù)字和模擬硬件操作軟件,32,網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：VNA的工作原理,每個接收通道都通過線性頻率變換保留了幅度和相位信息,33,網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：VNA接收機技術(shù),頻率轉(zhuǎn)換幅度和相位測量靈敏度高大動態(tài)范圍（IF帶寬、平均)諧波抑制低噪聲,34,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸線理論線形和非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)校準時域,內(nèi)容,35,誤差分析及其修正校準方法不定量計算,校準：內(nèi)容,36,校準：隨機誤差,隨時間變化不可預(yù)見因此不可校準儀器內(nèi)的噪聲、開關(guān)重復(fù)性測試電纜和接頭的重復(fù)性環(huán)境溫度漂移變化頻率和相位的漂移變化,37,校準：系統(tǒng)誤差,6個正向和6個反向構(gòu)成12項誤差,38,校準：誤差修正類型,歸一化修正頻率響應(yīng)方法：曲線存儲加運算（/）優(yōu)點：方便簡單；缺點：誤差大矢量誤差修正可將全部或部分系統(tǒng)誤差去除方法：測量多個標準，解誤差方程優(yōu)點：精確；缺點：復(fù)雜全部12項（Full12-Term）S11,S21,S12,S22單向（1Path,2Port）S21或S11&S22,39,校準：單端口矢量誤差校準,只有3個誤差修正項：源失配、方向性、反射頻響分別測量3個標準，得到3個方程，解出3個誤差修正項,40,校準：全雙端口12項矢量誤差校準,有全部12個誤差修正項,41,校準：全雙端口12項矢量誤差校準,42,校準：誤差和校準方法比較,無校準頻響校準單端口校準全雙端口校準,無誤差修正誤差太大無實用價值,方便容易對精度要求不高去除的誤差項傳輸頻響,僅用于反射測量對雙端口器件，需要有高精度的終端負載去除的誤差項：方向性源匹配反射頻響,最高精度去除的誤差項：方向性源、負載匹配反射、傳輸頻響隔離度,DUT,DUT,DUT,DUT,單方向雙端口校準,單端口和直通2種校準合并注意：沒有負載匹配誤差修正,43,我們怎么知道這是一個好的校準?,對接測量?最常用、簡單易行用已知器件檢查，以確保校準良好定期檢查校準（計量）,44,校準：誤差分析,測量誤差示例濾波器測量反射測量不定量:-20*log(.158+.100+.010)=11.4dB(-4.6dB)-20*log(.158-.100-.010)=26.4dB(+10.4dB)注意：計算中需要轉(zhuǎn)換所有dB值到線性值,負載匹配18dB(.126),.158,(.891)(.126)(.891)=.100,VNA,45,S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)傳輸線理論線形和非線性網(wǎng)絡(luò)分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)校準時域,內(nèi)容,46,時域測量時域門時域分析應(yīng)用討論,時域：內(nèi)容,47,時域：引言,域時域：幅度和時間的關(guān)系-示波器x(t)=F-1Xf(f)=Xf(f)ej2ftdf（反傅立葉變換）頻域：幅度和頻率的關(guān)系-頻譜分析儀、VNAXf(f)=Fx(t)=x(t)e-j2ftdt（傅立葉變換）,-,48,時域：引言,對頻域數(shù)據(jù)進行傅立葉反變換：h(t)=-H(f).ej.2.ftdf對于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀頻率域的掃描測量，經(jīng)過傅立葉反變換后可以得到時域上的脈沖信號VNA時域測量就是將頻域通過付立葉反變換測量得到阻抗的不連續(xù)性Sitemaster的DTF（DistantToFault）功能也是VNA時域測量的一部分功能,49,時域：時域中的“門”功能,“門”實際上是時域測量中加濾波器可以同時進行加“門”和“門外”時域測量時域的加“門”和“門外”變換到頻域測量,50,時域：時域中的“門”功能電纜和連接器測量,51,時域：時域中的“門”功能電纜和連接器測量,52,時域：時域中的“門”功能電纜和連接器測量,53,時域：時域中的“門”功能電纜和連接器測量,54,時域：時域中的“門”功能濾波器測量,射頻輸出,射頻輸入,3次傳播,主波,泄漏,Gate,聲表面波濾波器測量門功能,55,時域：濾波器測量,諧振腔濾波器測量時域的諧振點調(diào)試,時域,頻域,56,時域：上升時間測量示例,57,請?zhí)釂枺?58,謝謝各位！,