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网络分析仪 的基本原理

日期:2020-06-05 10:56
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摘要:

      网络碳硫分析仪仪是一种强大的工具,如果使用得当,可以达到很高的精度。
它还被广泛应用于许多行业都是必不可少的,特别是在量测无线电频率(RF)线性特性的组件和设备是非常有用的。
现代网络碳硫分析仪仪也可以应用到更多
特定的场合,例如,信号源完整性和材料量测。
作为该行业的**PXIe PXI网络碳硫分析仪仪- NI - 5630,你可以摆脱高成本的传统网络碳硫分析仪仪和有限的面积大,容易网络碳硫分析仪仪是用于设计验证和测试的生产线。
网络碳硫分析仪仪的发展
你可以使用矢量网络碳硫分析仪仪NIPXIe - 5630量测设备尺寸,阶段和阻抗。
由于常见的网络碳硫分析仪仪是一种封闭的刺激响应系统,可以实现伟大的精度量测射频特性。
当然,完全理解网络碳硫分析仪仪的基本原理、*大受益于网络碳硫分析仪仪对你是非常重要的。
矢量网络碳硫分析仪仪在过去的十年里,因为它的低成本和高效率的制造技术,流行的比标量网络碳硫分析仪仪。
尽管网络碳硫分析仪理论已经存在了几十年,但直到1980年代初期第单个现代独立桌面碳硫分析仪仪。
在此之前,网络碳硫分析仪仪庞大而复杂,由许多仪器和外部设备,和功能的局限性。
倪的推出又单个里程碑PXIe - 5630网络碳硫分析仪仪的发展,给出了矢量网络碳硫分析仪功能成功灵活,PXI模块化仪器定义的软件平台。
通常,我们需要大量的量测实践,实现**的量测参数值值的幅值和相位,避免重大错误。
因为误差可以忽略。
作为一种复杂的设备和网络碳硫分析仪仪量测微小的错误。
网络碳硫分析仪理论
网络是单个词用高频率,有许多种类的现代定义。
网络碳硫分析仪而言,网络是指一组内部相关电子元器件。
单个网络碳硫分析仪仪的功能是量化两个射频组件之间的阻抗不匹配,*大化功率效率和信号源完整性。
当射频信号源通过单个组件到另单个,总是会有一部分信号源反射,另一部分是传播,类似于图2所示。
图2。
使用光来模拟网络碳硫分析仪是单个基本原则,这就像光源光变成单个光学器件,如透镜。
其中,镜头是类似于电子网络。
部分根据属性的透镜,光就会被反射回光源,另一部分光传送过去。
根据能量守恒定律,能量的反射信号源和信号源传输和等于原信号源或能量的输入信号源。
在这种情况下,由于热损失通常是微不足道的,所以被忽视。
我们可以定义参数值值的反射系数(G),它是单个矢量的振幅和相位,代表反射光占总数的比例(输入)光。
同时,定义了传输系数(T)代表的光传输矢量的入射光。
图3示意两个参数值值。
通过反射系数和透射系数,你可以更深入地了解被测装置(DUT)性能。
背光源的类比,如果DUT是一面镜子,你会想要得到高反射系数。
如果DUT是单个镜头,你会想要得到高透射系数。
和高利息DE太阳镜可能与反射和透射特性在同一时间。
电子网络量测方法类似于量测光学设备。
网络碳硫分析仪仪来产生单个正弦信号源,通常是单个扫频信号源。
DUT的回应,事件信号源传输和反射。
强度的传输和反射信号源通常变化频率的信号源。
DUT响应传入的信号源是性能和表征系统DUT特性阻抗不连续。
带通滤波器频带,例如,具有很高的反射系数、透射系数远高于。
如果DUT稍微偏离特性阻抗会引起阻抗失配,产生额外的意想不到的响应信号源。
我们的目标是建立单个**的量测方法,量测DUT的回应,同时*小化或消除不确定性。
网络碳硫分析仪仪量测方法
反射系数(G)和透射系数(T),分别对应于输入信号源传输和反射信号源的比例。
图3示意两个向量。
现代网络碳硫分析仪基于散射参数值值扩展这个想法或S参数值值。

图3。
(T)的透射系数和反射系数(G)是单个复杂的矢量S -参数值值,他们代表了比两个射频信号源。
S -参数值值包含振幅和相位,在笛卡尔形式的真实和虚拟。
S -表示在年代坐标系参数值值,x代表dut的输出量测。
图4显示了DUT输入终端射频信号源的激励。
图4示意单个简单的二端口的设备,它可以被称作射频滤波器,衰减器或放大器。

图4。
简单的双端口年代单个参数值值表示的设备
SSL l反射能量被定义为端口的端口1入射信号源的比例S21被定义为能量传输到DUT端口2端口l的比例传入信号源。
SSL和参数值值S21年代单个参数值值对于前者,这是由于入射信号源从射频源端口1。
因为从端口2事件信号源,S22为端口2反射能量比的端口2事故信号源、速度12传输到DUT端口1能量占的比例传入信号源端口2。
他们是反向S参数值值。
你可以是单个参数值值基于多个端口或N S扩展这个概念。
射频环行器,例如,功率分配器、耦合器是三个港口设备。
您可以使用类似于双端口的碳硫分析仪方法量测和计算的参数值值,如S13 S33 S32,,。
SSL,S22,S33下标数字一致的S参数值值,如反射信号源,并表征速度12 S32,S21和S13下标数字不一致的S参数值值,如表征传输信号源。
此外,单个参数值值S广场端口数等于总数量的设备,以完整的描述射频特性的设备。
年代的单个参数值值表征传输,如S21,类似于增益、插入损耗、衰减和其他常见的术语。
表征反射的S参数值值,如SSL,对应于电压驻波比模式(电压驻波比),回波损耗,或反射系数。
年代的单个参数值值,但也有其他的优势。
他们被广泛认可并应用于现代无线电频率量测。
你可以很容易地将单个参数值值S H,Z,或其他参数值值。
你也可以到多个设备S参数值值的级联、表征的射频特性的复合系统。
,更重要的是,表达比S参数值值。
所以,你不需要设置源输入功率的**值。
DUT的响应将反映这一事件信号源任何微小的差异,但具有比传输信号源或信号源的比值反映相对于入射,差别会。
网络碳硫分析仪仪的结构
可以分为标量网络碳硫分析仪仪(只包含振幅信息)和矢量(包括振幅和相位信息两个碳硫分析仪仪。
标量德图德碳硫分析仪仪,一旦由于其结构简单,成本低,广泛使用。
矢量碳硫分析仪仪可以提供单个更好的纠错和更复杂的量测能力。
与技术的进步,集成和计算效率,降低成本,使用矢量网络碳硫分析仪仪是越来越流行。
网络碳硫分析仪仪有四个基本功能模块,如图5所示。

信号源来源,用于制造这起事件信号源,同时支持连续扫描的离散频率点,并可以调整的权力。
信号源源通过饲料到DUT输入信号源分离模块、信号源隔离模块可以被看作是单个测试装置。
在这里,反射和透射信号源分离成不同的组件量测。
对于每个频率点,处理器量测信号源和计算参数值值值(如S21或驻波比)。
主要用来提供用户校准数据纠错,将在随后的详细介绍。
*后,当互动与网络碳硫分析仪仪中,您可以看到显示屏上的参数值值,调整后的值,并使用其他用户功能,如缩放波形图。
根据不同的性能和成本,网络碳硫分析仪仪,有几种方法可以实现四个模块的结构。
测试设备设计可以传输/反射(T / R)或S参数值值。
其中,T / R测试设备是*基本的实现方式,结构如图6所示。

图6。
T / R网络碳硫分析仪仪测试装置结构
T / R结构包括单个稳定的来源,它可以提供指定的频率和功率的正弦波信号源;
单个参考接收机R,这是连接到单个功率分配器和定向耦合器,用于量测振幅和相位的信号源。
输入信号源从端口1的网络碳硫分析仪仪,输入端到DUT的饲料。
单个定向耦合接收机量测任何信号源反射回港1(包括振幅和相位)。
定向耦合器和类似电阻桥函数,可用于单独的信号源,你可以根据性能、频率范围的选择和成本要求。
信号源传输通过DUT进入网络碳硫分析仪仪端口2、港口2接收机B是用来量测振幅和相位的信号源。
接收机对不同的特征做也有不同的结构,可以被视为单个变频器,中频滤波器和向量探测器在窄带接收机,类似于矢量信号源碳硫分析仪仪。
他们可以真正的和虚部信号源的提取,用于计算振幅和相位信息。
此外,所有的接收机和信号源的相位源使用相同的参考,你可以在相同的相位参考计算接收信号源与输入信号源的相位关系。
T / R结构具有较高的性能价格比,结构简单,性能良好。
但是只支持转发参数值值量测,如SSL和S21。
改变参数值值量测,需要断开和反转DUT,或者借助外部开关控制。
无法切换源(入射信号源)到港2,端口2纠错能力是有限的。
如果T / R结构设计能够满足要求的项目,这种结构是一种精度高和具有成本效益的选择。
所有的S参数值值的结构如图7所示,在参考信号源通路在收到耦合器嵌入单个开关。

图7。
S参数值值的单个网络碳硫分析仪仪
当开关连接端口1,在碳硫分析仪仪量测参数值值。
当开关连接端口2,你不需要重置DUT外部连接,可以反向参数值值量测。
端口2在定向耦合接收机量测参数值值和反向反射B传输之前。
接收机,以反映在量测参数值值和反向传输。
由于开关放置在量测路径的网络碳硫分析仪仪校准的不确定度,用户需要考虑当开关。
然而,两个开关的位置可能会有细微的差别,此外。
随着时间的推移,开关触点磨损,需要更频繁的用户的校准。
为了解决这个问题
主题,可以将切换到源输出,和两个参考接收机,国际扶轮和R2,分别对应于正向和反向,如图8所示。
与更高的性能,建筑的成本和复杂性。

图8。
单个双S -所有参数值值的参考接收机网络碳硫分析仪仪
大部分的基本结构的网络碳硫分析仪仪的测试设备。
一旦碳硫分析仪仪来量测入射信号源(R)参考接收机和传输的信号源的振幅和相位,或反射信号源(幅度和相位接收器,A和B可以计算出四个S -参数值值值,如图9所示。

图9。
所有四个S -参数值值的二端口网络
你可以综合应用、性能、精度和成本因素,选择适当的结构网络碳硫分析仪仪。
误差和不确定性的来源的理解的不确定性矢量网络碳硫分析仪仪可以帮助你采取有效用户校准方法。
图10所示,完整结构的双端口网络碳硫分析仪仪,我们不得不开始。

图10。
单个完整的两端口网络碳硫分析仪仪不确定性的来源
首先,第单个不确定性是由于反射和传输信号源的频率或分别在轨道上信号源损失所引起的扭转。
接下来,输入阻抗大连理工大学和网络碳硫分析仪仪或差异的系统阻抗。
同样,在类似的情况下DUT输出,他们属于源和负载匹配分别。
用于信号源分离效率的定向耦合器,也需要考虑。
理想的定向耦合器的耦合臂产生输出信号源,这是单个方向与主臂的数额比例的标准信号源,信号源不产生输出信号源和相反的方向。
耦合器输出耦合(arm)和标准输入信号源(直臂)的区别是耦合系数。
耦合系数在10 db 30 db,通常意味着,当输入信号源正确的方向通过伸直手臂,射频输出功率小于10到30分贝。
定向DeltaTRAK耦合器不会产生输出信号源相反的方向。
但是,事实上,它是难以实现的。
虽然很小,在相反方向的信号源通过实际的耦合器仍然创建不必要的反应在输出端。
不必要的信号源定义为耦合器。
不同的耦合系数和耦合定向耦合器泄露的叫。
*后是隔离。
端口2接收器检测到端口1小,一般情况下,辐射和传导网络碳硫分析仪仪每几个小时或几天的时间去单个用户校准,你应当根据标准的验证、测试的认知不确定性的来源,和个人经验来确定多久需要校准。
需要清楚,这个讨论与校准,校准周期来描述用户和推荐的一年之后,困惑的工厂校准。
三个系列的校准通常用于校准的网络碳硫分析仪仪:
1。
短路、开路、负载、直达(SOLT)
2。
直接、反射、线性(TRL)
3。
使用外部自动校准模型的自动校准
因为每个系列的校准有许多不同的需求,需求,根据DUT,并决定测试系统使用哪种方法来测试要求。
因为SOLT广泛应用,我们使用它来显示变化的一系列的校准。
要求在系统SOLT(DUT)和阻抗的情况下短路,开路,任务,通过标准。
决定了他们的机械特性的标准数据的精度校准之前加载到网络碳硫分析仪仪。
端口连接的位置的校准标准(网络碳硫分析仪仪,结束的电缆,或在测试夹具)是开始和结束的测试。
这是单个参考的平台或单个测试平台。
进一步的指示,您必须使用单个可插入连接使直接连接。
例如,单个母亲男嘴对嘴连接,或其他连接不需要外部设备或适配器完成在SOLT测试直接连接。
插入任何在标定装置,而不是在量测的标定装置可能导致量测误差。
如果你不能做单个直接的连接,将被称为插入。
有几种方法可以用来处理单个插入。
,*简单的是使用相同的阶段(包括大部分的校准环为一匹马)高利息,转换器,和每种类型的短路、开路、加载过程中的校准用适配器完成直接连接,并在这个过程中为DUT的校准试验是与单个合适的适配器来交换。
其他标定校准在SOLT系列包括响应模型校准。
它更迅速,但没有删除的带宽损失频率准确。
它只考虑了错误在12模型的正向和反向。
你可以将短路、开路、负载在端口校准的单个港口。
所以我可以节省一些时间
,如果你只要量测的单个港口,如天线回损失。
单个加强的单个端口校准作为单个完整的单个端口,使用直接连接到量测端口2,端口没有来源的T / R结构是常见的。
*后是根据规定校准可在两个端口放置单个短路,开路,负载的二端口SOLT校准完全。
图11总结了这些普通的一系列SOLT校准。

图11。
普通SOLT校准
SOLT校准实验室,有很多的变化,你可以在实际的终端如探测节点不存在或如果DUT用于测试夹具,TRL校准中的应用。
因为实验室不需要负载在这些情况下,他能得到很好的实现。
自动校准是单个相对较新的方法,因为他们的速度、可重复性、简单和容易使用了流行的很快。
进一步,他们移除大部分的人工干预,从而大大降低误操作的概率在校准。
这些单位包括传统的电子元件,如二极管、单个终端或其他标记,并阻止eepm存储编码在电子描述细节的相关信息。
当连接到网络碳硫分析仪仪、自动校准可以设置为单个不同的国家。
这些国家的过程中,校准量测和存储在块和eepm相比,与相关国家为了达到正确的修订。
无论你使用哪一种校准方法、随机误差来源是应该避免的,减少了带宽,使用平均如果减少噪音,提供更好的结果。
当校准网络碳硫分析仪仪,组件的高质量、巩固量测实践,以及关于校准的仪器和**的理解是同样重要的。
流程需求
当**量测使用网络碳硫分析仪仪,您需要理解和正确执行每一步为了得到*好的结果了。
使用高性能组件和整个量测实践。

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