网络分析仪培训资料(1)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
是通过测量网络输入端和输出端对频率扫描和 功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来精确表
征线性系统特性的一种方法。 网络分析仪：
网络分析仪能精确地测量入射波、反射波、传输 波中的幅度和相位信息，通过比值测量法定量描述 被测器件的反射和传输特性。
比值测量法可以使我们在进行反射和传输测量时
不会受到绝对功率和源功率随频率变化产生的影响。
V inc
Vrefl Standing wave pattern
网络分析仪培训资料(1)
相关概念
反射系数 回波损耗 驻波比 传输系数 增益/插入损耗 群延时 史密斯圆图
网络分析仪培训资料(1)
反射系数Γ
反射系数是反射信号功率与入射信号功率 之比。
G r =
Vreflected来自百度文库Vincident
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
RL / RS
当传输线的终端负载等于其特性阻抗时，传输的功率最大;当负载阻抗与特 性阻抗不相等时，则未被负载吸收的那部分信号将被反射回信号源.
网络分析仪培训资料(1)
当传输线终端为Z0时
Zs = Zo
V 入射波
Zo =传输线特性阻抗
插入损耗 (dB) = - 20 Log
V Trans V Inc
= - 20 log t
增益 (dB) = 20 Log
V Trans V Inc
= 20 log t
传输系数的相位部分称为插入相位 网络分析仪培训资料(1)
群延时 是相位失真的一个有用的度量。是信号通过被测器件的传输时间
随频率变化的量度。群时延可以由对被测器件的相位响应随时间的变 化取微分进行计算。
误差修正是对已知校准标准进行测量，将 这些测量结果贮存到分析仪的存储器内，利用 这些数据来计算误差模型。然后，利用误差模 型从后续测量中去除系统误差的影响。
网络分析仪培训资料(1)
误差修正（续）
误差修正只对特定的激励状态有效。 当更改仪器的以下设置，将使误差修正无 效或降低：
频率范围、系统带宽、输出功率、扫描点数、 扫描类型、扫描时间 误差修正有效判断：C 或C？或 Cor或Cor?
网络分析仪培训资料(1)
三、操作注意事项及操作规范
网络分析仪培训资料(1)
测试规范
一、仪器通电前检查及要求 仪器交流供电的电源线使用三芯电源线， 并检查仪器后面板电源转换开关是否置 于230V档 确保仪器良好接地 操作人员佩带防静电腕带，身着防静电 服 接打印机
网络分析仪培训资料(1)
二、测试产品前仪器检查 传输特性检查：
驻波比
反射除了会使系统中各部件之间传输的最佳功
率减少之外，还会在传输线上产生驻波（两个相反方 向的行波叠加形成）。 在传输线上，信号的最大幅度与最小幅度之比，称为 驻波比。描述负载匹配特性
Emax Emin
SWR =
Emax Emin
1+r = 1-r
网络分析仪培训资料(1)
反射系数分析
反射系数
网络分析仪培训资料(1)
网络分析仪系统误差
系统误差为主要误差，可通过校准消除。 存在6种类型12个误差项： 与信号泄漏有关的方向误差和串扰误差 与反射有关的源失匹配和负载阻抗失配； 由反射和传输跟踪引起的频率响应误差
网络分析仪培训资料(1)
误差修正
网络分析仪的测量准确度受外部因素的影 响较大。误差修正是提高测量准确度的过程。
b2
Reverse
a2
Incident
more 网C络分A析L仪培训资料S(1y) stem Z0
测试误差分析
测量系统存在误差： 系统误差：
是由测试设备和测量装置的不完善所引起 随机误差：
以随机方式随时间而变，不可通过校准 来消除。主要影响：噪声、开关重复性、连 接重复性。 漂移误差：频率漂移、温度漂移
=
2
a1
a2 = 0 a2 = 0
S 22 = Reflected
Incident
S 12 = Transmitted
Incident
=
b2 a2
b
=
1
a2
a1 = 0 a1 = 0
a1 = 0
Z0
DUT
Load
b 1 Transmitted
S 12
Z0为系统特性阻抗，设置：CAL
S 22
Reflected
网络分析仪培训资料(1)
2020/12/13
网络分析仪培训资料(1)
主要内容
网络分析基础知识 网络分析仪测试技术及应用 操作规范及测试注意事项 实际操作
网络分析仪培训资料(1)
一、网络分析基础知识
网络分析仪培训资料(1)
光波同射频信号
入射波
传输波
反射波
光波
入射功率
反射功率
DUT 射频和微波信号
网络分析仪培训资料(1)
功率传输条件（续）
我们希望传输线无损耗传输信号功率，传输线上只有入射 电压，无反射电压，而实际上反射总是存在的。因此关心 功率最大传输问题
RS
RL
对于复数阻抗，只有当 负载阻抗与源阻抗 呈现复数共轭时（ZL = ZS*）才产生最大功率
传输
Load Power (normalized)
反射特性测量 S11参数或S22参数，如测量驻波比、回波损
耗 单端口校准
反射误差修正、传输误差修正 双端口校准
反射误差修正+传输误差修正
网络分析仪培训资料(1)
基本测量实例
以HP 8753D为例
连接电缆，确定校准面（与待测试面保持一致） Preset---设置频率范围（center、span）---设置源功率大小（menu--power---0dBm---source on/off）---设置测量参数（测量点数、中频带宽） Chan 1---S11（或S22）---Cal---Cal Kit---Select Cal Kit---Calibration menu---S11 (或S22) 1-Port ---连接Open、Short、Load于Port 1(或Port 2)端 口---Done 1-Port Cal---出现Cor Chan 2---S21（或S12）---Cal---Calibration menu---response ---使用直通 头连接---Thru ---出现Cor Display dual---dual chan on 连接待测品 Scale---显示刻度---显示位置 Marke 读数---marke search ---search Max 输出测量结果 Copy---Print monochrome
Z L= Zo
G= 0
Z L= 0 (sh±or1t8)
G = 1 180 O
-90 o
Constant X Constant R
Z L= (open)
G = 1 0O
Smith chart 分析
网络分析仪培训资料(1)
二、网络分析仪测试技术及应用
网络分析仪培训资料(1)
网络分析仪简介
网络分析：
将网络分析仪复位后，用用一根低损耗的电 缆将仪器二端口连接，网络分析仪设置为S21参数 （或S12参数）测量，频率为全频段，源电平输出 0dBm，测试其在全频段范围内传输损耗值，若其 损耗值≤±1dB，则仪器传输特性正常 （注不可直 通校准,无C或Cor标识）
网络分析仪培训资料(1)
传输系数
传输电压与入射电平之比
V Incident
传输系数
DUT
V Transmitted
T=
V Transmitted V Incident
网络分析仪培训资料(1)
插入损耗与增益
•增益：传输电压的绝对值大于入射电压的绝对值 •插入损耗：传输电压的绝对值小于入射电压的绝对值
Phase
f Df
Frequencyw t g
Dw
to
群延时 平均延时
Group Delay (t )g =
-d f dw
=
-1 d f 360 o * d f
f in radians w in radians/sec f in degrees
f in Hertz (w = 2 p f)
Frequency
群延时波动表示失真 平均延时代表信号通过被测器件的平均传输时间
网络分析仪培训资料(1)
史密斯圆图
Smith Chart
+jX
能读反射系数，但不能直接显示读取阻抗值
.
极坐标平面 90o
0
+R
+- 180 o
1.0
.8 .6
.4
.2
0o
0
-jX
复数阻抗平面，无法 表示开路
复数阻抗平面的正实部 部分映射到极坐标显示 上，得史密斯圆图。所 有电抗值和正电阻值均 在外圆内
网络分析仪培训资料(1)
S参数测量
Port 1a 1
Forward
b1
Incident
S 11
Reflected
S 21
Transmitted
b2
Port 2
Z0
DUT
Load
a2 = 0
S 11 = Reflected
Incident
S 21
Transmitted
=
Incident
=
b1 a1
b
G r =
Vreflected Vincident
=
F = ZL - ZO
ZL + ZO
Return loss = -20 log(r), r = G
VSWR =
Emax Emin
1+r = 1-r
Voltage Standing Wave Ratio
无反射
(ZL = Zo)
0
dB
1
r
RL VSWR
全反射
(ZL = open, short)
1
0 dB
网络分析仪培训资料(1)
传输线三种状态
1． 匹配工作状态（行波工作状态） 负载阻抗等于传输线的特性阻抗，即ZL=Z0时，
Γ=0，RL →∞ ，SWR=1。传输线就处于匹配工作状态。
特征： 沿线只有入射的行波而没有反射波；入射的能量全为负 载所吸收，故传输效率最高； 沿线上任意点的输入阻抗等 于线的特性阻抗而与离负载距离无关； 沿线电压和电流的振幅值不变；
网络分析仪培训资料(1)
校准
• 单端口校准：单端口校准能测量并消除反
射测量中的三项系统误差（方向性、源匹 配、频率响应）：
反射特性校准（常用校准件：开路、短路、负载） 传输特性校准（常用校准件：直通连接器）
双端口校准：能消除所有主要的系统误差 源
网络分析仪培训资料(1)
小结
传输特性测量 S21参数或S12参数,如测量插损、传输时延
=
F = ZL - ZO
ZL + ZO
当ZL=Z0时， ρ=0； 当ZL≠ Z0时，0＜ρ≤1
ZL为负载阻抗，Z0为传输线特性阻抗
网络分析仪培训资料(1)
回波损耗
反射信号低于入射信号的dB数，是用对数 表示反射系数的幅度特性的一种方法
Return loss = -20 log(r), r = G
网络分析仪培训资料(1)
传输功率
网络分析仪能精确测量入射能量、反 射能量和传输能量
网络分析仪培训资料(1)
功率传输条件
高频，为什么要功率测量？ 电压和电流可能随无损传输线的位置改变，但功率仍保
持常数值。在射频和微波频率，作为基本量的功率更容易测 量，更易了解，更有用。 在低频上，波长非常长，简单的导线便适于传导功率 在较高频率上，波长与高频电路中导体的长度相当或者更 小，功率传输可认为是以行波方式进行。 需要高效率的功率传送是在较高频率上使用传输线的主要 原因之一
网络分析仪培训资料(1)
测量需求
检查复杂RF系统各个组件特性 确保传输信号无失真
线性失真：幅度、恒定群延时 非线性失真：谐波、互调、压缩
确保良好匹配，功率最大传输 网络分析仪测试应用：
无源： 双工器、功分器、耦合器、合路器、 滤波器、隔离器、环行器、衰减器、天线、适配 器、电缆、波导、传输线等
有源：放大器、混频器、取样器等
网络分析仪培训资料(1)
网络分析仪分类
矢网(Vector network)：能测量和显示电气 网络和整体幅度和相位特性。包括：S参 数、幅度和相位、驻波比、插入损耗/增 益、群延时、回波损耗、复数阻抗等
标网(Scalar network) ：只能测量S参数的幅 度部分，测量结果包括：传输损耗/增益、 回波损耗和驻波比、反向隔离度等
网络分析仪培训资料(1)
传输线三种状态
2.纯驻波状态 短路：负载阻抗ZL=0时，Γ=-1， RL=0， SWR →∞ 。 开路：负载阻抗ZL=∞， Γ=1， RL=0 ， SWR →∞ 3.行驻波状态：当ZL≠Z0时，Γ＜1,传输线上 为“部分 行波”状态，“部分反射”状态， 此时负 载失配，导致传输线上出现部分驻 波
Zo
V反射波= 0(所有输入功率被负载吸 收)
网络分析仪培训资料(1)
当传输线终端为短路与开路时
Zs = Zo
V 入射波
V反射波 负载开路相位同相 (0o) ,
短路相位为反向(180o)
对于短路和开路二种情况，在传输线上都会建立驻波
网络分析仪培训资料(1)
当传输线终端为25 W
Zs = Zo
ZL = 25 W
征线性系统特性的一种方法。 网络分析仪：
网络分析仪能精确地测量入射波、反射波、传输 波中的幅度和相位信息，通过比值测量法定量描述 被测器件的反射和传输特性。
比值测量法可以使我们在进行反射和传输测量时
不会受到绝对功率和源功率随频率变化产生的影响。
V inc
Vrefl Standing wave pattern
网络分析仪培训资料(1)
相关概念
反射系数 回波损耗 驻波比 传输系数 增益/插入损耗 群延时 史密斯圆图
网络分析仪培训资料(1)
反射系数Γ
反射系数是反射信号功率与入射信号功率 之比。
G r =
Vreflected来自百度文库Vincident
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
RL / RS
当传输线的终端负载等于其特性阻抗时，传输的功率最大;当负载阻抗与特 性阻抗不相等时，则未被负载吸收的那部分信号将被反射回信号源.
网络分析仪培训资料(1)
当传输线终端为Z0时
Zs = Zo
V 入射波
Zo =传输线特性阻抗
插入损耗 (dB) = - 20 Log
V Trans V Inc
= - 20 log t
增益 (dB) = 20 Log
V Trans V Inc
= 20 log t
传输系数的相位部分称为插入相位 网络分析仪培训资料(1)
群延时 是相位失真的一个有用的度量。是信号通过被测器件的传输时间
随频率变化的量度。群时延可以由对被测器件的相位响应随时间的变 化取微分进行计算。
误差修正是对已知校准标准进行测量，将 这些测量结果贮存到分析仪的存储器内，利用 这些数据来计算误差模型。然后，利用误差模 型从后续测量中去除系统误差的影响。
网络分析仪培训资料(1)
误差修正（续）
误差修正只对特定的激励状态有效。 当更改仪器的以下设置，将使误差修正无 效或降低：
频率范围、系统带宽、输出功率、扫描点数、 扫描类型、扫描时间 误差修正有效判断：C 或C？或 Cor或Cor?
网络分析仪培训资料(1)
三、操作注意事项及操作规范
网络分析仪培训资料(1)
测试规范
一、仪器通电前检查及要求 仪器交流供电的电源线使用三芯电源线， 并检查仪器后面板电源转换开关是否置 于230V档 确保仪器良好接地 操作人员佩带防静电腕带，身着防静电 服 接打印机
网络分析仪培训资料(1)
二、测试产品前仪器检查 传输特性检查：
驻波比
反射除了会使系统中各部件之间传输的最佳功
率减少之外，还会在传输线上产生驻波（两个相反方 向的行波叠加形成）。 在传输线上，信号的最大幅度与最小幅度之比，称为 驻波比。描述负载匹配特性
Emax Emin
SWR =
Emax Emin
1+r = 1-r
网络分析仪培训资料(1)
反射系数分析
反射系数
网络分析仪培训资料(1)
网络分析仪系统误差
系统误差为主要误差，可通过校准消除。 存在6种类型12个误差项： 与信号泄漏有关的方向误差和串扰误差 与反射有关的源失匹配和负载阻抗失配； 由反射和传输跟踪引起的频率响应误差
网络分析仪培训资料(1)
误差修正
网络分析仪的测量准确度受外部因素的影 响较大。误差修正是提高测量准确度的过程。
b2
Reverse
a2
Incident
more 网C络分A析L仪培训资料S(1y) stem Z0
测试误差分析
测量系统存在误差： 系统误差：
是由测试设备和测量装置的不完善所引起 随机误差：
以随机方式随时间而变，不可通过校准 来消除。主要影响：噪声、开关重复性、连 接重复性。 漂移误差：频率漂移、温度漂移
=
2
a1
a2 = 0 a2 = 0
S 22 = Reflected
Incident
S 12 = Transmitted
Incident
=
b2 a2
b
=
1
a2
a1 = 0 a1 = 0
a1 = 0
Z0
DUT
Load
b 1 Transmitted
S 12
Z0为系统特性阻抗，设置：CAL
S 22
Reflected
网络分析仪培训资料(1)
2020/12/13
网络分析仪培训资料(1)
主要内容
网络分析基础知识 网络分析仪测试技术及应用 操作规范及测试注意事项 实际操作
网络分析仪培训资料(1)
一、网络分析基础知识
网络分析仪培训资料(1)
光波同射频信号
入射波
传输波
反射波
光波
入射功率
反射功率
DUT 射频和微波信号
网络分析仪培训资料(1)
功率传输条件（续）
我们希望传输线无损耗传输信号功率，传输线上只有入射 电压，无反射电压，而实际上反射总是存在的。因此关心 功率最大传输问题
RS
RL
对于复数阻抗，只有当 负载阻抗与源阻抗 呈现复数共轭时（ZL = ZS*）才产生最大功率
传输
Load Power (normalized)
反射特性测量 S11参数或S22参数，如测量驻波比、回波损
耗 单端口校准
反射误差修正、传输误差修正 双端口校准
反射误差修正+传输误差修正
网络分析仪培训资料(1)
基本测量实例
以HP 8753D为例
连接电缆，确定校准面（与待测试面保持一致） Preset---设置频率范围（center、span）---设置源功率大小（menu--power---0dBm---source on/off）---设置测量参数（测量点数、中频带宽） Chan 1---S11（或S22）---Cal---Cal Kit---Select Cal Kit---Calibration menu---S11 (或S22) 1-Port ---连接Open、Short、Load于Port 1(或Port 2)端 口---Done 1-Port Cal---出现Cor Chan 2---S21（或S12）---Cal---Calibration menu---response ---使用直通 头连接---Thru ---出现Cor Display dual---dual chan on 连接待测品 Scale---显示刻度---显示位置 Marke 读数---marke search ---search Max 输出测量结果 Copy---Print monochrome
Z L= Zo
G= 0
Z L= 0 (sh±or1t8)
G = 1 180 O
-90 o
Constant X Constant R
Z L= (open)
G = 1 0O
Smith chart 分析
网络分析仪培训资料(1)
二、网络分析仪测试技术及应用
网络分析仪培训资料(1)
网络分析仪简介
网络分析：
将网络分析仪复位后，用用一根低损耗的电 缆将仪器二端口连接，网络分析仪设置为S21参数 （或S12参数）测量，频率为全频段，源电平输出 0dBm，测试其在全频段范围内传输损耗值，若其 损耗值≤±1dB，则仪器传输特性正常 （注不可直 通校准,无C或Cor标识）
网络分析仪培训资料(1)
传输系数
传输电压与入射电平之比
V Incident
传输系数
DUT
V Transmitted
T=
V Transmitted V Incident
网络分析仪培训资料(1)
插入损耗与增益
•增益：传输电压的绝对值大于入射电压的绝对值 •插入损耗：传输电压的绝对值小于入射电压的绝对值
Phase
f Df
Frequencyw t g
Dw
to
群延时 平均延时
Group Delay (t )g =
-d f dw
=
-1 d f 360 o * d f
f in radians w in radians/sec f in degrees
f in Hertz (w = 2 p f)
Frequency
群延时波动表示失真 平均延时代表信号通过被测器件的平均传输时间
网络分析仪培训资料(1)
史密斯圆图
Smith Chart
+jX
能读反射系数，但不能直接显示读取阻抗值
.
极坐标平面 90o
0
+R
+- 180 o
1.0
.8 .6
.4
.2
0o
0
-jX
复数阻抗平面，无法 表示开路
复数阻抗平面的正实部 部分映射到极坐标显示 上，得史密斯圆图。所 有电抗值和正电阻值均 在外圆内
网络分析仪培训资料(1)
S参数测量
Port 1a 1
Forward
b1
Incident
S 11
Reflected
S 21
Transmitted
b2
Port 2
Z0
DUT
Load
a2 = 0
S 11 = Reflected
Incident
S 21
Transmitted
=
Incident
=
b1 a1
b
G r =
Vreflected Vincident
=
F = ZL - ZO
ZL + ZO
Return loss = -20 log(r), r = G
VSWR =
Emax Emin
1+r = 1-r
Voltage Standing Wave Ratio
无反射
(ZL = Zo)
0
dB
1
r
RL VSWR
全反射
(ZL = open, short)
1
0 dB
网络分析仪培训资料(1)
传输线三种状态
1． 匹配工作状态（行波工作状态） 负载阻抗等于传输线的特性阻抗，即ZL=Z0时，
Γ=0，RL →∞ ，SWR=1。传输线就处于匹配工作状态。
特征： 沿线只有入射的行波而没有反射波；入射的能量全为负 载所吸收，故传输效率最高； 沿线上任意点的输入阻抗等 于线的特性阻抗而与离负载距离无关； 沿线电压和电流的振幅值不变；
网络分析仪培训资料(1)
校准
• 单端口校准：单端口校准能测量并消除反
射测量中的三项系统误差（方向性、源匹 配、频率响应）：
反射特性校准（常用校准件：开路、短路、负载） 传输特性校准（常用校准件：直通连接器）
双端口校准：能消除所有主要的系统误差 源
网络分析仪培训资料(1)
小结
传输特性测量 S21参数或S12参数,如测量插损、传输时延
=
F = ZL - ZO
ZL + ZO
当ZL=Z0时， ρ=0； 当ZL≠ Z0时，0＜ρ≤1
ZL为负载阻抗，Z0为传输线特性阻抗
网络分析仪培训资料(1)
回波损耗
反射信号低于入射信号的dB数，是用对数 表示反射系数的幅度特性的一种方法
Return loss = -20 log(r), r = G
网络分析仪培训资料(1)
传输功率
网络分析仪能精确测量入射能量、反 射能量和传输能量
网络分析仪培训资料(1)
功率传输条件
高频，为什么要功率测量？ 电压和电流可能随无损传输线的位置改变，但功率仍保
持常数值。在射频和微波频率，作为基本量的功率更容易测 量，更易了解，更有用。 在低频上，波长非常长，简单的导线便适于传导功率 在较高频率上，波长与高频电路中导体的长度相当或者更 小，功率传输可认为是以行波方式进行。 需要高效率的功率传送是在较高频率上使用传输线的主要 原因之一
网络分析仪培训资料(1)
测量需求
检查复杂RF系统各个组件特性 确保传输信号无失真
线性失真：幅度、恒定群延时 非线性失真：谐波、互调、压缩
确保良好匹配，功率最大传输 网络分析仪测试应用：
无源： 双工器、功分器、耦合器、合路器、 滤波器、隔离器、环行器、衰减器、天线、适配 器、电缆、波导、传输线等
有源：放大器、混频器、取样器等
网络分析仪培训资料(1)
网络分析仪分类
矢网(Vector network)：能测量和显示电气 网络和整体幅度和相位特性。包括：S参 数、幅度和相位、驻波比、插入损耗/增 益、群延时、回波损耗、复数阻抗等
标网(Scalar network) ：只能测量S参数的幅 度部分，测量结果包括：传输损耗/增益、 回波损耗和驻波比、反向隔离度等
网络分析仪培训资料(1)
传输线三种状态
2.纯驻波状态 短路：负载阻抗ZL=0时，Γ=-1， RL=0， SWR →∞ 。 开路：负载阻抗ZL=∞， Γ=1， RL=0 ， SWR →∞ 3.行驻波状态：当ZL≠Z0时，Γ＜1,传输线上 为“部分 行波”状态，“部分反射”状态， 此时负 载失配，导致传输线上出现部分驻 波
Zo
V反射波= 0(所有输入功率被负载吸 收)
网络分析仪培训资料(1)
当传输线终端为短路与开路时
Zs = Zo
V 入射波
V反射波 负载开路相位同相 (0o) ,
短路相位为反向(180o)
对于短路和开路二种情况，在传输线上都会建立驻波
网络分析仪培训资料(1)
当传输线终端为25 W
Zs = Zo
ZL = 25 W