矢量网络分析仪介绍

E RT S11m - E D
(E S
-
E L ' ))
ETT ' )( S12m - E X
) '
S 2 1a
=
(1
求出各项误差系数
S11M = ED + ERT
S11A 1 - ES S11A
了解这些，我们很容易就能够得到全双端口的误差模型
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12
单端口校准前后的测量曲线
0 2.0
校准前
20 1.1
回波损耗 (dB) VSWR
40 60
6000
校准后
MHz 可编辑版
1.01
1.001 12000
13
2端口的误差模型
1
0 dB
3
传输参数
V Incident
DUT
V Transmitted
传输系数 = T
t V Transmitted
=
=
V Incident
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
漂移误差 校准完成之后系统的性能发生的一些变化 主要由环境温度等变化引起。
测量数据
Errors:
系统误差 随机误差 漂移误差
未知元件
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10
系统测量误差
HP公司推出矢量网络分析仪时，该分析仪被称为 “世界测量仪器之王”，就是因为他们提供了系统的 误差模型，使测量技术大大前进了一步。
R
A
方向性
Crosstalk
初始相位 w 弧度/秒 度
f Hz (w = 2 p f)
Frequency
群时延的纹波能够说明相位的失真 通过平均时延能够得到DUT的长度
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6
测量S-Parameters
正向
a1
参考信号
S 11
反射信号
b1
S 21
传输信号
DUT
b2 a2 = 0
Z0
Load
S 11 = S 21 =
反射信号 参考信号
矢量网络分析仪介绍
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1
高频信号的特性
参考信号
R
反射信号
A
反射
反射信号
A
参考信号 = R
传输信号
B
传输
传输信号 参考信号
B =R
SWR
S-参数 S11, S22
反射系数 G, r
回波损耗
阻抗,导纳 R+jX, G+jB
增益 / 损耗
S-参数 S21, S12
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群时延
传输系数 T,t
插入相位
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4
线形特性/非线形特性的表征
Sin 360o * f * t
Time
输入
DUT
f1
Frequency
A * Sin 360o * f (t - to)
A
线形特性:
输入和输出的频率相同，不会产
to
Time
生其它频率的信号
输出信号较输入信号只可能在幅
A 相位漂移 = to * 360o * f
2
反射参数
G r 反射系数
=
Vreflected Vincident
=
F = ZL - ZO
ZL + ZO
回波损耗 = -20 log(r),
r= G
Emax Emin
电压驻波比
VSWR =
Emax Emin
1+r = 1-r
无反射
(ZL = Zo)
0
dB
1
r
RL VSWR
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全反射
(ZL = open, short)
a1
E L'
b1
S 21 A S 11A S 22 A
b2
E S' E D'
a2
E TT'
S 12 A
E X'
S22a
=
(1
E RT S11m - E D
E S )(1
ERT ' S22m - E
D
'
ES
')
-
E
L
'E
L
(
E TT S21m - E
X
ETT '
)( S12m
-
EX
) '
ERT ' ( S22m - E D ')( 1
E L' = 反向负载匹配 E TT' = 反向传输跟踪 E X' = 反向隔离度
在这里，要求4个S参数同步刷新 当然使用仪器的测量人员不需要
知道这些误差修正的公式 但是，能够了解各项误差的意义 ，有助于针对测试需求做不同的 校准，从而提高效率和测量的准 确性
反向模型
Port 1
Port 2 E RT'
=
b1 a1
传输信号 参考信号
=
b
2
a1
a2 = 0 a2 = 0
S 22 = S 12 =
反射信号 参考信号
=
b2 a2
传输信号 参考信号
=
b
1
a2
a1 = 0 a1 = 0
Z0
Load
a1 = 0
b 1 传输信号
DUT
S 12
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S 22
反射信号
b2
反向
a2
参考信号
7
S参数关系
对于互易网络，有：S12＝S21 对于对称网络，有：S11＝S22 对于无耗网络，有：（S11）2＋ （S12）2＝1
正向模型
Port 1
EX
Port 2
a1
ES
ED
b1
E RT
E D = 正向方向性 E S = 正向源匹配 E RT = 正向反射跟踪
E D' = 反向方向性 E S' = 反向源匹配 E RT' = 反向反射跟踪
S 21A S 11A S 22 A
E TT
b2
a2 EL
S 12A
E L = 正向负载匹配 E TT = 正向传输跟踪 E X = 正向个隔离度
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8
矢量网络分析仪框图
信号源
参考信号 反射信号
DUT
传输信号
参考 (R)
功分器
反射 (A)
传输 (B)
来自百度文库接收 / 检波
信号处理 / 显示
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9
测量误差模型
系统误差 由于仪器本身以及测试设置的不理想引起 不随时间发生变化
随机误差 随时间随机变化 (不可预测的) 主要原因有: 仪器的噪声, 开关和连接器的重复性等
E RT S11m - E D
ES ) -
E
L
'
(
E S 2 1m
TT -
E
X
ETT '
)( S12m
-
EX
) '
S1 2 a
=
(1
E RT S1 1m - E D
E S )(1
E RT ' S22m - E D '
ES ')
-
E
L
'
E
L
(
E S 21m
TT -
E
X
ETT '
( S12m
-
EX
)(1 '
B
DUT
频率响应
反射跟踪 (A/R) 传输跟踪 (B/R)
源匹配
6个正向误差，6个反向误差
负载匹配
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11
反射－单端口模型
RF in Ideal
S11M
S11A
RF in S11M
误差适配器 1
ED
ES
ERT
ED = 方向性
S11A ERT = 反射跟踪
ES = 源匹配
为修正误差，我们测量3个标 准件，从而得到3个公式来来
度和相位上改变
f 1
Frequency
输出
非线形特性:
输出的信号可能发生频率的
Time
改变（如混频器）
可能其它频率附加信号（如
谐波、互调产物）
f1
Frequency
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5
群时延
Phase D
Frequencyw t g
Dw
to
群时延纹波 平均时延
群时延 (t ) g =
-d dw
=
-1 d 360 o * d f