网络分析仪测试介绍
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RL / RS
Zs = R + jX ZL = Zs* = R - jX
RL = RS: 负载上最大功率传输
Load Power (normalized)
page 8
传输特性
V 输入
DUT
V 传输
传输系数 =
T=
VTransmitted = V Incident
插入损耗 (dB) = - 20 Log
系统频率带宽内幅频特性为常量
系统频率带宽内相频特性为线性
Magnitude Phase
Frequency
幅度/频率特性要求
Frequency
相位/频率特性要求
page 11
对系统相位特性的描述
网络分析仪的相位补偿处理功能：
• 电延迟功能( Electrical delay）:通过时间补偿消除被测件相频特性中线性部分 • 相位偏移（Phase offset): 被测件相位特性中加入固定偏置 • 端口延伸（Port Extension)：测试仪表端口电延时补偿
平衡/非平衡转换
page 3
射频信号在器件中的传播
入射 反射
透射
Lightwave
RF/MW
page 4
网络分析仪测试要讨论的问题
器件性能的描述: 传输特性; 反射特性
器件传输特性/反射特性的指标定义 ? Gain, Phase, Group delay VSWR, , , Impedance
Z L= 0 (短路点)
= 1 ±180O
小电阻区
电容区
大电阻区
ZL = (开路点)
= 1 0O
Z=R+jx
page 7
反射特性的说明
RS
RL / RS
RL
对于复阻抗: 功率最大传输效率条件:
ZL = ZS* (共轭匹配)
1.2 1
0.8 0.6 0.4 0.2
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Frequency w
tg
Phase
Dw
to
D aperture
群时延抖动 平均时延
Group Delay (tg) =
-d dw
=
-1 d 360 o * d f
in radians w in radians/sec in degrees
f in Hertz (w=2p f)
Frequency
正向
输入
a1 S 11
反射
b1
S 11 = Reflected
Incident
S 21 = Transmitted
Incident
=
b1 a1
b
=
2
a1
a1 = 0 Z0
Load
b1 传输
S 21
a2 = 0 a2 = 0
DUT
S 12
传输
b2
DUT
a2 = 0
S-parameters
电压线性值定义
(功率比值) 传输信号包络
Emax
Emin
驻波比
Voltage Standing Wave Ratio
VSWR =
Emax Emin
1+ = 1-
全匹配
(ZL = Zo)
0
dB
1
RL VSWR
全反射
(ZL = 开路,短路 )
1
0 dB
page 6
史密斯圆图 (Smith Chart) 对阻抗和反射的描述
输入
R
反射
A
反射特性
Reflected
A
=
Incident
Leabharlann Baidu
R
SWR
S参数 S11,S22
反射系数 ,
反射损耗
阻抗 R+jX, G+jB
输出
B
传输特性
Transmitted
B
Incident = R
增益
S参数 S21,S12
传输系数 T,
群延时 Delay 相位 Phase
page 15
S参数的定义
* 360 °* f
f 1
Frequency
输出
线性特性:
输入信号与输出信号同频率 输出信号幅度和相位会发生变化
f1
Frequency
Time 非线性特性:
输入/输出信号不同频率 产生新的频率成份
f1
Frequency
page 10
满足波形不失真线性系统的条件
V 输入 = f(t)
DUT
V输出 = a f( t - to)
器件相频特性
网络分析仪相位补偿 (Electrical delay )
器件相位非线性
+
=
Phase 45o /Div
o
Phase 1 /Div
Frequency
应用:
测量器件相位特性 难于定量分析相位特性线性
Frequency
Frequency
应用:
便于对相位特性线性的分析
page 12
群时延Group Delay (GD)
Agilent 系列 网络分析仪
page 1
网络分析仪
网络分析仪测试基本概念 网络分析仪 工作原理 误差和校准 ENA PNA
page 2
系统组成及器件功能
LNA
双功器
天线
射频前端模块
SAW 滤波器 平衡/非平衡转换
混频器
LO LC 滤波器
功分器
隔离器 耦合器
放大器 SAW 滤波器
TX IF LC滤波器
V Trans V Inc
= - 20 log
增益 (dB) = 20 Log
V Trans V Inc
= 20 log
page 9
线性器件与非线性器件
A
A * Sin 360°* f ( t - t°)
Sin 360°* f * t
Time
输入
DUT
to
Time
A phase shift = to
反射特性
影响器件传输/反射特性的因素 ? 工作频率 信号功率
网络分析仪表显示结果
传输特性
工作频率; 信号功率
page 5
反射特性的参数定义:
反射系数
(电压比值)
=
V反射 V输入
=
F = ZL - ZO
ZL + ZO
Z0 : 传输线特性阻抗 Z1 : 传输线终端负载
反射损耗 = -20 log(), =
+jX
0
0
+R
-jX
Rectilinear impedance plane
+- 180o
Z L = Zo
= 0
电感区
.
90o
等反射系数圆
1.0 半径: 反射大小
.8 相角: 反射相位
.6
.4
.2
0o
-90o
等电抗圆
等电阻圆
Smith Chart 圆图上 一点位置 反映对应的阻抗(R+jx)和反射( 模和相位)
网络分析仪通过测试相/频特性得 到器件延迟性能
GD 抖动反映器件相位特性线性 GD平均值反映器件的平均时延
page 13
通过群时延指标反映器件相位线性
Phase
Phase
Group Delay
f
f
-d
相位抖动相同 -d
dw
dw
Group Delay
f
群延时不同
f page 14
完整的器件指标描述
Z0
Load
S 22 = Reflected
Incident
S 12 = Transmitted
Incident
=
b2 a2
b
=
1
a2
a1 = 0 a1 = 0
S 22
反射
输入
b2
反向
a2
page 16
器件的非线性失真
Zs = R + jX ZL = Zs* = R - jX
RL = RS: 负载上最大功率传输
Load Power (normalized)
page 8
传输特性
V 输入
DUT
V 传输
传输系数 =
T=
VTransmitted = V Incident
插入损耗 (dB) = - 20 Log
系统频率带宽内幅频特性为常量
系统频率带宽内相频特性为线性
Magnitude Phase
Frequency
幅度/频率特性要求
Frequency
相位/频率特性要求
page 11
对系统相位特性的描述
网络分析仪的相位补偿处理功能：
• 电延迟功能( Electrical delay）:通过时间补偿消除被测件相频特性中线性部分 • 相位偏移（Phase offset): 被测件相位特性中加入固定偏置 • 端口延伸（Port Extension)：测试仪表端口电延时补偿
平衡/非平衡转换
page 3
射频信号在器件中的传播
入射 反射
透射
Lightwave
RF/MW
page 4
网络分析仪测试要讨论的问题
器件性能的描述: 传输特性; 反射特性
器件传输特性/反射特性的指标定义 ? Gain, Phase, Group delay VSWR, , , Impedance
Z L= 0 (短路点)
= 1 ±180O
小电阻区
电容区
大电阻区
ZL = (开路点)
= 1 0O
Z=R+jx
page 7
反射特性的说明
RS
RL / RS
RL
对于复阻抗: 功率最大传输效率条件:
ZL = ZS* (共轭匹配)
1.2 1
0.8 0.6 0.4 0.2
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Frequency w
tg
Phase
Dw
to
D aperture
群时延抖动 平均时延
Group Delay (tg) =
-d dw
=
-1 d 360 o * d f
in radians w in radians/sec in degrees
f in Hertz (w=2p f)
Frequency
正向
输入
a1 S 11
反射
b1
S 11 = Reflected
Incident
S 21 = Transmitted
Incident
=
b1 a1
b
=
2
a1
a1 = 0 Z0
Load
b1 传输
S 21
a2 = 0 a2 = 0
DUT
S 12
传输
b2
DUT
a2 = 0
S-parameters
电压线性值定义
(功率比值) 传输信号包络
Emax
Emin
驻波比
Voltage Standing Wave Ratio
VSWR =
Emax Emin
1+ = 1-
全匹配
(ZL = Zo)
0
dB
1
RL VSWR
全反射
(ZL = 开路,短路 )
1
0 dB
page 6
史密斯圆图 (Smith Chart) 对阻抗和反射的描述
输入
R
反射
A
反射特性
Reflected
A
=
Incident
Leabharlann Baidu
R
SWR
S参数 S11,S22
反射系数 ,
反射损耗
阻抗 R+jX, G+jB
输出
B
传输特性
Transmitted
B
Incident = R
增益
S参数 S21,S12
传输系数 T,
群延时 Delay 相位 Phase
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S参数的定义
* 360 °* f
f 1
Frequency
输出
线性特性:
输入信号与输出信号同频率 输出信号幅度和相位会发生变化
f1
Frequency
Time 非线性特性:
输入/输出信号不同频率 产生新的频率成份
f1
Frequency
page 10
满足波形不失真线性系统的条件
V 输入 = f(t)
DUT
V输出 = a f( t - to)
器件相频特性
网络分析仪相位补偿 (Electrical delay )
器件相位非线性
+
=
Phase 45o /Div
o
Phase 1 /Div
Frequency
应用:
测量器件相位特性 难于定量分析相位特性线性
Frequency
Frequency
应用:
便于对相位特性线性的分析
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群时延Group Delay (GD)
Agilent 系列 网络分析仪
page 1
网络分析仪
网络分析仪测试基本概念 网络分析仪 工作原理 误差和校准 ENA PNA
page 2
系统组成及器件功能
LNA
双功器
天线
射频前端模块
SAW 滤波器 平衡/非平衡转换
混频器
LO LC 滤波器
功分器
隔离器 耦合器
放大器 SAW 滤波器
TX IF LC滤波器
V Trans V Inc
= - 20 log
增益 (dB) = 20 Log
V Trans V Inc
= 20 log
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线性器件与非线性器件
A
A * Sin 360°* f ( t - t°)
Sin 360°* f * t
Time
输入
DUT
to
Time
A phase shift = to
反射特性
影响器件传输/反射特性的因素 ? 工作频率 信号功率
网络分析仪表显示结果
传输特性
工作频率; 信号功率
page 5
反射特性的参数定义:
反射系数
(电压比值)
=
V反射 V输入
=
F = ZL - ZO
ZL + ZO
Z0 : 传输线特性阻抗 Z1 : 传输线终端负载
反射损耗 = -20 log(), =
+jX
0
0
+R
-jX
Rectilinear impedance plane
+- 180o
Z L = Zo
= 0
电感区
.
90o
等反射系数圆
1.0 半径: 反射大小
.8 相角: 反射相位
.6
.4
.2
0o
-90o
等电抗圆
等电阻圆
Smith Chart 圆图上 一点位置 反映对应的阻抗(R+jx)和反射( 模和相位)
网络分析仪通过测试相/频特性得 到器件延迟性能
GD 抖动反映器件相位特性线性 GD平均值反映器件的平均时延
page 13
通过群时延指标反映器件相位线性
Phase
Phase
Group Delay
f
f
-d
相位抖动相同 -d
dw
dw
Group Delay
f
群延时不同
f page 14
完整的器件指标描述
Z0
Load
S 22 = Reflected
Incident
S 12 = Transmitted
Incident
=
b2 a2
b
=
1
a2
a1 = 0 a1 = 0
S 22
反射
输入
b2
反向
a2
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器件的非线性失真