矢量网络分析仪的原理及测试方法

Display
820k～ 500.82MHz
X’TAL
812.621MHz
812.62～ 1312.62MHz
811.8MHz
输出功能块
ATT
ATT
5～500MHz
3
网絡分析仪原理
器件測量應用範圍
* 濾波器 (晶体／电感电容／陶瓷／介貭／声表面波) * 双工器 * 放大器 * 隔離器 * 負載，終端器 * 环路器 * 电纜綫 * 功分器 * 振蕩器 * 耦合器 * 綫圈，电容 * 延迟綫 * 天綫
Chip ferrite beeze Piezo transformer High voltage chip layer ceramic condenser
Power circuit section
High voltage chip layer ceramic condenser Large capacity chip layer ceramic condenser Chip PTC thermister for over heating Chip NTC Thermister for 2nd battery control DC/DC converter Switching power supplier Chip Emi-fil Chip coil
Chip multi-layer filter
SAW filter
Antenna
Chip di-lelectric antenna Antenna common/ Chip multi-layer antenna HF top filter
Di-electric filter SAW filter RF diode switch
什麼是网絡分析仪的分析對象?
通信 多媒体
Communication
Computer
Neo-Audio Visual
电子元器件
集成电路芯片
High-frequency device
电池
1
网絡分析仪原理
器件网絡分析方法
通過每個工作頻點的掃描去測量信号傳輸和反射的幅度与相位變化量 值． Ein
入射波 (Ein)
R = Rs
Y=
1 Z
= G + jB
阻抗复數單位能用數學描述分成实部和虛部，或者幅度和相位兩部分，為了
簡化复數阻抗的解讀，我們採用了實密斯阻抗圓图來分解讀出．
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网絡分析仪原理
誤差
系統誤差
(具有重复性的) * 信号源匹配 －由於信号源,电橋,耦合器,功分器 * 負載匹配 －由於被測件 * 頻率響應 －連接綫損耗,电橋 * 定向性 －駐波比电橋
பைடு நூலகம்
:
Nominal Frequency fcent
20
在无线电话中的主要元部件
Note: Not allowed to deliver the customers
Low noise amplifier GaAs MMIC GaAs FET Rx inter circuit filter Di-electric filter 1st IF filter SAW filter 2nd IF filter Ceramic filter 2nd local synthesizer VCO Local filter Chip multi-layer filter PLL module
Connector
Divider
Chip multi-layer 3dB Hybrid coupler
!st local synthesizer VCO PLL module
Micro axial connector Tx circuit spacer filter Dielectric filter Chip multi-layer LC filter SAW filter
Power Amp RF Filter
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网絡分析仪做元器件測試的系統配置
測試方案
网絡分析仪 做生產綫測試
VHF band
Semi-microwave Microwave
band
band
Mili-wave band
頻率帶寬
高產量
工位測試
低成本
貭檢測試
高可靠性
网絡分析仪 做產品開發測試
自動設备系統測試
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Advantest 网絡分析仪的應用範圍
應用
通信 車用电子 IT 設备
VHA N/A
RF NA
游戲机
TV/DVD
元器件
晶体諧振器
晶体濾波器
陶瓷振盪器
陶瓷濾波器
SAW 濾波器 介貭濾波器
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蜂巢式手机的电路框图与使用的主要元器件
高頻器件
VHF NA
RF NA (R3765/R3767CG)
RF Filter RF Filter IF Filter
CPU/Memory control section
Chip ferrite beeze Chip layer delay line Chip ceramic resonator
Interface section
Chip varistor Chip ferrite beeze Piezo sounder High voltage chip layer ceramic condenser PTC thermister for USB circuit protection Modem module
RF AMP DEM MAIN CPU SUB CPU LCD MODULE DATA CONT. MEMORY KEY BOARD
ANT
RF AMP
SPEAKER
RF Filter
DPX
VCO
RX SYNTHE
VCO
TCXO
Duplexer RX SYNTHE
PA
VCO
MOD CODE Microphone
高精度
高性能
進一步各種應用測試
• 高頻夾具技術 • 自動分選處理裝置
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晶体諧振器測量應用
需低的噪声电 平做反諧振頻 率測量
需小的曲綫 噪声作諧振 頻率測量
RBW 优化測量
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晶体諧振器的諧振頻率測量实例
(曲綫噪声的改善) 0.02dB (傳統型仪器) RBW 10kHz 0.01dB (R3754) RBW 10kHz
潛伏的誤差
* 相對於溫度 / 時間的漂移 * 信号源 / 接收器的內部噪声 * 連接器的重复性
通過仪器的校正過程能最大的減小系統誤差的不確定度.
9
网絡分析仪原理 數據較准
僅做頻率跟踪誤差較正
做幅度方面的頻率特性較正．執行過程簡單，但由於多路反射的原因， 選擇 2 端口全校正能做到更准確的測量．
＊傳輸測量 當移去被測件后，使用一個直通標准器去校正頻率特 性誤差包括連接綫和連接器． ＊反射測量 －開路或短路標准器具必須被選用． －當使用開路標准器時，執行 NORMALIZE (THRU)功能． －當使用短路標准器時，執行 NORMALIZE (SHORT)功能．
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用 RLA 法做驅動电平的測量
解決了用傳統法做驅動电平測量的問題
問題： 1. 由於需要重复掃描, 測試速度非常慢 2. 困難地看到驅動电平的关系對於 Fr 与 CI
10nW 1st time
100nW 2nd times
100µW X times 19
濾波器測量的一鍵應用功能
濾波器測量
Constant loss Insertion loss
4
网絡分析仪原理
被測器件應用 vs 測量功能
幅度特性 相位特性 延時特性 回波損耗 阻抗圓圖 正交阻抗
O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O
电平特性
濾波器 O 諧振器 O 延迟綫 O 綫圈 电容器 傳輸綫 O 电纜綫 O 分配器 O 天綫 磁头 O 放大器 O 變压器 O 頻率轉換器 各種功能模块 O
器件网絡电路 反射波 (Eref)
傳輸波 (Etr)
Eref
Etr
2
网絡分析仪原理
（Ex.：Network Analyzer with5Hz to 500MHz）
输入功能块 （×ｎ 通道）
820kHz B.P.F Sampler 800kHz 20kHz L.P.F AMP A/D
处理器功能块
DSP CPU
前向測量
b1 b *1
S11
S22
反向測量
a2
S12
被測器件
S=
S11 S12 S21 S22 b1 = S11 a1 + S12 a2 b2 = S21 a1 + S22 a2
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网絡分析仪原理
阻抗參數
Z=
1+r
1–r
Z : 被測件的复數阻抗
Zo : 特性阻抗
Z=
R + jX
1 X = wLs = - wCs 1 G = Rp 1 B = wLp = wCs
O O
O O O
O O
O
O O
极坐标圖
O
駐波比
5
网絡分析仪原理 矢量网絡分析參數
傳輸 * 幅度響應 * 衰減／增益 * 相位響應 * 群延時 * 前向／反向傳輸 反射 * 反射系數 * 阻抗 * 導納 * 电压駐波比 * 輸入／輸出反射
6
网絡分析仪原理
S – 參數（散射矩陣）
S21 a1
b2
b*2
|Z|
|Z|
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晶体諧振器等效电路常數的分析應用功能
等效电路常數分析
a. 4 元素
L1 R1 C1
C0 C1 L1 R1
: : : :
並行电容 動态电容 動态电感 等效串行电阻
C0
b. 6 元素
G0 C0 R0
L1
C1
R1
C0 C1 L1 R1 G0 R0
: : : : : :
並行电容 動态电容 動态电感 等效串行电阻 极間电導 极間电阻
測量項目
Loss Lossc BW fc DFl1 DFr1 DFl2 : : : : : : : : : : : : Insertion loss Constant loss x1dB bandwidth Center frequency Lower frequency at the point x1dB below Higher frequency at the point x1dB below Lower frequency at the point x2dB below Lower frequency at the point x2dB below Pass band ripple value Rejection level Spurious level Local min. value 1 (low frequency side of the max. value) Frequency of local min. value 1 Local min. value 1 (low frequency side of the max. value) Frequency of local min. value 1
Input system
Piezo vibration gyro
HDD/DVD/CD-ROM section
High sensitivity chip impact sensor Chip ceramic resonator
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１端口全校正
做反射測量時的定向性，信号源匹配和頻率跟踪的誤差校正． 用於１端口器件或帶有終端器的２端口器件的精度反射測量． 需用三種標准校正器具，開路器，短路器和負載器． 測量端口： 當連接開路，短路和負載器時在每個端口獲得校正數據．
ED: 定向性 ES: 信号源匹配 ER: 頻率跟踪 S11M: 測量數據 (在校正前) S11A: 真正數據
x 2dB
Spurious level
D
x 1dB fc
Pass band ripple Spurious level
DFr2 Pass Reject Spurious P0le x1
Band width DLF DHF
m1 p0
DLF2
DHF2
m2 p1
P0le stim1 P0le x2
: :
P0le stim2
Isolator
Coupler Chip multi-layer Hybrid coupler
Power AMP GaAs FET GaAs MMIC
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在PC中的主要元器件
Note： Not allowed to deliver the customers
LCD section
DC/DC converter
RF IN
1 ED Es ER S11A
S11M
S11M = ED +
S11AER
1 – ES S11A
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2 端口全校正
* 定向性 * 信号源匹配 * 負載匹配 * 傳輸跟踪 * 補償反射跟踪 * 高精度校正2端口器件的所有 S 參數 - 需用 開路／短路／負載／直通 4種標准校正器具 反射特性： 在每個端口得到開路／短路／負載的較正數據．每個標准 器具應有与直通器相同的电子長度去消除电長誤差． 傳輸特性： 用直通標准器連接並做直通短路校正．