E5071B网络分析仪使用指导书[1]

矢量网络分析仪 （Agilent E5071B）
使用指导书
文件标识：
当前版本： 1.0
作者：殷忠良李兴锐
文件状态：
[ ] 草稿
[√] 正式发布
[ ] 正在修改完成日期：2008-9-23
深圳市金溢科技有限公司
2008年 09 月23 日
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版本/状态作者参与者起止日期备注
2008-9-23
V1.0 殷忠良
李兴锐
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0文档介绍 (4)
0.1 文档目的 (4)
0.2 文档范围 (4)
0.3 读者对象 (4)
一仪器简介 (5)
二仪器使用 (8)
1 开机 (8)
2 关机 (9)
三测试项目 (12)
1 驻波与插入损耗定义 (12)
2 项目测试 (14)
2．1 驻波测试（S11） (14)
2．2 插入损耗测试（S21） (18)
四注意事项 (21)
0文档介绍
0.1 文档目的
在科技研究和产品开发的过程中，测试是一个很重要的环节。

一个以技术研发为核心的企业，有必要要求员工了解并掌握相关仪器设备的正确使用方法。

在射频和微波领域，矢量网络分析仪是被最频繁使用的重要仪器之一，主要用于测试器件的反射和传输相关参数。

在仪器使用过程中，若对仪器的具体操作使用和需要测试的参数的测试方法的不了解，可能会导致在设计和产品制造过程中测试得出的结果不准确，以及不当的操作会对仪器造成或多或少的损坏。

在此，简要介绍了我司网络分析仪测试驻波（即反射）和插入损耗（即传输）的方法以及一些注意事项，以供需要使用网络分析仪的员工参考。

0.2 文档范围
该文档包含以下内容：设备简介，开关机操作，驻波和插入损耗定义，驻波测试，插入损耗测试，注意事项等。

0.3 读者对象
设计开发人员、生产调试人员、质量检验人员、产品维修人员、工程维护人员等需要使用网络分析仪的人员。

一仪器简介
E5071B ENA射频网络分析仪，频率范围300 kHz至8.5GHz Agilent E5071B网络分析仪提供了最快、最精确的射频器件测量能力。

其先进的体系结构通过减少扫描次数来完成多端口测量，进一步提高了测试吞吐率。

主要技术指标
在测试端口处保持125 dB动态范围(典型值)
扫描速度：9.6微秒/点
迹线噪声：0.001 dB rms
集成的2、3和4端口，带有平衡测量能力
夹具嵌入/反嵌和端口特性阻抗转换
用于变频设备的频率偏置模式
内置Visual Basic ＆reg; for Applications(VBA)
测量向导助手软件等
图1～3显示了设备的外观以及主要的接口，按键等。

需要注意，在设备的使用过程中，必须要始终保持接地端通过金属导线与地连接。

图1 网络分析仪（Agilent E5071B）的正面
图2 网络分析仪（Agilent E5071B）的背面
图3 网络分析仪（Agilent E5071B）的控制面板
二仪器使用
正确开启和关闭仪器设备是使用仪器设备的前提；如果开启或关闭方法不正确，可能会对仪器的软硬件造成损伤。

下面将介绍矢量网络分析仪Agilent E5071B的正确开关机方法以及一些注意事项。

1 开机
进入Windows操作系统。

首先将设备接地端接地，在仪器后面板的鼠标接口上接上鼠标，如果需要使用键盘也可以一起接上键盘，然后插上电源插头。

开机时先闭合设备背面的总电源开关，再闭合正面的电源开关。

这时设备开始启动，同时仪器会对设备进行自检等，过程中会出现仪器的继电器开关产生的咔嗒等声音，待启动完毕仪器自动进入了Windows操作系统，界面如图4所示。

进入测试程序。

通过鼠标双击桌面上的测试程序“Network Analyzer”图标，这样就进入了测试程序。

测试程序的界面如图5所示。

图4 Windows操作界面
图5 测试程序界面
2 关机
测试完毕后，不能直接通过断开电源开关的方式来关闭仪器。

正确的方法是，先退出测试程序，回到Windows界面，然后按照关闭电脑的方法退出Windows系统，再依次关闭电源开关，拔掉插头。

退出测试程序。

按下控制面板上的“System”键，显示屏显示如图6所示；用鼠标点击向下翻的键，显示出“System”选项中的“Exit”选项，如图7所示，点击“Exit”即可退出测试程序，回到Windows 界面。

退出Windows操作系统。

在Windows界面下，通过开始菜单的“Shut down”选项退出Windows操作系统，如图8所示。

断开电源。

退出Windows操作系统之后，先断开正面的电源开关，再断开背面的电源开关，最后拔掉电源插头。

只有上面的所有步骤完成之后，才能算是完成了关机。

图6 System的选项
图7 通过“Exit”退出测试程序
图8 退出Windows界面的方法如同电脑关机
三测试项目
下面将简要介绍驻波和插入损耗的定义，以及使用矢量网络分析仪Agilent E5071B测试这两个参数的方法。

1 驻波与插入损耗定义
驻波的描述和相关参数。

器件的输入阻抗是器件馈电端输入电压与输入电流的比值。

器件与外部传输线连接的最佳情形是，输入阻抗是纯电阻且等于外部传输线的特性阻抗，这时外部传输线终端没有功率反射，外部传输线上没有驻波。

器件的匹配工作就是消除器件输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近外部传输线的特性阻抗。

匹配的优劣一般用以下几个参数来衡量即反射系数、驻波比和回波损耗，几个参数之间有固定的数值关系，使用那一个纯出于习惯。

在多数人的习惯中，用的较多的是驻波比和回波损耗。

通常，高频器件的输入阻抗为50Ω。

反射系数（S11或Γ）：表示反射功率与入射功率的比值，通常可用下面的公式计算
Γ＝（Z L－Z0）/（Z L +Z0）
其中，Γ表示反射系数，Z L表示器件输入阻抗，Z0表示外部传输线的特性阻抗。

驻波比（SWR）：它是行波系数的倒数，其值在1到无穷大之间。

驻波比为1，表示完全匹配；驻波比为无穷大表示全反射，完全失配。

在通信系统中，一般要求驻波比小于1.5，有的要求小于1.2，也有要求小于2，根据具体应用情况而定。

驻波比可根据下式计算
VSWR=(1+Γ)/(1－Γ)
回波损耗（Return Loss）：它是反射系数绝对值的倒数，以分贝值表示。

回波损耗的值在0dB的到无穷大之间，回波损耗越小表示匹配越差，回波损耗越大表示匹配越好。

0表示全反射，无穷大表示完全匹配。

回拨损耗和反射系数之间的运算关系如下：
RL=20lg│1/Γ│ dB
其中，RL为回波损耗。

插入损耗（Insertion Loss）的描述。

匹配情况下，假如器件没有接入电路之前，源传输到负载的功率为P1，器件接入之后源传输到负载的功率为P2，那么插入损耗为P1/ P2，通常用dB表示
插入损耗＝10Lg（P1/ P2） dB
图9 插入损耗定义
2 项目测试
2．1 驻波测试（S11）
进入测试程序。

按照前面所述的方法。

选择测试的频率范围。

按下控制面板上的“center”键，假如需要中心频率为5.8GHz，就在控制面板上按“5”,“.”,“8”和“G/n”,然后按面板上的“Enter”确认输入，这样就确定了测量的中心频率；接下来需要指定一个测量的带宽，按下面板上的“Span”键，假如需要1GHz的频率带宽，就在控制面板上按“1”和“G/n”，然后按面板上的“Enter”确认输入，这样就确定了测量的频率带宽。

图10给出了中心频率为5.8GHz，频率带宽1GHz的测试程序显示界面。

图10 频率范围设置界面
校准测量端口。

确定了频率范围之后，在端口1上连接好高频电缆和必要的转接头（注意，一定要把接头拧紧）。

然后用手按控制面板上的“Cal”键进入相关显示界面，再使用鼠标点击选择“Calibrate”，出现如图11所示的界面。

校准要用到开路，短路和50欧姆匹配负载三个标准件，三个标准件如图12所示。

校准过程要分别通过开路、短路、匹配三个步骤：
（1）、在图11所示界面选择“1-Port Cal”，进入图13所示界面，然后在线缆端接上开路标准件，接好之后，鼠标点击“Open”；
（2）、取下开路标准件，接上短路标准件，鼠标点击“Short”；
（3）、 再取下短路标准件，接上50欧姆标准件，鼠标点击“Load”。

完成上述三步之后，原来的“Done”选项由灰色变成了黑色，如图14所示，鼠标点击“Done”，完成仪器的校准。

注意，完成校准后，连接在端口1上的线缆和接头不能变动，只能取下校准标准件，因为在校准过程中用到了这些线缆和接头，这些线缆和接头的传输性能参数作为校准数据的一部分被记录在仪器里面，如果任何一部分变更，那么原来的校准数据将失效。

可以通过面板上的“SA VE/RECALL”键把校准数据保存起来，这样在测试过程中可以随时调用之前的校准结果来使用，或这次测试完成之后下一次开机再使用，但前提必须是校准好的电缆和接头不能改变和松动，否则都应该重新做校准再使用。

图11 选择“Calibrate”之后出现的界面
图12 校准所用标准件
图13 校准界面
图14 校准之后显示界面
器件驻波测试。

校准完成后，取下校准用的标准件，接上需要测试的器件。

按控制面板上的“Format”键，在显示屏上选择“SWR”；然后按“Meas”键，选择“S11”，就可以看到被测试的器件的驻波了。

如图15所示为一个天线单元的驻波测试。

关闭仪器。

完成驻波测试后务必按前面所述的方法关闭仪器。

图15 一个天线单元的驻波测试
2．2 插入损耗测试（S21）
进入测试程序。

按照前面所述的方法。

选择测试的频率范围。

步骤和驻波测试里介绍的一样，不再重复。

校准测量端口。

确定了频率范围之后，在端口1和2上连接好高频电缆和必要的转接头（注意，一定要把接头拧紧）。

然后用手按控制面板上的“Cal”键进入相关显示界面，鼠标点击选择“Calibrate”，出现如图11所示的界面。

插入损耗的校准必须要进行两个测试端口的反射校准和两个端口之间的传输校准。

（1）端口1反射校准：如图11选择“2-Port Cal”，进入图16所示的界面，再选择“Reflection”，进入图17所示界面，然后在端口1线缆端接上开路标准件，接好之后，鼠标点击“Port1 Open”；然后取下开路标准件，接上短路标准件，鼠标点击“Port1 Short”；再取下短路标准件，接上50欧姆标准件，鼠标点击“Port1 Load”。

（2）端口2反射校准：在端口2线缆端接上开路标准件，接好之后，鼠标点击“Port2 Open”；然后取下开路标准件，接上短路标准件，鼠标点击“Port2 Short”；再取下短路标准件，接上50欧姆标准件，鼠标点击“Port2 Load”。

再选择“Return”，回到图16所示界面。

（3）传输校准：点击“Transmission”，进入图18所示界面，将两条线缆通过接头连接起来，点击“Port 1-2 Thru”，再选择“Return”，回到图19所示界面。

完成上述步骤之后，原来的“Done”选项由灰色变成了黑色，如图19所示，鼠标点击“Done”，完成仪器的校准。

注意，完成校准后，
连接在端口1和2上的线缆和接头不能变动，只能取下标准件，原因已在前面讲述过。

图16 2-Port Cal 校准界面
图17 反射的校准
图18 直通校准界面
图19 反射和直通校准完之后的界面
器件插入损耗测试。

校准完成后，取下校准用的标准件，接上需要测试的器件。

按控制面板上的“Format”键，在显示屏上选择“Log Mag”；然后按“Meas”键，选择“S21”，就可以看到被测试的器件的插入损耗了。

图20所示为一条同轴线插入损耗的测试。

关闭仪器。

完成测试后务必按前面所述的方法关闭仪器。

图20 一条同轴线插入损耗的测试
四注意事项
为了正确有效地使用仪器，这里再集中地描述一下在仪器使用过程中需要注意的一些方面。

1、务必按照前面所描述的开关机方法来开启和关闭仪器。

错误的开关机操作都可能对仪器的软件和硬件造成损伤。

仪器昂贵，如果损坏，不仅耽误工作，财产上也会带来不小的损失。

2、仪器要确保测试准确，应该在仪器开机预热一段时间（如半小时），使到仪器的各部件工作稳定后再测试，才能保证仪器测试的结果比较精确。

3、测试的过程中应始终保持接地端通过导线接地，以确保测试结果的准确性，同时也能够把仪器产生的静电传导到地。

4、测试过程中应始终保持线缆和转接器件的各个接头拧紧。

在
射频和微波频段，接头处的连接对信号的传输有很大的影响，接头松时和紧时可能是完全不同的两个结果。

5、每次测试之前都应该对仪器进行校准，以确保测试结果的准确性。

6、完成仪器校准之后，应保持校准时所用的连接线缆和接头不变更（包括连接顺序），只能取下标准件。

因为在校准过程中用到了这些线缆和接头，这些线缆和接头的传输性能作为校准数据的一部分被记录在仪器里面，如果任何一部分变更，那么原来的校准数据将失效，导致测试结果不准确。

7、电缆和接头的拧进拧出，应该旋转可转动的金属护套部分，以保护同轴电缆接头的中间的金属针或孔不被磨损，影响测试精度。

8、应避免发热的物体靠近仪器，同时不能在仪器上放置其它过重的物体，以免压坏仪器。

9、仪器在搬动和使用过程中都要小心轻放，保持仪器整洁，不可以在屏幕上贴东西和标示刻画，保护仪器，人人有责。