矢量网络分析仪的原理及测试方法.ppt

1,矢量网络分析仪的原理及测试方法,深圳市南方联合实业有限公司,2,电子元器件,集成电路芯片,High-frequency device,电池,什麼是网絡分析仪的分析對象?,Communication,Computer,Neo-Audio Visual,通信,多媒体,3,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,器件网絡电路,入射波 (Ein),反射波 (Eref),傳輸波 (Etr),Ein,Eref,Etr,4,A/D,DSPCPU,Display,ATT,ATT,820kHz B.P.F,20kHz L.P.F,AMP,800kHz,820k 500.82MHz,811.8MHz,812.62 1312.62MHz,812.621MHz,5500MHz,XTAL,Sampler,网絡分析仪原理,输入功能块 （ 通道）,处理器功能块,输出功能块,（Ex.：Network Analyzer with5Hz to 500MHz）,5,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,6,网絡分析仪原理,被測器件應用 vs 測量功能,7,网絡分析仪原理,矢量网絡分析參數 傳輸 反射 * 幅度響應 * 反射系數 * 衰減增益 * 阻抗 * 相位響應 * 導納 * 群延時 * 电压駐波比 * 前向反向傳輸 * 輸入輸出反射,8,网絡分析仪原理,S 參數（散射矩陣）,b *1,b 1,a 1,前向測量,S21,S12,S11,S22,b 2,b * 2,反向測量,a 2,被測器件,S11 S12 b1 = S11 a1 + S12 a2 S21 S22 b2 = S21 a1 + S22 a2,S =,9,网絡分析仪原理,阻抗參數 1 + r Z : 被測件的复數阻抗 1 r Zo : 特性阻抗 R + jX R = Rs X = wLs = - Y = G = B = = wCs,Z =,1,wCs,1,Z,= G + jB,1,Rp,1,wLp,Z =,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,10,网絡分析仪原理,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,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,誤差,通過仪器的校正過程能最大的減小系統誤差的不確定度.,11,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,12,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 用於端口器件或帶有終端器的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 S11M = ED +,ED,1,Es,ER,S11A,RF IN,S11M,S11AER,1 ES S11A,13,- 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,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,14,通信,車用电子,IT 設备,游戲机,TV/DVD,應用,元器件,Advantest 网絡分析仪的應用範圍,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,VHA N/A,RF NA,15,蜂巢式手机的电路框图与使用的主要元器件,RX SYNTHE,PA,RF AMP,Power Amp,RF Filter,RF AMP,DEM,MAIN CPU,SUB CPU,SPEAKER,LCD MODULE,KEY BOARD,MOD,CODE,DATA CONT.,MEMORY,Microphone,RX SYNTHE,VCO,TCXO,VCO,RF Filter,VCO,IF Filter,RF Filter,RF Filter,ANT,Duplexer,DPX,高頻器件,VHF NA RF NA (R3765/R3767CG),16,測試方案,頻率帶寬,自動設备系統測試,高頻夾具技術 自動分選處理裝置,高精度,高性能,高可靠性,低成本,高產量,网絡分析仪 做生產綫測試,進一步各種應用測試,网絡分析仪 做產品開發測試,工位測試,网絡分析仪做元器件測試的系統配置,Microwave band,Mili-wave band,貭檢測試,VHF band,Semi-microwave band,17,晶体諧振器測量應用,需低的噪声电平做反諧振頻率測量,RBW 优化測量,需小的曲綫噪声作諧振頻率測量,18,晶体諧振器的諧振頻率測量实例 (曲綫噪声的改善),| Z |,| Z |,RBW 10kHz,RBW 10kHz,0.02dB,0.01dB,(傳統型仪器),(R3754),19,a. 4 元素,C0 : 並行电容 C1 : 動态电容 L1 : 動态电感 R1 : 等效串行电阻,b. 6 元素,C0 : 並行电容 C1 : 動态电容 L1 : 動态电感 R1 : 等效串行电阻 G0 : 极間电導 R0 : 极間电阻,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,20,解決了用傳統法做驅動电平測量的問題,10nW,100nW,100W,1st time,2nd times,X times,用 RLA 法做驅動电平的測量,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,21,濾波器測量的一鍵應用功能,x 1dB,Band width,DLF,DHF,DLF2,DHF2,m1,p0,p1,D,x 2dB,Spurious level,fc,Constant loss,Insertion loss,Pass band ripple,Spurious level,m2,Nominal Frequency fcent,Loss : Insertion loss Lossc : Constant loss BW : x1dB bandwidth fc : Center frequency DFl1 : Lower frequency at the point x1dB below DFr1 : Higher frequency at the point x1dB below DFl2 : Lower frequency at the point x2dB below DFr2 : Lower frequency at the point x2dB below Pass : Pass band ripple value Reject : Rejection level Spurious : Spurious level P0le x1 : Local min. value 1 (low frequency side of the max. value) P0le stim1 : Frequency of local min. value 1 P0le x2 : Local min. value 1 (low frequency side of the max. value) P0le stim2 : Frequency of local min. value 1,測量項目,濾波器測量,22,在无线电话中的主要元部件,2nd IF filter,Ceramic filter,1st IF filter,2nd local synthesizer,!st local synthesizer,Tx circuit spacer filter,Local filter,Divider,Power AMP,Coupler,Isolator,Connector,Antenna common/ HF top filter,Low noise amplifier,Rx inter circuit filter,Antenna,VCO,PLL module,SAW filter,VCO,PLL module,Chip multi-layer 3dB Hybrid coupler,Dielectric filter,Chip multi-layer LC filter,SAW filter,GaAs MMIC,Chip multi-layer Hybrid coupler,Chip multi-layer filter,GaAs MMIC,Di-electric filter,Chip multi-layer filter,SAW filter,Di-electric filter,SAW filter,RF diode switch,Micro axial connector,Chip di-lelectric antenna,Chip multi-layer antenna,GaAs FET,GaAs FET,Note: Not allowed to deliver the customers,23,在PC中的主要元器件,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,Chip Emi-fil,Chip coil,Switching power supplier,Input system,Piezo vibration gyro,HDD/DVD/CD-ROM section,High sensitivity chip impact sensor,Chip ceramic resonator,LCD section,CPU/Memory control section,Interface section,DC/DC converter,Piezo transformer,Chip ferrite beeze,High voltage chip layer ceramic condenser,Chip ferrite beeze,Chip layer delay line,Chip ceramic resonator,Chip varistor,Chip ferrite beeze,Piezo sounder,PTC thermister for USB circuit protection,Modem module,High voltage chip layer ceramic condenser,Note： Not allowed to deliver the customers,24,R3860A RF 元器件分析仪 R3768/3770 微波矢量网络分析仪,25,R3860A/R3768/R3770 介绍 (1),RF 元器件分析仪 R3860A 20GHz 微波矢量网络分析仪 R3770 8GHz 矢量网络分析仪 R3768,26,R3770/R3768 的目标市场,ANT SW 模块(Pin Diode) SAW 滤波器 通信基站 滤波器 作为通用推广产品去抢占微波矢网的市场,27,R3860A/R3768/R3770 介绍 (2),R3860A RF Component Analyzer 市场目标在IC制造厂！ 市场目标在通讯设备的开发生产！ 重点在开发部和生产线！ R3768 8GHz Network Analyzer 主要市场目标在SAW, FEM的生产厂！ 作为8GHz矢网的通用推广产品 R3770 20GHz Network Analyzer 市场目标在SAW, FEM的开发部门！ 作为20GHz矢网的通用推广产品,28,全校正,对于4端口器件测量, 一次性可做所有S参数的全校正（6 path,16 parameter）,16 S参数,P2,P1,P3,P4,29,比较表(1): R3768 vs ENA (8G),30,比较表(2): R3770 vs PNA (20G),31,R3770/R3768的主要优势点,ANT SW 模块 (pin diode) VSIM Harmonic measurement Max. 13dBm output power（R3968 test-set端-10dBm） MDAS SAW 滤波器 through-put Max. 5s/point MDAS 基站滤波器 dynamic range 常规通用目标 比同类产品有更高性能及多功能 低价位,32,目前的测试方法与问题,SW 测量,SA : Harmonic measuremen