浅析向量网路分析仪工作原理分析解析

1、涣析向量路分析倭工作原理（上）向量路分析倭（VNA可量测微波元件6周路）的大小典相位的特性，常见的微波被勤（passives）元件包含注序MW解§、滤波器、大超瞥波健醇滤波器（SAW、分配器、及一些平衡典非平衡（BalancedandUnbalanced）被S&元件；主S&元件包括稹H电路放大器、低亲隹制1放大器（LNA、ICs、混器（Mixer）、功率放大器、塔IB放大器（Towermountedamplifier）等等，可茨;包UH象。向量路分析倭工作原理向量路分析倭主要工作原理是，利用其彝射至待测物的入射制I虢典待测物反射回分析倭的反射斜序t或是穿透至待测物另一

2、端的穿透斜序t迤行比敕得到的相封信。圄一典圄二明向量路分析倭可做的雨件事情INCIDENTTESTDEVICETRAMSMITTED9I一：穿透量测增益Gain(dB)插入t1失InsertionLoss(dB)相位差InsertionPhase(degrees)穿透彳系数TransmissionCoefficients(S12,S21)18子II度ElectricalLength(mm延iM畤IWElectricalDelay(s)性相位建化量DeviationfromLinearPhase(degrees)群延iMGroupDelay(s)圈二：反射量测返回t1失 Return Loss(

3、dB)反射彳系数 Reflection Coefficients(S11, S22)反射保数 vs.距离隹/畤IW Reflection Coefficients vs. Distance Fourier Transform阻抗 Impedance (R+jX)踪波比SWR向量路分析倭量测系统基本觐念向量路分析倭量测系统使用一可湖整Jig段的接收械如圄三所示，此微波轩I虢是由降器 符其率降至中通带虑理。MICROWAVESIGNALTUNABLE LOCAL OSCILLATORIhTTERMEDlATEFREQUENCY附A>敕不易收干援制1虢或亲隹轩l干摄圄三：向量路分析倭可湖整段接

4、收械方现圄使用分歧器符微波制I虢在量测前分H可以得到一他相位的参考量如圄四所示。微波哥I虢的相位在穿谩待测物之彳爰，然彳爰符其比敕原先的轩I虢得I参考相位量，向量路分析倭自勤取檬参考制I虢不需额外的硬H。REFERENCESIGNAL圈四：分高隹微波虢求得相位参考量我伸号考ft一他例子，假1S我伸号先招待测物移去使用一辰度的AW俞代替如圄五所示，附U明此AW俞路彳至辰度比参考制I虢的畏度来的H在我伸号看看在造槿情形之下封我伸号的量测有什麽影簪。圈五：分离隹微波虢待测物用僖取代假段我伸M各测制前序IIS在1GHz的位置且此雨不同路彳至辰度分别出来的雨轩I虢是精碓的差一(0波道(0意思就是测副前I

5、虢典参考制I虢差360度相位角如圄六所示，我伸号瓢法出一他正弦波最大值至下I他最大值的If除差距，所以路分析H招量到的相位差是0度。REFERENCE £tGN ALTEST SIGNAL圈六：分离隹雨微波杆1虢相差琪在考定i!g率在1.1GHz迤行相同的i!g率比原先的高出十他百分比，因此相封鹰的波H曾比值前短十他百分比，测副前I虢路彳至比参考制1虢路彳至多0.1波晨（见圄七），此羽嘘品（槛是：x360=396度典之前用1GHzg率迤行位量测差了36度，所以路分析倭符18示的相位差是-36度。此槛IS定在1.1GHz畤是比IS在1GHz畤相位延i1了36度。圄七：分离隹雨微波轩I虢

6、相差396度如果我伸M等量测率段定在1.2GHz我伸M各I1到-72度,若率IS定在1.3GHz可K到-108度，等等如圄八所示，道是一他测副前I虢典参考制I虢之的重子性的延遽，封於造些延i!我伸M等使用工渠用的常用循1®,就是我伸号常11到的相位延i1（phasedelay）,在早期的路分析倭中，在测畤有用参考测臂（referencearm）符辰度正规化，使臂封於（相位封i!g率）故逾常的量测。山54 工P-口山 Hnsquj芝*1眦FREQUENCY in GHz-1W1Bl八：18子相位延iM去量测待测物的相位角，我伸号先移去18子辰度的相位改建是由於率改建的信割系不看，直接看

7、除相位特性，道他特性符曾很小於相位改建是由於18子辰度不同所造成的影簪。可用雨槿方式来完成适件事情，第一槿大家比敕常用的方式是插入一逾常辰度的伸巾俞置於参考制1虢路彳至上，使得雨路彳至成悬等房的效果如圄九所示。使用理想的傅巾俞典理想的分配器，然彳爰我伸M等量测相位常数常成是在改建率的因素，迨槿近似法的使用有一他的题必须考f*,就是每I次迤行量测1K定畤必须改建健巾俞的竟度。BI九：雨路彳至雷子辰度相等另一槿近似法是利用软11的方式来控制路彳至畏度差，圄十明St示一他元件相位封率信割系的座襟，道低I元件有著不同的效鹰，即是在不同率畤输出相位曾出？I非性效果，因悬如此的结果，我伸号知道元件有著非性

8、相位的簪鹰，就可以利用性相位的值迤行相位偏差量的未曲1,所以最彳爰此元件随著率崖生的非性相位偏差我伸号可以依摞上述的方式修改消除延il的特性。FREQUENCYinGHzSUBSTRACTLINEARPHASEFROMMEASUREDPHASEI1十：JK率增加改建相位非性山 5<Hd DWKDWSS(r90-1S0*11 1-2 L3 I-4 FREQUENCY in GHzSUBSTRACT LINEAR PHASE FROM MEASURED PHASE琪下市面上的女周路分析H黑乎都有提供自勤参考延的未曲！功能，使用畤只要按下一按朗即可，可是非常曾罩。圄十一明常我伸号迤行相位未曲1

9、彳爰看到的量测结果，在一系统鹰用上通常是修正畏度的差瓢谪如何造些多绘的相位特性在上都是需要考ft的，不可任意忽略。+-：相位祷彳赏彳爰之结果涣析向量路分析倭工作原理(下)前一回我伸号曾覃介貂了向量路分析倭的工作原理典量测系统的基本觐念，聚接著造一次我伸M等带入除的量测方法，以及在量测畤的差如何修正。向量路分析倭量测法琪在我伸号考IS一dI待测物，它是一他I雨埠元件，元件雨遏各有一他I逋接器，於迨檬的量测我伸整寸什麽有典趣呢？以下是我伸号的明。第一，我伸M等量测每一他埠的反射特性，另一端没有用到的埠一定要用端ft阻50欧姆接起来，如果我伸号指定一他端面悬襟型平面一定要聘其参考平面定清楚，然彳爰我

10、伸号就定羲反射特性优参考平面而来的耦之悬JK向反射量(Forwardreflection)。优另一端面来的反射特性就耦之悬逆向反射量(Reversereflection)如Bl十二所示。MAGNITUDEANDPHASEOFEACHERRORSIGNALISMEASURED圈十二：J狼向典逆向反射第二，我伸号来量羽”版向穿透(ForwardTransmission)典反向穿透(ReverseTransmission)特性，在一般埸合中我伸号都使用速言己法，都耦要测的目悬S>tt,S是英文覃字scattering的曾耦，S彳爰面尾随的第二(0数字是轩1虢路分析倭哪(0埠灌入，S彳爰面尾随的

11、第一(0数字是哥I虢路分析倭哪他埠离卸1,所以聚例S11是轩I虢路分析倭埠一再卸1的虢灌入路分析倭埠一轩1虢的比值。四(0S参数的定羲可见圄十三。S21FORWARDTRANSMISSJONPORT 1PORT 2S11 FORWARD REFLECTIONS22 REVERSE REFLECTIONS12 REVERSE TRANSMISSION S11（K向反射）ForwardReflection S21（K向穿透）ForwardTransmission S22（反向反射）ReverseReflection S12（反向穿透）ReverseTransmissionS参数被使用在非常多的地方

12、，SJU包含了大小（Magnitude）典相位（Phase）WK0物理量，大小的St示使用分KdB,典早期的量区周路分析倭一檬，我伸号通常耦此数大小（LogMagnitude）。在相位U示方面性相位（LinearPhase）,JHBI十四，如同我伸号之前言寸谪的，我伸号瓢法明此一遇期典下一他遇期的差因此相位跑了360度之彳爰曾回到最初的位置也就是0度的地方，在量测所18示的部份是优-180度到+180度之适是最常见的。道槿18示曾呈琪不逋女亶（跳蹬）的情形见圄十四，K向典反向所有的都是以0度出彝做悬参考相位。H十四：性相位舆频率彳系曲道木里有黑槿方法可以ai更多的瓷制tie示在同一修曲上，其中

13、之一是趣座襟ie示如圄十五所示，此放射性的参数（典圄心相距的距离隹）是大小，旋樽的弧辰的角度是相位角，我伸号有畤候曾使用趣座襟k示一他穿透量的特别是在一些叠加的元件（或用骄霜路）中，每一（0元件的趣座襟K示穿透量的结果除了大小（dB）之外遢加了相位的资料在其中，如同我伸号已言寸谪的，轩i虢来自於待测物的反射也有大小舆相位、道是因悬待测物元件的阻抗有包含部典虚部可描述成r+jx。我伸M各r耦部ft阻:S,>x耦之悬虚部18阻而j是虚部的符虢有畤嘉悬i。它的平方是等於-1,若x的值是正的，那阻抗呈？118感性，若x的值是H的，那阻抗呈？118容性。POLARDISPLAYH十五：趣座襟18示

14、Bl封於虚部x：S次，其大小和趣性封於阻抗匹配是很重要的，封於褪数（Complex）即包含部典虚部的阻抗来乱最佳的匹配是共鞭匹配（complexconjugate）,所滑共聊匹配的意羲其If是很曾罩的，雨阻抗的r典x值是相同的，但x趣性相反，觐看迨槿阻抗最好是用史密斯（SmithChart）来分析如Bl十六所示，它使用r典x重出典虚圄黜合而成。BI十五是依摞我伸号想要的格式，用一僚或闲修曲16示所有的瓷轩I在罩一（0S参数上、另一他大家常用的就是使用史密斯圄来看K向反射（一僚曲）,符得到的K向穿透用封数大小典相位的直角座襟来看（雨修曲）,我伸号看看如何来完成适件事。SMITHCHARTiNDU

15、CTtVECAPACITIVE圈十六：史密斯圈一般的女周路分析倭通常都有四（018示的通道，每一他通道可以18示用任意内建的格式来秀出一僚或闲修曲,所有的四他ISWW以同畤在任一槿格式下K示，所以全部有八修曲可以同畤gffil,常一大堆的资料同畤秀出的畤候，能不能精碓的判U!就要看他人功力而定了，抓住上述文章的技巧相信就能很容易得到（0人想要的瓷制I。常我伸号迤行相位量测畤，另一他重要觐察的参数是群延i1（GropeDelay）,在一些性元件中，制1虢穿谩待测物相位曾随著率性改建，所以率加倍相位也曾加倍改建，一他重要的量测法，是去觐察相位封率的建化率（群延i1）,尤其是金性寸通制I系统的使用者

16、来更重要，如果相位封率的比率不是常数的忘舌，此待测物的相位封特定的率来就是非性的，封通制I系统而言非性就曾生哥I虢失真。量测上的差修正在向量区周路分析倭中，我伸号可以量测制I虢的大小典相位，但是再的同畤有一些可能生的差(六是必须要修正掉的，六如下：轩1虢端测IS埠匹配Source Test Port Match ) rns端测IS埠匹配Load Test Port Match )# 方向性(Directivity) 隔余色度(Isolation) 穿透率簪鹰(TransmissionFrequencyResponse) 反射率簪(ReflectionFrequencyResponse)常我伸号在修正六差畤，是在K向典反向雨他方向迤行,因此全部是12：Slg差修正，在迤行K向典反向正畤必须要做道十二差修正才可迤行,早期有些测制鸿!器没有自勤切bum,只能迤行罩向六差修正，若是要迤行曼向必须倭器本身必i(提供曼向能力才可以。去完成造槿差修正，我伸号i(量测差轩i虢的大小典相位如圄十七所示，大小典相位的瓷制1建成一他向量，此向量是数孥上的鹰用至轩i虢上，道槿虑理修正耦之差向量