网络分析仪详细使用教程学习教案

1、会计学1第一页，共41页。l网络分析仪测试网络分析仪测试(csh)基本概念基本概念l网络分析仪网络分析仪 工作原理工作原理l误差和校准误差和校准lENAlPNA第1页/共41页第二页，共41页。双功器LO LC 滤波器功分器TX IF LC滤波器耦合器隔离器平衡(pnghng)/非平衡(pnghng)转换混频器LNA放大器SAW 滤波器SAW 滤波器天线(tinxin)射频(sh pn)前端模块平衡/非平衡转换第2页/共41页第三页，共41页。 Lightwave入射入射反射反射(fnsh)透射透射(tu sh) RF/MW第3页/共41页第四页，共41页。器件性能的描述(mio sh): 传

2、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 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工作频率工作频率; 信号功率信号功率第4页/共41页第五页，共41页。 dB全匹配全匹配(ppi)(ZL = Zo)r rRLVSWR01全反射全反射 (ZL = 开路开路(kil),短路短路 )0 dB1=ZL-ZOZL+OZ=V反射V输入=rFG=rG= -20 log(r),VSWR = EmaxEmin=1 + r1 - rEmaxEmin (功率比值功率比值)第5页/

3、共41页第六页，共41页。 0+R+jX-jXRectilinear impedance plane.-90o0o180o+-.2.4.6.81.090o 0 0等电抗等电抗(dinkng)圆圆等电阻等电阻(dinz)圆圆Smith Chart 圆图上圆图上 一点一点位置反映对应的位置反映对应的阻抗阻抗(R+jx)和和反射反射(模和相位模和相位)GLZ = 0=180 O1(短路点短路点) Z = L=0 O1G(开路点开路点) Z = ZoL= 0G大电阻区大电阻区小电阻区小电阻区电感区电感区电容区电容区 Z=R+jx Z=R+jx 第6页/共41页第七页，共41页。RL / RSRSRLR

4、L = RS: 负载上最大功率负载上最大功率(gngl)传输传输 Zs = R + jXZL = Zs* = R - jXRL / RS00.20.40.60.811.2012345678910Load Power (normalized)第7页/共41页第八页，共41页。V传输V输入(shr)传输系数传输系数 = T T=VTransmittedVIncident = tf tfDUT增益增益 (dB) = 20 Log VTrans VInc = 20 log t t插入损耗插入损耗 (dB) = - 20 Log VTrans VInc = - 20 log t t第8页/共41页第九页

5、，共41页。TimeAtoFrequencyf1TimeSin 360 * f * tFrequencyA phase shift = to * 360 * f1fDUT A * Sin 360 * f ( t - t )输入输入(shr)输出输出TimeFrequencyf1第9页/共41页第十页，共41页。 系统频率带宽系统频率带宽(di kun)内幅频特性为常量内幅频特性为常量MagnitudePhaseFrequencyFrequency系统频率带宽内相频特性为线性系统频率带宽内相频特性为线性 V = a f( t - to)输出输出V = f(t)输入输入DUT第10页/共41页第十

6、一页，共41页。 网络分析仪相位网络分析仪相位(xingwi)补偿补偿+=Frequency(Electrical delay )FrequencyPhase 1 /DivoPhase 45 /DivoFrequency 应用应用: 测量器件相位特性 难于定量分析相位特性线性 应用应用: 便于对相位特性线性的分析网络分析仪的相位补偿处理功能：网络分析仪的相位补偿处理功能： 第11页/共41页第十二页，共41页。in radiansin radians/secin degreesf in Hertz (w = 2 p f)fwfGroup Delay (t )g=-d fd w=-1360od

7、fd f*Frequency群时延抖动群时延抖动(dudng)平均平均(pngjn)时延时延totg 网络分析仪通过测试相网络分析仪通过测试相/频特性得频特性得到器件延迟性能到器件延迟性能GD 抖动反映器件相位抖动反映器件相位(xingwi)特性线性特性线性GD平均值反映器件的平均时延平均值反映器件的平均时延PhasefDfFrequencyDww第12页/共41页第十三页，共41页。PhasePhaseGroup DelayGroup Delay- -d f fd w w- -d f fd w wffff第13页/共41页第十四页，共41页。TransmittedIncident传输传输(c

8、hun sh)特性特性增益增益(zngy)S参数参数S21,S12群延时群延时Delay传输系数传输系数相位相位PhaseReflectedIncident反射特性反射特性SWRS参数参数S11,S22反射系数反射系数阻抗阻抗 R+jX, G+jB 反射损耗反射损耗 G, rG, rT,tT,t输入输入反射反射输出输出RBAAR=BR=第14页/共41页第十五页，共41页。 S11=ReflectedIncident=b1a1a2= 0S21=TransmittedIncident=b2a1a2= 0S22=ReflectedIncident=b2a2a1= 0S12=TransmittedI

9、ncident=b1a2a1= 0输入输入(shr)传输传输(chun sh)S21S11反射反射b1a1b2Z0Loada2=0DUT正向正向输入输入传输传输S12S22反射反射b2a2ba1=0DUTZ0Load反向反向1S-parameters 电压线性值定义电压线性值定义第15页/共41页第十六页，共41页。 FrequencyFrequencyTimeTime第16页/共41页第十七页，共41页。CH1 S21 1og MAG 1 dB/ REF 32 dB 30.991 dB 12.3 dBmC2 IF BW 3 kHz SWP 420 msecSTART 5 5dBm CW 90

10、2 MHz STOP 15 dBm1 dB compression point: 输入功率增加输入功率增加(zngji)导致器件增益下降导致器件增益下降1dB相对测试相对测试输出输出1dB压缩点压缩点(绝对测试绝对测试) 测试测试(csh)功功率率 测试频率测试频率01dB 输入输入1dB压缩点压缩点第17页/共41页第十八页，共41页。饱和工作饱和工作(gngzu)电平电平压缩工作区压缩工作区线性工作区线性工作区 (slope = small-signal gain)1dB第18页/共41页第十九页，共41页。AmplitudeTimeAM (dB)PM (deg)Mag(AMin)Test

11、 StimulusAmplitudeTimeAM (dB)PM (deg)Mag(AMout)Mag(PMout)Output ResponseAM - PM Conversion =Mag(PMout)Mag(AMin)(deg/dB)DUTPower sweepIQAM to PM conversion can cause bit errors输入功率输入功率(gngl)对器件相位特性的对器件相位特性的影响影响第19页/共41页第二十页，共41页。l网络网络(wnglu)分析仪测试基本概念分析仪测试基本概念l网络网络(wnglu)分析仪分析仪 工作原理工作原理l误差和校准误差和校准lENA

12、lPNA第20页/共41页第二十一页，共41页。Port 2功率(gngl)分配/开关源R1APort 1R2B衰减器衰减器测量(cling)接收机参考接收机参考接收机反射信号(A)传输信号(B)输入信号输入信号输出信号输出信号DUT信号源信号源信号分离装置信号分离装置接收机接收机处理显示单元处理显示单元第21页/共41页第二十二页，共41页。RAB输入输入(shr)源源LO 源源RFN*LO +/- IF反射反射(fnsh)传输传输输入参考信号输入参考信号输入信号输入信号输出信号输出信号BRAR第22页/共41页第二十三页，共41页。l提供被测件激励信号提供被测件激励信号l具备频率和功率扫描

13、功能具备频率和功率扫描功能l合成合成(hchng)源实现源实现频率频率(pnl)合合成源成源ALCALCDriverALC 检测检测衰减器衰减器源源ALC = 自动电平控制自动电平控制 (automatic level control)第23页/共41页第二十四页，共41页。l功分器功分器l提供提供(tgng)参考信参考信号号l宽频率覆盖宽频率覆盖6 dB50 W50 W6 dBl定向定向(dn xin)耦合器耦合器l电桥电桥l方向性方向性l低插入损耗低插入损耗Main signalCoupled signalRECEIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFL

14、ECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT 定向耦合器连接端点定向耦合器连接端点: 反射特性测试点反射特性测试点Test PortDetector第24页/共41页第二十五页，共41页。(入射信号入射信号(xnho)泄漏泄漏)(被测件反射被测件反射(fnsh)方向方向)定向耦合器定向耦合器(定向耦合器输入端定向耦合器输入端)Data MaxAdd in PhaseDeviceDirectivityReturn LossFrequency03060DUT RL =

15、40 dBCancel Data 0DeviceDirectivityData = Vector SumDirectivityDeviceData Min 被测件反射信号被测件反射信号与定向耦合器泄漏的与定向耦合器泄漏的 输入信号输入信号在接收机端矢量叠加在接收机端矢量叠加 影响测试精度影响测试精度第25页/共41页第二十六页，共41页。接收机类型(lixng)Tuned ReceiverScalar broadband (no phase information)Vector(magnitude and phase)DiodeDCACRFIF FilterIF = F LOFRFRFLOAD

16、C / DSPRECEIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT第26页/共41页第二十七页，共41页。300kHz8.5 GHz混频器前端混频器前端ADC / DSP幅度幅度+相位信息相位信息第27页/共41页第二十八页，共41页。接收机带宽接收机带宽(di kun) :70kHz-100dB第28页/共41页第二十九页，共41页。Error Due to Interfering Sig

17、nal0.0010.010.11101000-5-10-15-20-25-30-35-40-45-50-55-60-65-70Interfering signal (dB)Error (dB, deg)phase errormagn error+-网络网络(wnglu)分析仪测试精度与测试动态范围关分析仪测试精度与测试动态范围关系系第29页/共41页第三十页，共41页。T/R vs S-Parameter Test SetslRF always comes out port 1lport 2 is always receiverlresponse, one-port cal available

18、lRF comes out port 1 or port 2lforward and reverse measurementsltwo-port calibration possibleTransmission/Reflection Test SetPort 1Port 2SourceBRADUTFwdPort 1Port 2Transfer switchSourceBRAS-Parameter Test SetDUTFwdRev第30页/共41页第三十一页，共41页。RECEIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B

19、)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT第31页/共41页第三十二页，共41页。l网络网络(wnglu)分析仪测试基本概念分析仪测试基本概念l网络网络(wnglu)分析仪分析仪 工作原理工作原理l误差和校准误差和校准lENAlPNA第32页/共41页第三十三页，共41页。第33页/共41页第三十四页，共41页。AB负载负载(fzi)失配失配串扰串扰方向性误差方向性误差DUT频率响应误差频率响应误差l传输跟踪误差传输跟踪误差R 单端口共单端口共 6 项误差项误差 双端口共双端口共 12 项误差项误差 反射信号反射信号第34页/共41页第三十五页，共41页。 频响校准频响校准 (response校准校准)=归一化处理归一化处理(normalization) 简单简单 只能消除跟踪误差只能消除跟踪误差(wch)(频响误差频响误差(wch) 相当于归一化处理相当于归一化处理(Datamem, Data/mem) 矢量校准矢量校准需要测试更多校准件需要测试更多校准件可消除更多误差可消除更多误差(wch)项目项目要求矢