网络分析仪及系统组成和器件功能

Agilent

系列

网络分析仪网络分析仪及系统组成和器件功能第1页网络分析仪测试基本概念网络分析仪工作原理误差和校准ENAPNA网络分析仪网络分析仪及系统组成和器件功能第2页双功器LOLC滤波器功分器TXIFLC滤波器耦合器隔离器平衡/非平衡转换混频器LNA放大器SAW滤波器SAW滤波器天线射频前端模块系统组成及器件功效平衡/非平衡转换网络分析仪及系统组成和器件功能第3页射频信号在器件中传输

Lightwave入射反射透射

RF/MW网络分析仪及系统组成和器件功能第4页网络分析仪测试要讨论问题器件性能描述:传输特征;反射特征器件传输特征/反射特征指标定义?

Gain,Phase,GroupdelayVSWR,,,Impedance

影响器件传输/反射特征原因?

工作频率信号功率

网络分析仪表显示结果

反射特征

传输特征工作频率;信号功率网络分析仪及系统组成和器件功能第5页反射特征参数定义:¥

dB全匹配(ZL=Zo)rRLVSWR01全反射

(ZL=开路,短路)0dB1¥VoltageStandingWaveRatio=ZL-ZOZL+OZ=V反射V输入=rFG=rG=-20log(r),VSWR=EmaxEmin=1+r1-rEmaxEmin驻波比反射系数(电压比值)反射损耗(功率比值)Z0:传输线特征阻抗Z1:传输线终端负载传输信号包络网络分析仪及系统组成和器件功能第6页史密斯圆图(SmithChart)对阻抗和反射描述¥®0+R+jX-jXRectilinearimpedanceplane.-90o0o180o+-.2.4.6.81.090o¥0等电抗圆等电阻圆SmithChart圆图上一点位置反应对应阻抗(R+jx)和反射(模和相位)等反射系数圆半径:反射大小相角:反射相位GLZ=0=±180O1(短路点)Z=

L=0O1G(开路点)Z=ZoL=0G大电阻区小电阻区电感区电容区Z=R+jx网络分析仪及系统组成和器件功能第7页反射特征说明RL/RSRSRLRL=RS:负载上最大功率传输

Zs=R+

jXZL

=Zs*=R-

jX对于复阻抗:功率最大传输效率条件:

ZL=ZS*

(共轭匹配)RL/RS00.20.40.60.811.2012345678910LoadPower(normalized)网络分析仪及系统组成和器件功能第8页传输特征V传输V输入传输系数=T=VTransmittedVIncident=tÐfDUT增益(dB)=20LogVTransVInc=20logt插入损耗(dB)=-20LogVTransVInc=-20logt网络分析仪及系统组成和器件功能第9页线性器件与非线性器件线性特征:

输入信号与输出信号同频率输出信号幅度和相位会发生改变TimeAtoFrequencyf1TimeSin360*f*t°FrequencyAphaseshift=to*360*f°1fDUT

A*Sin360*f(t-t)°°输入输出TimeFrequency非线性特征:

输入/输出信号不一样频率产生新频率成份f1网络分析仪及系统组成和器件功能第10页满足波形不失真线性系统条件

系统频率带宽内幅频特征为常量MagnitudePhaseFrequencyFrequency幅度/频率特征要求相位/频率特征要求系统频率带宽内相频特征为线性V=af(t-to)输出V=f(t)输入DUT网络分析仪及系统组成和器件功能第11页对系统相位特征描述

网络分析仪相位赔偿+=Frequency(Electricaldelay)Frequency器件相频特征器件相位非线性Phase1/DivoPhase45/DivoFrequency应用:

测量器件相位特征难于定量分析相位特征线性应用:

便于对相位特征线性分析网络分析仪相位赔偿处理功效：

电延迟功效(Electricaldelay）:经过时间赔偿消除被测件相频特征中线性部分

相位偏移（Phaseoffset):被测件相位特征中加入固定偏置端口延伸（PortExtension)：测试仪表端口电延时赔偿网络分析仪及系统组成和器件功能第12页群时延GroupDelay(GD)inradiansinradians/secindegreesfinHertz(w=2pf)fwfGroupDelay(t)g=-dfdw=-1360odfdf*Frequency群时延抖动平均时延totg

网络分析仪经过测试相/频特征得到器件延迟性能GD抖动反应器件相位特征线性GD平均值反应器件平均时延PhasefDfFrequencyDwwaperture网络分析仪及系统组成和器件功能第13页PhasePhaseGroupDelayGroupDelay-dfdw-dfdwffff经过群时延指标反应器件相位线性相位抖动相同群延时不一样网络分析仪及系统组成和器件功能第14页完整器件指标描述TransmittedIncident传输特征增益S参数S21,S12群延时Delay传输系数相位PhaseReflectedIncident反射特征SWRS参数S11,S22反射系数阻抗R+jX,G+jB反射损耗

G,rT,t输入反射输出RBAAR=BR=网络分析仪及系统组成和器件功能第15页S参数定义

S11=ReflectedIncident=b1a1a2=0S21=TransmittedIncident=b2a1a2=0S22=ReflectedIncident=b2a2a1=0S12=TransmittedIncident=b1a2a1=0输入传输S21S11反射b1a1b2Z0Loada2=0DUT正向输入传输S12S22反射b2a2ba1=0DUTZ0Load反向1S-parameters电压线性值定义网络分析仪及系统组成和器件功能第16页器件非线性失真

NonlinearNetworks

器件饱和,串扰,交调等非线性过程造成传输信号波形失真FrequencyFrequencyTimeTime输入信号输出信号网络分析仪及系统组成和器件功能第17页CH1S211ogMAG1dB/REF32dB30.991dB12.3dBmC2IFBW3kHzSWP420msecSTART5dBmCW902MHzSTOP15dBm1dBcompressionpoint:

输入功率增加造成器件增益下降1dB相对测试输出1dB压缩点(绝对测试)器件功率动态范围:

输入1dB压缩点测试功率测试频率01dB输入1dB压缩点网络分析仪及系统组成和器件功能第18页器件功率动态范围:

输出1dB压缩点饱和工作电平输出信号功率(dBm)输入信号功率(dBm)压缩工作区线性工作区 (slope=small-signalgain)1dB网络分析仪及系统组成和器件功能第19页AM/PM转换对系统影响AmplitudeTimeAM(dB)PM(deg)Mag(AMin)TestStimulusAmplitudeTimeAM(dB)PM(deg)Mag(AMout)Mag(PMout)OutputResponseAM-PMConversion=Mag(PMout)Mag(AMin)(deg/dB)DUTPowersweepIQAMtoPMconversioncancausebiterrors输入功率对器件相位特征影响网络分析仪及系统组成和器件功能第20页网络分析仪测试基本概念网络分析仪工作原理误差和校准ENAPNA网络分析仪网络分析仪及系统组成和器件功能第21页网络分析仪组成框图Port2功率分配/开关源R1APort1R2B衰减器衰减器测量接收机参考接收机参考接收机反射信号(A)传输信号(B)输入信号输出信号DUT网络分析仪组成•信号源•信号分离装置•接收机•处理显示单元网络分析仪及系统组成和器件功能第22页网络分析仪测试信号流程RAB输入源LO源RFN*LO+/-IF反射传输输入参考信号输入信号输出信号BR:被测件正向传输特征AR:被测件输入端反射特征网络分析仪及系统组成和器件功能第23页信号源提供被测件激励信号具备频率和功率扫描功效合成源实现频率合成源端口稳定点频输出:span=0Hz,maxsweeptimeALCALCDriverALC检测衰减器源ALC=自动电平控制(automaticlevelcontrol)源功率控制源功率控制部分=ALC:小范围功率调整,功率扫描+衰减器:大范围功率调整Range1Range2Range3….网络分析仪及系统组成和器件功能第24页信号分离装置功分器提供参考信号宽频率覆盖6dB50W50W6dB定向耦合器电桥方向性低插入损耗MainsignalCoupledsignalRECEIVER/DETECTORPROCESSOR/DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT(R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT

定向耦合器连接端点:反射特征测试点TestPortDetector网络分析仪及系统组成和器件功能第25页Directivity方向性反应定向耦合器分离两个相反传输方向信号能力.被测件端口(入射信号泄漏)(被测件反射方向)定向耦合器输入方向反射方向定向耦合器用于器件反射性能测试(定向耦合器输入端)DataMaxAddinPhaseDeviceDirectivityReturnLossFrequency03060DUTRL=40dBCancelData»0DeviceDirectivityData=VectorSumDirectivityDeviceDataMin被测件反射信号与定向耦合器泄漏输入信号在接收机端矢量叠加影响测试精度网络分析仪及系统组成和器件功能第26页接收机类型TunedReceiverScalarbroadband(nophaseinformation)Vector(magnitudeandphase)DiodeDCACRFIFFilterIF=FLOFRF±RFLOADC/DSPRECEIVER/DETECTORPROCESSOR/DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT(R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT网络分析仪及系统组成和器件功能第27页高灵敏度接收机ENA采取混频方式接收机接收机噪声电平与其接收带宽相关网络分析仪要求大测试动态范围对被测件输出杂波/谐波有抑制作用接收机带宽在测试动态范围和测试速度间折衷300kHz8.5GHz调谐接收机特点混频器前端ADC/DSP幅度+相位信息网络分析仪及系统组成和器件功能第28页网络分析仪测试动态范围接收机带宽:10Hz接收机带宽:70kHz-100dB接收机噪声电平高，网络分析测试动态范围小接收机噪声电平小,网络分析测试动态范围大网络分析仪及系统组成和器件功能第29页网络分析仪测试动态范围和测试精度phaseerrormagnerror+-网络分析仪测试精度与测试动态范围关系网络分析仪及系统组成和器件功能第30页T/RvsS-ParameterTestSetsRFalwayscomesoutport1port2isalwaysreceiverresponse,one-portcalavailableRFcomesoutport1orport2forwardandreversemeasurementstwo-portcalibrationpossibleTransmission/ReflectionTestSetPort1Port2SourceBRADUTFwdPort1Port2TransferswitchSourceBRAS-ParameterTestSetDUTFwdRev网络分析仪及系统组成和器件功能第31页显示处理单元RECEIVER/DETECTORPROCESSOR/DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT(R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT标识(marker)读取测试结果极限判断(limitlines)显示百分比和标识文件处理………..网络分析仪及系统组成和器件功能第32页网络分析仪测试基本概念网络分析仪工作原理误差和校准ENAPNA网络分析仪网络分析仪及系统组成和器件功能第33页网络分析仪测量误差系统误差因为测试仪表原理或测试设备引发改变有规律能够被定量描述可经过校准消除随机误差随时间随机改变不能经过校准消除引发随机误差原因:设备噪声开关重复性连接器重复性飘移误差校准后仪表性能改变主要由温度改变造成经过定时计量消除被测件性能测试数据系统误差随机误差飘移误差网络分析仪及系统组成和器件功能第34页反射参数测试误差分析AB源失配负载失配串扰方向性误差DUT频率响应误差反射跟踪误差传输跟踪误差R单端口共6项误差双端口共12项误差反射信号A接收机信号=被测件反射信号+误差信号网络分析仪及系统组成和器件功能第35页

频响校准(response校准)=归一化处理(normalization)

简单只能消除跟踪误差(频响误差)相当于归一化处理(Datamem,Data/mem)矢量校准需要测试更多校准件可消除更多误差项目要求矢量测试能力S11MS11ASHORTOPENLOADthruthru校准基本分类网络分析仪及系统组成和器件功能第36页校准概念校准网络分析仪误差过程

测量参数已知标准件,得到误差项将测试结果中误差项成份消除反射测试

存在三项误差:方向性,源失配,反射通道频率响应频响校准(推荐标准件:short)消除频响误差1-port单端校准消除3项误差

反射传输测试

存在12项误差频响校准(校准件:through)消除频响误差full2port双端口校准消除12项误差calkit:定义校准件数据definitionfile用户可定义校准件:校准件定义必须和实际校准件相符SHORTOPENLOAD网络分析仪及系统组成和器件功能第37页ENA支持校准件方式电子校准件(Ecal)机械校准件校准件屡次连接Shorts,Open,Loads,Thru单次连接；多端口校准SingleConnection网络分析仪及系统组成和器件功能第38页不一样校准方法总结

不校准2.频响校准