什么是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA？矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的概念

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA是一種測試儀器，它可以將網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)測量成矢量:實(shí)參數(shù)和虛參數(shù)，從而表征其性能。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA是射頻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室和許多制造和服務(wù)領(lǐng)域的重要測試儀器。雖然矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主要側(cè)重于研究和開發(fā)，但它也可以為所有類型的RF網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和性能提供重要的見解。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀向網(wǎng)絡(luò)提供激勵(lì)，然后監(jiān)控響應(yīng)。這樣，您可以檢查操作和性能，并評(píng)估其適用性。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可用于所有射頻和微波頻率。

是德科技E5061B矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

　　一、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的概念

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本概念是測量信號(hào)通過被測設(shè)備時(shí)的透射波和反射波。通過測量感興趣的頻帶(通常超過該頻帶)中的發(fā)射和反射信號(hào)，可以確定設(shè)備的特性。如果使用透射和反射信號(hào)來表征輸入和輸出，則可以完全表征器件。這可以構(gòu)成射頻電路設(shè)計(jì)或測試的關(guān)鍵部分。

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本概念

　　· 反射參數(shù)

　　當(dāng)功率進(jìn)入 RF 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一些功率會(huì)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，但取決于阻抗匹配，一些功率會(huì)反射回源。反射系數(shù)Γ是關(guān)鍵參數(shù)之一：

　　其中：Γ = 反射系數(shù) Vreflected = 反射波的電壓 Vincident = 正向波或入射波的電壓 ZL = 負(fù)載阻抗 Z0 = 饋線特征阻抗。

　　回波損耗是表示反射特性的另一種方式：

　　· 傳輸特性

　　RF網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中同樣重要，因?yàn)樗鼈儧Q定了功率如何通過網(wǎng)絡(luò)。傳輸系數(shù) T 可以表示為：

　　插入損耗(- 值)或增益(+ 值)可以表示為：

　　二、幅度和相位

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA 的關(guān)鍵要素是它可以測量幅度和相位。然而，只有振幅測量更容易，可以用不太復(fù)雜的儀器進(jìn)行。在很多情況下，這可能就足夠了。比如只考慮放大器在某個(gè)帶寬內(nèi)的增益，或者要求濾波器的幅度響應(yīng)。然而，包括相位和幅度的測量可以找到關(guān)于被測設(shè)備的更多信息，因?yàn)橄辔皇蔷W(wǎng)絡(luò)分析中的關(guān)鍵元素。這是因?yàn)樵O(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的完整特性包括相位和幅度的測量。只有知道矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位和幅值，才能開發(fā)出完整的仿真電路模型。這將使得能夠基于共軛匹配技術(shù)來設(shè)計(jì)匹配電路。時(shí)域表征需要幅度和相位信息來執(zhí)行逆傅立葉變換。此外，需要相位數(shù)據(jù)來執(zhí)行矢量誤差校正。

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀框圖

　　該圖顯示了矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的高級(jí)框圖，其中顯示了主要電路塊：

　　· 處理器和顯示器：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的這個(gè)區(qū)域充當(dāng)人機(jī)界面，以所需的方式顯示結(jié)果 - 可以以多種格式顯示網(wǎng)絡(luò)分析的結(jié)果，包括史密斯圓圖、笛卡爾格式、實(shí)數(shù)和虛值。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀最常見的輸出是史密斯圓圖格式，因?yàn)樗喢鞯仫@示了網(wǎng)絡(luò)的屬性。

　　· 信號(hào)源：VNA 的信號(hào)源為射頻網(wǎng)絡(luò)提供激勵(lì)。這些振蕩器包含在VNA 中，能夠掃描測試儀器的頻率范圍。

　　· 接收器和檢測器：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的這個(gè)模塊接收來自信號(hào)分離器的信號(hào)，并根據(jù)與入射波相比的反射波和透射波來處理它們。這些結(jié)果被傳遞到處理器和顯示器。

　　· 端口：這些是直接連接到被測設(shè)備的VNA組件。它們通常有兩個(gè)到DUT 的連接，一個(gè)在輸入端，一個(gè)在輸出端，等等。一些 VNA 可能有更多端口用于具有多個(gè)連接的系統(tǒng)。

　　VNA在設(shè)備本身的前面板上有精密連接器，然后使用精密電纜將這些連接器連接到被測設(shè)備。需要精密電纜，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)電纜的相位和損耗會(huì)隨著輕微的移動(dòng)而改變太多。

　　為了測試設(shè)備，在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中產(chǎn)生可變頻率信號(hào)，并切換輸出以測試一個(gè)方向或另一個(gè)方向的DUT。信號(hào)傳輸?shù)椒致菲鳎宦份敵鲎鳛榻邮諜C(jī)的參考信號(hào)，另一路傳輸?shù)蕉ㄏ蝰詈掀鳎缓笸ㄟ^VNA和精密電纜上的外部連接進(jìn)入DUT。

　　功率通過定向耦合器(定向耦合器1)到達(dá)DUT，但是第三端口檢測入射功率并再次連接到接收器。通過被測設(shè)備的功率被定向耦合器2采樣，并且信號(hào)被連接到接收器。

　　除了產(chǎn)生給被測設(shè)備供電的信號(hào)之外，信號(hào)源還有一個(gè)連接到接收器的輸出端。這使得能夠從檢測到的信號(hào)中獲得相位信息。目前，數(shù)字信號(hào)處理將廣泛應(yīng)用于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，大部分接收器和檢測器將采用數(shù)字格式。

　　接收器的處理信號(hào)然后被饋送到處理器和顯示器。在這一部分中，將再次使用微處理器技術(shù)來提供現(xiàn)代測試儀器所需的控制、功能和用戶友好的顯示。

　　盡管矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的這個(gè)非常簡化的示例顯示了兩個(gè)端口，但對(duì)于具有許多不同信號(hào)路徑的系統(tǒng)，一些矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可能會(huì)使用更多端口。

　　矢量分析儀可能是非常昂貴的測試設(shè)備。然而，它們?cè)赗F網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中非常有價(jià)值——尤其是濾波器和任何其他需要精確評(píng)估RF性能的器件。通過這種方式，您可以充分了解正在發(fā)生的事情，并確保整體設(shè)計(jì)正常工作。

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