网络分析仪测试线损

2023-02-22


1、什么是网络分析仪

网络分析仪是测量网络参数的一种新型仪器,可直接测量有源或无源、可逆或不可逆的双口和单口网络的复数散射参数,并以扫频方式给出各散射参数的幅度、相位频率特性。


2、网络分析仪的分类


2.1.标量网络分析仪

只测量幅度信息,不支持相位的测量。接收机采用二极管检波,没有选频特性,动态范围小。


2.2.矢量网络分析仪


测量幅度和相位信息。接收机采用调谐接收,具有选频特性,能够有效抑制干扰和杂散,动态范围大。



3、 网络分析仪的测试对象

3.1. 单端口或双端口

天线、匹配终端、滤波器、衰减器、隔离器、放大器、连接件、电缆

3.2.多端口

多工器、多路开关、电桥、定向耦合器、功分器、环行器、变压器、平衡器件

3.3.变频器件

混频器、调制器、变频前端


4、 网络分析仪的原理

为完成被测件传输/反射特性测试,网络分析仪包含:激励信号源; 提供被测件激励输入信号;信号分离装置, 含功分器和定向耦合器件,分别提取被测试件输入和反射信号。接收机;对被测件的反射,传输,输入信号进行测试;处理显示单元; 对测试结果进行处理和显示。


5、 主要测试参数简介

网络分析仪可以对测量结果逐点进行误差修正,并换算出其他几十种网络参数,如输入反射系数、输出反射系数、电压驻波比、阻抗(或导纳)、衰减(或增益)、相移和群延时等传输参数以及隔离度和定向度等(PS:一般公司主要用于产品的传输、反射[S11、S12、S12、S22]、VSWR的测试)

器件性能的描述有两个方面:传输性能和反射性能。传输性能的指标定义:Gain,Phase,Group delay。反射性能的指标定义:VSWR,Γ,ρ,Impedance。


所以,从我们平时使用网络分析仪来测试研发或者生产的产品时,主要关注的时微波器件的反射系数(回波损耗)、增益/差损、隔离度/方向性、群时延等主要的参数特征。无论哪家仪器仪表供应商提供的网络分析仪都是基于这个原理和应用去进行开发和设计的,只不过每家供应商在网络分析仪的实现方式、人机操作界面、频率覆盖、测试速度、指标高低等具体细节方面有所区别,其他的功能方面都大同小异,这个还要取决于使用者的习惯和认同。


6、 如何提高网络分析仪的测试精度

网络分析仪测试过程中的误差主要分为三类:系统误差、随机误差和漂移误差。

系统误差是由于仪表内部测试装置的不理想引起的。它是可预知和重复出现的,一般情况下是不随时间变化的,从而可以定量进行描述,在测试之前可通过校准消除系统误差。(通过校准件校准后消除的部分)

随机误差是不可预知的,因为它以随机形式存在,会随时间变化,因此不能通过校准消除。随机误差的主要来源为仪表内部噪声,例如,激励源的相位噪声、采样噪声、中频接收机本底噪声、开关动作重复性等。(跟网分仪的使用寿命及本身质量有关,不可预测)

漂移误差是仪表校准后测试装置性能的漂移。漂移误差主要是由于温度变化造成,可通过进一步校准消除。校准后仪表能够保持稳定精度的时间长短取决于测量环境中仪表的漂移速度。


7、 校准的基本分类

同轴结构的测试主要以SOLT校准件校准和电子校准件校准


8、 特点对比

8.1.SOLT校准的精度要优于电子校准件;

8.2.SOLT校准相对比较繁琐(依次用到Open、Short、Load、Through进行校准),二电子校准件可以直接连接网分仪一次校准到位;

8.3.SOLT校准法多用于实验室校准,电子校准件校准法多用于产线生产。


针对不同的测试要求,有时候Open、Short、Load、Through这四个校准件并不需要同时使用;比如当我们只需要获取DUT的相位、插损这些数据的时候,可以使用单端口校准,仅仅需要Open、Short、Load或者Open、Short及Open就能实现校准的目的(网分自身根据不同的校准条件都有与之相匹配的系统算法,另外我们还可以连接电脑设计特定的算法来实现校准)。