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矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀指標(biāo)評(píng)測(cè)方法-計(jì)量校準(zhǔn)

發(fā)表時(shí)間:2020-12-14 09:55

轉(zhuǎn)載自:https://mp.weixin.qq.com/s/kojmbUmeMQLKtwcusOB-Cg

原創(chuàng)者:陳峰   射頻微波實(shí)驗(yàn)室

在許多場(chǎng)合,例如在采購(gòu)前的性能評(píng)估或者到貨驗(yàn)收,需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)測(cè)驗(yàn)證,而且,網(wǎng)絡(luò)分析儀在使用中需要定期計(jì)量和校準(zhǔn)。本文詳述網(wǎng)絡(luò)分析儀指標(biāo)的評(píng)測(cè)和計(jì)量校準(zhǔn)方法。


網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試內(nèi)容

  • 電路參數(shù)分析– S參數(shù)(散射參數(shù))

  • 分析信號(hào)(電磁波)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸和反射參數(shù)

常用測(cè)量參數(shù)

  • 幅度(損耗、增益、駐波…)

  • 相位、時(shí)延

  • 阻抗


矢網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和功能

  • 包含2個(gè)測(cè)試端口,也有4端口或更多測(cè)試端口。

  • 一個(gè)雙定向耦合器,分別連接信號(hào)源通道、參考接收機(jī)和測(cè)量接收機(jī)。

  • 其中信號(hào)源提供輸出信號(hào),可選配衰減器增加動(dòng)態(tài)范圍,可選BiasT附加直流偏置;

  • 參考接收機(jī)連接定向耦合器的前向耦合端,測(cè)量端口輸出功率;

  • 測(cè)量接收機(jī)連接定向耦合器的反向耦合端,測(cè)量端口輸入信號(hào)(包含反射信號(hào))功率。


信號(hào)源頻率準(zhǔn)確度及范圍

使用頻率計(jì)(包含頻譜儀或接收機(jī)內(nèi)置功能,需連接外部高穩(wěn)參考時(shí)鐘)直接測(cè)試被校網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口信號(hào)輸出的頻率。

被校網(wǎng)絡(luò)分析儀采用單頻點(diǎn)CW輸出模式;至少選取網(wǎng)絡(luò)分析儀頻率范圍高、中、低3個(gè)頻點(diǎn);輸出功率一般設(shè)定為0dBm。

信號(hào)源輸出功率準(zhǔn)確度及范圍

被校網(wǎng)絡(luò)分析儀采用單頻點(diǎn)CW輸出模式,選取的頻點(diǎn)依據(jù)儀器說(shuō)明書;

被校網(wǎng)絡(luò)分析儀打開ALC,讀取被校端口的參考接收機(jī)波量;

設(shè)置被校網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出0dBm,功率探頭讀數(shù)補(bǔ)償功分器損耗作為標(biāo)準(zhǔn)參考值,測(cè)量絕對(duì)功率準(zhǔn)確度;

在指標(biāo)范圍調(diào)節(jié)輸出功率電平,頻譜儀測(cè)量相對(duì)功率線性值。

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接收機(jī)本底噪聲/動(dòng)態(tài)范圍

網(wǎng)絡(luò)分析儀被校端口連接50 Ω 負(fù)載匹配器。

被校網(wǎng)絡(luò)分析儀采用單頻點(diǎn)CW掃描模式,選取的頻點(diǎn)依據(jù)儀器說(shuō)明書;

網(wǎng)絡(luò)分析儀信號(hào)源關(guān)閉輸出;讀取測(cè)量接收機(jī)波量;接收機(jī)中頻帶寬10Hz;檢波器RMS,500ms測(cè)量時(shí)間。

最大輸出功率與接收機(jī)本底噪聲之間的差值,即為動(dòng)態(tài)范圍。

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掃跡噪聲(跡線噪聲)

網(wǎng)絡(luò)分析儀被校端口連接短路器。

被校網(wǎng)絡(luò)分析儀采用單頻點(diǎn)CW掃描模式,選取的頻點(diǎn)依據(jù)儀器說(shuō)明書;

網(wǎng)絡(luò)分析儀功率 0dBm;測(cè)量Snn,n為被測(cè)端口號(hào);中頻帶寬1kHz;

跡線結(jié)果統(tǒng)計(jì)測(cè)試,算數(shù)均值mean和標(biāo)準(zhǔn)差std dev

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S參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確度

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的S參數(shù)測(cè)量是其基本功能,因此,S參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確度是表征矢網(wǎng)性能的重要參數(shù)。

通常,采用一組已知參數(shù)的精密校驗(yàn)件實(shí)現(xiàn)測(cè)量準(zhǔn)確度的評(píng)估。

通過失配器(mismatch)和偏移短路器(offset-short)進(jìn)行反射參數(shù)Snn(如S11和S22)測(cè)量準(zhǔn)確度的驗(yàn)證;通過衰減器(attenuator)或階梯阻抗線(Step-Through)進(jìn)行傳輸參數(shù)Smn(如S21和S12)測(cè)量準(zhǔn)確度的驗(yàn)證。

R&S VNAMUC是驗(yàn)證R&S矢網(wǎng)測(cè)量準(zhǔn)確度和不確定度的評(píng)估軟件,可在電腦或矢網(wǎng)Windows平臺(tái)上使用。

校驗(yàn)件是R&S ZV-Z4xx系列校驗(yàn)件,可選不同端口類型。

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功率傳感器

型號(hào)

描述

NRP18T

熱電功率傳感器,DC~18 GHz

NRP33T

熱電功率傳感器,DC ~ 33 GHz

NRP40T

熱電功率傳感器,DC~40 GHz

NRP50T

熱電功率傳感器,DC~50 GHz

NRP67T

熱電功率傳感器,DC~67 GHz

NRP110T

熱電功率傳感器,DC~110 GHz

NRP75TWG

熱電功率傳感器,波導(dǎo)接口WR-15

NRP90TWG

熱電功率傳感器,波導(dǎo)接口WR-12

NRP110TWG

熱電功率傳感器,波導(dǎo)接口WR-10

ZK6

功率探頭電纜,可與信號(hào)源或功率計(jì)主機(jī)相連

ZKU

功率探頭USB電纜,可與計(jì)算機(jī)相連


頻譜儀

型號(hào)

描述

FSW26

頻譜儀,2Hz~26.5GHz
FSW43頻譜儀,2Hz~43.5GHz
FSW50
頻譜儀,2Hz~50GHz
FSW67
頻譜儀,2Hz~67GHz
FSW-B4
內(nèi)置高穩(wěn)晶振
FSW-B21
外接毫米波混頻器接口
FS-Zxxx
毫米波混頻器,50GHz以上,可至500GHz


精密校驗(yàn)件

型號(hào)

描述

ZV-Z470
N型,45MHz~18GHz
ZV-Z4353.5mm,45MHz~26.5GHz
ZV-Z4292.92mm,45MHz~40GHz
ZV-Z4242.4mm,45MHz~50GHz


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