矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用——試驗報告

1、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實驗報告實驗內(nèi)容單端口：測量Open, Short, Load校準(zhǔn)件的三組參數(shù)，分別進(jìn)行單端口的 校準(zhǔn)。a.設(shè)置測量參數(shù)1）預(yù)設(shè)：preset OK2）選擇測試參數(shù) S11: Meas->S11;3）設(shè)置數(shù)據(jù)顯示格式為對數(shù)幅度格式：Format->LogMag;4）設(shè)置頻率范圍：Start->1.5GHz Stop->2.5GHz（面板鍵盤上“ G”代 表 GHz, " M” 代表 MHz, " k” 代表 kHz;5）設(shè)置掃描點數(shù)：Sweep Setup->Points->101->x1（或" Enter”

2、 鍵或按 下大按鈕）；6）設(shè)置信號源掃描功率：Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off （隱藏設(shè)置窗）。b.單端口校準(zhǔn)與測量1）設(shè)置校準(zhǔn)件型號：Cal->Cal Kit->85032F或自定義/user） （F指femal 母頭校準(zhǔn)件，M指male公頭校準(zhǔn)件）；2） Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->SetAll->Open（m/f）,返回至U Specify CLSs->Short->SetALL->Short（m /f）3）

3、選擇單端 口 校準(zhǔn)并選擇校準(zhǔn)端 口 ：Cal-Calibrate->1-Port Cal->SelectPort->1 （端口 1的校準(zhǔn)，端口 2也可如此操作）；4）把Open校準(zhǔn)件連接到端口（或與校準(zhǔn)端口相連的同軸電纜另一連 接端），點擊Open,校準(zhǔn)提示（嘀的響聲）后完成 Open校準(zhǔn)件的 測量；得到的結(jié)果如Fig 1：單口 Open校準(zhǔn)件測量5）把Short校準(zhǔn)件連接到端口（或與校準(zhǔn)端口相連的同軸電纜另一連 接端），點擊Short,校準(zhǔn)提示（嘀的響聲）后完成 Short校準(zhǔn)件的 測量；得到的結(jié)果如Fig 2單口 Short校準(zhǔn)件測量接端），點擊Load,校準(zhǔn)提示（嘀白響

4、嚴(yán)）后完成Load校準(zhǔn)件的測 量；得到的結(jié)果如Fig 3單口 Load校準(zhǔn)件測量c.雙端口校準(zhǔn)與測量1）在單端口校準(zhǔn)完成后，直接進(jìn)行雙端口的校準(zhǔn)，不能按Preset按鈕， 否則要重新選擇校準(zhǔn)件進(jìn)行校準(zhǔn)；2）選擇二端 口 校準(zhǔn)：Cal->Calibrate->2-Port Cal3）點擊Reflect,進(jìn)入界面后，在1端口和2端口分別接入 Open,Short,Load三種校準(zhǔn)件，每接入一個校準(zhǔn)件后，點擊相應(yīng)選項 完成校準(zhǔn)。所有步驟完成后，點擊 Retrun返回。4）點擊Transmission在1端口和2端口之間接入直通連接，點擊Port 1-2 Thru,進(jìn)行校準(zhǔn)。5）完成后，點

5、擊Retrun返回。6）點擊Done,完成雙端口的校準(zhǔn)7）雙端口校準(zhǔn)測量圖為Fig4:雙端口校準(zhǔn)測量實驗數(shù)據(jù)實驗結(jié)果圖如下:E50i&1B Hulvrark AuuCyzur3 Aclhv- Qi|Tr»:i 二艮唯印3 SivnJui 收1:段"1科£ Elisir 5utc 90.00 BO.K 70.00 60. TO 3Q.g 皿X MCl g 20. M 10. W 0.000-10.00 -20.00 -30. W -皿00 -50.00 -60. M -70. K -SO.CM -90.00 TQCbQ -110P0 -13Q,0 -130.

6、0 -140.0 -150r 0 -160r0 -17&rQ “肛。 工”QmO -200.04RW加明工1-Ftirt CpI3 5t?r； 3.5 CH?Chi TTl51112.0CK30000-GHZ-Ou 7213chl Trisll1.50000006H工-C. fil£2Chi 1T1Sil31.5000000HZ-0.61S2CIH TflSil-I1.5000000-0.BBSSdddd如口 2.3 iGrt-7DJ7-04-7B 1 文艙E50610 Network: AmLyzef3 Oi/TrKi 2R«WH 3 5&tWi5耽5&q

7、uot;值1,肛0 90.00 £0. 00>2 la5000000 Gnz -0.7L33 dBspan; 500,0000000 y?0僮Udh 3 li _fj "JfiT 用口60. W 血卻40.00i- danhfU. A ? HRp-p- 0.1622 dB30.00Zfl.M1 fl M :o.aooh-10,00 1T_©11-ZO.CK)-30.00rtft-60.TO-70.W-BO.TO-90.M_1 flfl 力-LlOuOCQQ-13Q.0-14Q.0lISCL©-160.0-170.0mo-190.0_ ?nn ndR

8、jtfOTOTBdaStan: a.s GHzMW 30 kHz1 11 i-I1111 TrTrTrTT2.00M000 CHJ1. 5goog HZ1. 5000000 H3H21. 5000000 -GHz2 2 2 22 Z225- 5 s 5-0.S673 dE-fl.7139 dB-07139 dE-O.nas dBMeas20174H-26 19X7EWfrl B Network 4mLyzerbiigl 支2 Lag M4g 10, 00 dB 艮H Q.000 ci IDCbQ 90.00 肛g 70.00 60. K 50. M 40.00 30. W 20.00 10.

9、M O.OM-1OSW -ZO. TO -30.M 7Q.X-50.M -60.M mx -BO.00 -90.M-100rO -110.0 -120.0 中ChO -14.Q.O -150. Cl -liSOr。-170.0 -iao,o -190. 0Fig 2:單口 Short校準(zhǔn)件測量1-Port CalS5O32F *4 HV/3D kHzLQMMClQ CHE 1. 5000000 CHz1. 50000(1。芯H上1. 5(X)0000 GHZ2-2222Z22 5-5 s 51111 TrTrTrTr 1 1-1 1 1Hhlhh c f- r- c-30.006 dE-3L.

10、4M7 dB dB deSelect FartQpinapefi(m)Sti&rtShnrm)Opa(m)CancelR 就 urnMeas201704-26 19:47Tranumisi9DnBMaSF*Port 1-2 ThruTlwujBJ S21La-:Mig10,0<ldE.R»fd.ODOdTrT sllLagMag10_ 00mfR.ef0,000&Tr5 S12LagMag1040。dfi/ftefaDDOebTrJ S22LagMag10.00ds-Ref0.000d®>2 1, 50W00Q 研I工 .6216 dE印的：5o

11、d awooao fhz史加二-0. 68SO dE5.dev： 0.0391 dep-p; S104 歲 dB1gM a 90. w MM 7fl.M 60.00 SO. 0030.00 20.00MV-.' 3D kHZ10. W 0. QM-10.00 -20.00 -30. W-50.00-60.W -70. M-E0.0O -90. MIQi配 9 -iia.a -120. o -15QrO -14,0 -isa.o -160.0 -IZOrO-0.7301 dE-0«6216 dB-D 6216 dB-0.S21B dB-25.fi£5 U日-32.15

12、0 dB-32.150 dB ma w-0.7575 dB-0. 613- dB-190.02 Star 1.5 GHzi- 1 1 1 1 1 1 UA 1 12 r.i 2 3 A n 1 L L 5-5S5S5S5S52.00M000 CHI1. 5go0。HZ1. 5000000 H3H21. §000000 -GHz2» aOOOOQG 石HW1. 5000000 CHz1. 5QOOOOQ AHN1. 5牛釐MQ皿 z. aooooao cjhz1. 5W000a CHIFig4:雙端口校準(zhǔn)測量分析：由圖可以發(fā)現(xiàn)，測量掃寬為500MHz, Open標(biāo)準(zhǔn)件測量的輸

13、出幅度為-0.7233dB(2GHz)和-0.6182dB (1.5GHz),頻率越高，最大值越小。Short標(biāo)準(zhǔn)件測量的輸出幅度均為-0.8672dB (2GH9和-0.7139dB (1.5GHz),頻率高的部分輸出更小。單口 Load校 準(zhǔn)測量的數(shù)據(jù)幅度值最大值為 -30.006dB (2GHz)和-31.847dB (1.5GHz),頻率高的時候 幅度最大值更大。三、拓展1 .矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的主要構(gòu)成矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀主要由：本振信號源、信號源、頻率基準(zhǔn)、混頻接 收機(jī)、S參數(shù)測試、中頻處理、數(shù)字信號處理、嵌入式計算機(jī)、顯示、 I/O、系統(tǒng)軟件、電源等部分電路構(gòu)成。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的原理框圖如

14、 圖1所示。當(dāng)對被測件(DUD進(jìn)行測試時，信號源模塊產(chǎn)生的寬帶激勵信號經(jīng)S參數(shù)測試模塊分離出被測件的正向入射信號R1、反射信號A和傳輸信號B或者反向入射信號 R2、反射信號 B和傳輸信號 A,在四通道混頻接收機(jī)模塊中進(jìn)行混頻產(chǎn)生中頻信號，中頻信號經(jīng)過調(diào)理后進(jìn)入中頻處理模塊進(jìn)行取樣、保持，直接進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集A/D量化轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號，最后在嵌入式計算機(jī)的控制下經(jīng)寬帶數(shù)字中頻處理濾 波得到信號的幅度與相位信息，進(jìn)而通過比值運算得出被測件的雙向 S參數(shù)并顯示出測試曲線。中頻處理模塊數(shù)字信號 處理模塊電源模塊嵌入式計 算機(jī)模塊圖1矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀整機(jī)原理框圖2 .矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在射頻測量、設(shè)計、調(diào)試中

15、的應(yīng)用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是微波毫米波測試儀器領(lǐng)域中最為重要、應(yīng)用最為廣泛的一種高精度智能化測試儀器，在業(yè)界享有“微波/毫米波測試儀器之王”的美譽(yù)，主要用于被測網(wǎng)絡(luò)散射參量雙向S參數(shù)的幅頻、相頻及群時延等特性信息的測量，廣泛應(yīng)用于以相控陣?yán)走_(dá)為代表的新 一代軍用電子裝備研制、生產(chǎn)、維修和計量等領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于精 確制導(dǎo)、隱身及反隱身、航空航天、衛(wèi)星通信、雷達(dá)偵測和監(jiān)視、教 學(xué)實驗以及天線與 RCS測試、元器件測試、材料測試等諸多領(lǐng)域。3 .矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在測量中的校準(zhǔn)要求及方法校準(zhǔn)過程可提供測試系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的準(zhǔn)確表示，來用于后來待測期間DUT的準(zhǔn)確測量校準(zhǔn)分為矢量校準(zhǔn)和Jig響校準(zhǔn)，矢量校準(zhǔn)需要

16、測試更多的校準(zhǔn)件，可以 消除更多誤差項目，要求適量測試能力。響校準(zhǔn)簡單，只能消除跟蹤誤差， 相當(dāng)于歸一化的處理。校準(zhǔn)方法有：頻響校準(zhǔn)，1-PORT單端校準(zhǔn)，F(xiàn)ULL2-Port雙端校準(zhǔn)，優(yōu)缺 點如下：頻響校準(zhǔn)a.方便；b.消除頻率相應(yīng)誤差c.不要求高精度d.傳輸測試=直通e.反射測試=短路1-PORT端校準(zhǔn)a.反射測試b.消除測試端口所有誤差c. Directivityd. Source matche. Reflection trackingf.校準(zhǔn)件：g. Open, Short, loadFULL2-Po做端校準(zhǔn)a.復(fù)雜校準(zhǔn)件多次連接b.高精度c.消除測試中所有誤差：除了 ppt上列舉的以

17、外，一些論文中還有提到 OSL校準(zhǔn),TSD校準(zhǔn)，TRL-TSDJ 準(zhǔn)技術(shù)4.矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在測量中引入的誤差來源及處理方法矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量的誤差主要有漂移誤差、隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差這三大種類。1、漂移誤差漂移誤差是由于進(jìn)行校準(zhǔn)之后儀器或測試系統(tǒng)性能發(fā)生變化所引起，主要由測試裝置內(nèi)部互連電纜的熱膨脹特性以及微波變頻器的變換穩(wěn)定性引 起，且可以通過重新校準(zhǔn)來消除。校準(zhǔn)維持精確的時間范圍取決于在測試環(huán) 境下測試系統(tǒng)所經(jīng)受到的漂移速率。 通常，提供穩(wěn)定的環(huán)境溫度便能將漂移 減至最小。2、隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差是不可預(yù)測的且不能通過誤差予以消除， 然而，有若干可以將 其對測量精度的影響減至最小的方法，以下是隨機(jī)誤差的三個主要來源：(1)儀器噪聲誤差噪聲是分析儀元件中產(chǎn)生的不希望的電擾動。 這些擾動包括：接收機(jī)的 寬帶本底噪聲引起的低電平噪聲；測試裝置內(nèi)部本振源的本底噪聲和相位噪 聲引起的高電平噪聲或跡線數(shù)據(jù)抖動?？梢酝ㄟ^采取以下一種或多種措施來減小噪聲誤差：提高饋至被測裝置 的源功率；減小中頻帶寬；應(yīng)用多次測量掃描平均。(2)開關(guān)重復(fù)性誤差分析儀中使用了用來轉(zhuǎn)換源衰減器設(shè)置的機(jī)械射頻開關(guān)。 有時，機(jī)械射 頻開關(guān)動作時，觸點的閉合不同于其上次動作的閉合。 在分析儀內(nèi)部出現(xiàn)這 種情況時，便會嚴(yán)重影響測量的精度。在關(guān)鍵性測量期間，避免轉(zhuǎn)換衰減器設(shè)置，可以減小開關(guān)重復(fù)性誤差的 影響