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矢量网络分析仪介绍
1
可编辑版
高频信号的特性
传输信号
参考信号
传输
增益 / 损耗
S-参数
S21, S12
群时延
传输系数
插入相位
反射信号
参考信号
反射
SWR
S-参数
S11, S22
反射系数
阻抗,导纳
R+jX, G+jB
回波损耗
G, r
T,t
参考信号
反射信号
传输信号
R
B
A
A
R
=
B
R
=
2
可编辑版
反射参数
¥ dB
无反射
(ZL = Zo)
r
RL
VSWR
0
1
全反射
(ZL = open, short)
0 dB
1
¥
=
Z
L
-
Z
O
Z
L
+
O
Z
反射系数
=
V
reflected
V
incident
=
r
F
G
=
r
G
回波损耗 = -20 log(r),
电压驻波比
VSWR =
Emax
Emin
=
1 + r
1 - r
Emax
Emin
3
可编辑版
传输参数
V
Transmitted
V
Incident
传输系数 =
T
=
V
Transmitted
V
Incident
= tÐf
DUT
增益 (dB) = 20 Log
V
Trans
V
Inc
= 20 log t
插入损耗 (dB) = - 20 Log
V
Trans
V
Inc
= - 20 log t
4
可编辑版
线形特性/非线形特性的表征
线形特性:
输入和输出的频率相同，不会产生其它频率的信号
输出信号较输入信号只可能在幅度和相位上改变
Frequency
f
1
Time
Sin 360o * f * t
Frequency
A
相位漂移 = to * 360o * f
1
f
DUT
Time
A
t
o
A * Sin 360o * f (t - to)
输入
输出
Time
非线形特性:
输出的信号可能发生频率的改变（如混频器）
可能其它频率附加信号（如谐波、互调产物）
Frequency
f
1
5
可编辑版
群时延
初始相位
弧度/秒
度
f Hz (w = 2 p f)
f
w
f
群时延 (t )
g
=
-d f
d w
=
-1
360
o
d f
d f
*
Frequency
群时延纹波
平均时延
t
o
t
g
Phase
f
Df
Frequency
Dw
w
群时延的纹波能够说明相位的失真
通过平均时延能够得到DUT的长度
6
可编辑版
测量S-Parameters
S
11
=
反射信号
参考信号
=
b
1
a
1
a
2
=
0
S
21
=
传输信号
参考信号
=
b
2
a
1
a
2
=
0
S
22
=
反射信号
参考信号
=
b
2
a
2
a
1
=
0
S
12
=
传输信号
参考信号
=
b
1
a
2
a
1
=
0
参考信号
传输信号
S
21
S
11
反射信号
b
1
a
1
b
2
Z
0
Load
a
2
=
0
DUT
正向
参考信号
传输信号
S
12
S
22
反射信号
b
2
a
2
b
a
1
=
0
DUT
Z
0
Load
反向
1
7
可编辑版
对于互易网络，有：S12＝S21 对于对称网络，有：S11＝S22 对于无耗网络，有：（S11）2＋（S12）2＝1
S参数关系
8
可编辑版
矢量网络分析仪框图
接收 / 检波
信号处理 / 显示
反射
(A)
传输
(B)
参考 (R)
功分器
信号源
参考信号
反射信号
传输信号
DUT
9
可编辑版
系统误差
由于仪器本身以及测试设置的不理想引起
不随时间发生变化
随机误差
随时间随机变化 (不可预测的)
主要原因有: 仪器的噪声, 开关和连接器的重复性等
漂移误差
校准完成之后系统的性能发生的一些变化
主要由环境温度等变化引起。
测量误差模型
测量数据
未知元件
系统误差
随机误差
漂移误差
Errors:
RE-CAL
RE-CAL
10