矢量网络分析仪

编辑:cgsoft 日期:2012-06-07 16:04 访问次数:1127
 
一、概 述
AV3619 系列射频一体化矢量网络分析仪是一种价格便宜、高性能的测量仪器,能够对网络参数进行全面测量,它既可测量网络的幅频特性,又可测量网络的相频特性和群时延,是一种特别适合于在各种元器件生产中进行传输、反射并能进行功率测量的高性能测试仪器。
AV3619 系列射频一体化矢量网络分析仪集成了现代射频技术、电子技术和计算机技术,使其测量速度、测量精度和智能化程度都达到了很高的水平。
射频矢网提供了内置 IBASIC 编程语言,可直接利用前面板或通过后面板提供的 DIN 键盘接口在主机上方便地使用 IBASIC 语言进行编程 ; 还提供了内置软盘驱动器,仪器状态可以存储在内部软盘、非易失内部存储器和易失内部存储器;仪器具有并行口和串行口,测量结果可以通过该并行口或串行口打印输出;提供了完善的软件自诊断程序以保障仪器安全使用;仪器同时具有 GP-IB 接口,通过 GP-IB 接口可方便地与外部仪器建立通讯联系,进而可组建自动测试系统。
 
 
 
二、技术参数
下面给出了仪器 AV3619 的一些主要技术参数,要求测试数据的检测环境为 25 0 C ± 5 0 C ,常压。
 
AV3619 射频一体化矢量网络分析仪主要技术指标
 
 
 
 
 
信号源特性
频率范围
300KHz ~ 3GHz
频率准确度
5ppm
功率准确度
*2.0dB (带程控衰减器)
功率范围
-5dBm ~ +7dBm (标准)
-60dBm ~ +7dBm (带程控衰减器)
频谱纯度
谐波: -30dBc (≥ 10MHz )
谐波: -20dBc ( < 10MHz )
相 噪
-67dBc/Hz( 频偏 10kHz)
100kHz ~ 1.3GHz
-67dBc/Hz( 频偏 10kHz)
100kHz ~ 1.3GHz
显示特性
幅度分辨率
0.01dB/div
相位分辨率
0.1 /div
频率分辨率
1Hz
 
 
 
测量特性
频率范围
300KHz ~ 3GHz (窄带测量)
10MHz ~ 3GHz (宽带测量)
动态范围
100dB ( 300KHz ~ 3GHz 窄带测量)
60dB ( 10MHz ~ 3GHz 宽带测量)
最大输入
+10dBm (窄带测量)
+16dBm (宽带测量)
传输跟踪
0.1dB
反射跟踪
0.1dB
 
端口特性
方 向 性
40dB
源 匹 配
20dB
负载匹配
20dB (频率 < 1.3GHz )
18dB (频率≥ 1.3GHz )
测试端口
N 型
 
外形尺寸
高 =520 440 210
重 量
24Kg
 
三.测量方法
 
1 典型测量顺序
典型测量包括以下四个主要步骤:
第 1 步:输入测量参数
进行简单测量时,设置射频矢网参数的最简便方法是使用 【 开始】 键 (见本章后面的“使用 【 开始 】 键进行测量”)。有些测量,用户可能希望输入自己的具体测量参数。此时,可用仪器按键输入参数。
第 2 步:校准射频矢网
某些条件下可省略该步。在满足某些条件的情况下,用户无需进行附加校准,该仪器即可获得高精确的测量结果。本章第 4 节将讲述何时需进行附加校准。
第 3 步:连接设备
连接 DUT 和所需的其它测试设备。典型设备的配置见本章后面讲述的测量实例。
第 4 步:观察和解释测量
使用【 比例】【显示】 【格式】 功能,获得最佳的测量结果。有关观察与解释测量结果的详细资料见本章具体示例。
 
2 衰减与放大功能的使用
a) 何时使用衰减
为使测量精确,在 RF IN 端口上使用衰减,以避免超过规定的接收机最大输入电平。射频矢网的最大输入电平为 +20dBm 或± 25Vdc 。在 RF IN 端口上使用衰减,降低非匹配误差。更详细资料,见第 3 节中的“降低非匹配误差”。
AM 延迟测量中,如果器件的输入功率小于规定的 -10dBm 的检测器最低电平,则必须在 DUT 前直接用衰减。 ( 如果通过降低射频矢网的源功率来降低 DUT 的输入功率,基准检测器 X 则低于其规定范围 ) 。
如果器件的输出功率大于规定为 +16dBm 的检测器最高允许电平,则须在 DUT 后用减。
b) 何时使用放大
为使测量结果精确,需在射频矢网的 RF OUT 端口进行放大。当测试器件所需的输入功率大于射频矢网的最高规定输出功率时,应使用放大功能。
在 AM 延迟测量中(必须有此选项),如果被测器件所需的输入功率必须大于功分器输出端的最高功率,则在 DUT 前直接用放大。
如果该器件的输出功率小于测试检测器( Y )所需的 -10dBm 的最低规定电平,则直接在 DUT 后使用放大。
•  开始键测量
 
【开始】 键使用户可迅速、简便地配置射频矢网,测量下列器件:
放大器
滤波器
宽带无源器件
混频器
通过 【 开始】 键配置基本测量,可帮助用户保证其正确设置仪器。该仪器可指导用户完成初始步骤,并根据所选器件型号自动配置射频矢网。
3.1 【开始】 键概述
【开始】 键可将仪器调定为通用状态。
【开始】 键有两种不同性能,使用哪一种取决于用户是选择新的器件类型还是选择新的测量类型。
a) 选择新器件
当用 【开始】 键选择新的器件类型测量时,射频矢网进行下列操作:
 
预置射频矢网(外部基准参数和触发方式除外)
扫描
自动光标测量结果
将光标置于最大或最小位置(取决于测量类型)
激活光标
示出 AM 延迟连接图(当选择 AM 延迟测量时;)
调整扫描时间
每种测量类型的参数见表 7-1 。
b) 选择新测量
用户一旦选择了器件,即可用软键选择所希望做的测量。若选择新测量前,仪器没有复位,此时认为用户仅改变测量类型;用户可根据 DUT 的需要改变一些测量参数(如频率、功率等);而用户在随后的测量中将不再修改这些参数。
 
注 意: 如果所选新测量为宽带测量,如功率、传输损耗或 AM 延迟等,则起始频率的下限至少为 10MHz 。因此,如果用户调定中有低于 10MHz 的起始频率,而用户又选择功率、传输损耗或 AM 延迟测量,则起始频率将自动改变为 10MHz ,除非截止频率设定值低于 10MH 。
c) 【开始】 键和测量通道
 
【开始】 键工作默认通道 1 为现用通道,但它也可改变为通道 2 的测量方式。
如果通道 2 为现用通道,用 【开始】 键选择新器件类型时, 则关断通道 2 ,通道 1 成为现通道。如果通道 2 为现用通道,用 【开始】 键选择新测量类型时,则该通道仍保持为激活通道。虽然此时通道 2 仍为现用通道,但射频矢网将要进行通道 1 所要求的测量类型调定。
 
3.2 用 【开始】 键配置测量
本步骤向用户说明测量时如何配置射频矢网
a) 按【 复位】 ,预置射频矢网。
b) 按 【开始】 ,然后用软键选择将要测量的器件的类型(放大器、滤波器、宽带无源器件或混频器)。
c) 将测试器件接至射频矢网。
d) 用软键选择所做测量的类型:
· 如果要测量放大器、滤波器或宽带无源器件的传输特性则按 [ 传输 ] 。
· 如果要测量器件的反射特性,则按 [ 反射 ] 。
· 如果要测量器件的宽带 RF 功率,则按 [ 功率 ] ( [ 功率 ] 选择项在 [ 放大器 ] 菜单下 ) 。
· 如果要测量器件的传输损耗,则按 [ 转换损耗 ]([ 转换损耗 ] 选择项在 [ 混频器 ] 菜单下 ) 。
· 如果要测量器件的延迟,则按 [AM 延迟 ] ([AM 延迟 ] 选择项在 [ 混频器 ] 菜单下,选件 ) 。
· 如果要测量电缆匹配连接时的损耗,则按 [SRL] 。(选件)
· 如果要测量电缆故障位置,则按 [ 故障位置 ] (选件)。
 
根据用户选择,设定射频矢网至下列配置中的一种,如表 7-1 所示
 
表 7-1. 【开始】 键的测量配置
 
传输
反射
功率
传输损耗
AM 迟延
频率范围
0.3MHz-3 GHz
0.3MHz-3GHz
10MHz-3GHz
10MHz-3GHz
10MHz-3GHz
功率电平
0dBm
0dBm
0dBm
0dBm
规定最大值
通道 1
传输
反射
功率
传输损耗
AM 延迟
通道 2
关断
关断
关断
关断
关断
格式
对数值
对数值
对数值
对数值
N/A
点数
201
201
201
201
201
扫描时间方式
自动
自动
自动
自动
自动
扫描触发
连续
连续
连续
连续
连续
检波方式
窄带
窄带
宽带
宽带内部
宽带外部
测量路径
B/R
A/R
B*
B*/R*
Y/X
平均
关断
关断
关断
关断
关断
系统带宽
中等
中等
中等
中等
 
3.3 用户 【开始】 键功能 ( 有此选项 )
 
[ 用户开始 ] 软键使用户能够重新定义 【开始】 键菜单,安装用户定义的宏功能。只有射频矢网安装了 IBASIC 选项,才可使用 [ 用户 开始 ] 键。用此键可定义宏功能,如:
 
· 执行快速保存 / 调用的软键
· 执行最常用功能或性能的软键
· 完成由多步构成的常用性能的软键
宏功能必须定义在 IBASIC 程序内。如果当前未 ( 由自动安装或 调用程序 ) 安装 [ 用户开始 ] 程序,该功能则自动缺省。
[ 用户开始 开 关 ] 处于开时选择 【开始】 键菜单至“用户”方式,处于 时选择至正常操作。
一旦用户将 [ 用户开始 ] 方式改为 ,随后再按 【开始】 硬键时,显示相同的菜单(如果 IBASIC 程序已改变,情况并非如此, [ 用户开始 ] 方式复位至 )。
使用 [ 用户开始 ] 功能不影响任何正常的仪器功能,也不影响扫描速度。
执行要求请参照 IBASIC 程序盘上提供的实例程序。键行程记录可用于修改或更新 [ 用户开始 ] 程序。
4 传输测量
下面用测量实例说明如何校准和进行基本传输测量。此例中所用的带通滤波器为射频矢网配备的滤波器。
4.1 输入测量参数
按射频矢网前面板上的 【 复位】 键,设定射频矢网至缺省方式,其中包括通道 1 上的传输测量。
注意:本测量实例使用传输测量的缺省仪器参数。对于特殊传输测量,要求不同的参数(如频率范围、源功率电平、数据点数和扫描时间),那么此时即输入这些参数。
 
4.2 对传输测量的校准
 
如果满足某些条件,该射频矢网不经任何附加的校准即可获得一定精度的测量结果。
本例讲述如何进行传输响应校准。当用户进行传输响应校准时,该仪器在所选频带上以选定数目的数据点进行校准。
如果做传输测量时希望校准仪器,请执行下列步骤:
 
a) 按 【 校准】 [ 传输 ] [ 响应 ] 。
图 7-2 传输响应校准的设备连接
b) 显示屏幕提示用户接上连接电缆。见图 7-2 。
c) 按 [ 校准件测量 ] 。
d) 射频矢网测量校准件(连通电缆),计算新的校准系数。当射频矢网计算完新的误差校正数组时,显示屏幕将提供信息“校准完成”并持续几秒钟。
e) 如果用户愿意,可将校准结果保存在存储器中或磁盘上,以备将来使用。在默认情况下,当前校准数组总是保存在非易失性 ( 电池支持的 ) 存储器中。有关将校准结果保存至射频矢网的内部存储器。
注 意:改变扫描频率 ( 和其它源参数 ) 将会影响校准。更详细的资料见本章第 4 节“校准以增加测量精度”。
图 7 -3 传输测量的设备连接
 
4.3 观察和解释传输测量结果
a) 在显示器上观察整个测量扫迹时,按 【 比例】 [ 自动比例 ] 。
b) 解释传输测量,如果用户正在仪器上做此测量,请参考图 7-4 或射频矢网的显示。
•  水平轴上所示出的值是以 MHz 为单位的频率值。纵轴上所示出的值是以 dB 为单位,表示通过器件的传输信号功率与源功率之比。以对数值格式 ( 在显示器顶部有“对数幅度” ) 显示结果,射频矢网用下面公式计算测量扫迹:
传输率 (dB)=10lg(P 传输 /P 源输出 )
式中 P 传输 -- 通过器件的传输功率
P 源输出 -- 源功率信号
•  0dB 电平表示通过电缆或器件的理想状态 ( 无损耗或增益 ) 。大于 0dB 的值表示 DUT 有增益,小于 0dB 的值表示 DUT 上有损耗。
c) 迅速确定滤波器的最小插入损耗时, 按 【 光标 】 [ 光标搜索 ] [ 最大值搜索 ] 。
d) 注意图 7-4 中的光标读数提供了最小插入损耗点的频率和幅度值。
 
 
图 7-4 传输测量显示实例
注 意:为使测量有效,输入信号必须在射频矢网的接收范围内。
 
5 反射测量
 
本节用测量实例说明如何进行反射测量和校准。此例中所用的为带通滤波器。
5.1 输入测量参数
按下射频矢网上的下列键 :
【复位】
【通道 1 】
[ 反射 ]
注 意 : 本测量实例使用反射测量的缺省仪器参数。如果特殊反射测量要求具体参数(如 频率范围、源功率电平、数据点数和扫描时间),那么此时必须输入这些参数。
 
5.2 对反射测量的校准
如果满足某些条件,射频矢网不须任何附加的用户校准即可获得一定精度的测量结果,本例讲述如何进行单端口反射校准。单端口校准可以校正方向性、源匹配和频率响应误差。
注意:如果使用缺省 (N 型 ) 以外的校准件,必须用下列方法选择校准件类型,即按 【校准】  [ 校准件 ] ,然后选择适当的类型。
 
如果用户进行单端口反射测量时希望校准射频矢网,按以下步骤:
a) 按 【 校准】 [ 反射 ] [ 单端口 ] 。
 
b) 仪器提示用户依此顺序连接三个校准件(开路、短路、负载),并对其进行测量。见图 7-5 。
 
图 7-5 反射响应校准的设备连接
 
c) 连接每个标准件后,按 [ 校准件测量 ] 。
 
d) 射频矢网测量每个标准件,然后计算新的校准参数。射频矢网计算完新的误差校正数组后显示器将提示信息“校准完成”,并持续几秒钟。
 
e) 如果愿意,可将校准结果保存在存储器中以备将来使用。
 
5.3 连接 DUT
图 7-6 双端口器件反射测量的设备连接
图 7-7 单端口器件反射测量的设备连接
 
5.4 观察和解释反射测量结果
 
a) 在显示器上观察整个测量扫迹时,按【 比例】 [ 自动比例 ] 。
b) 解释反射测量,如果用户正在仪器上做此测量,请参考图 7-8 射频矢网的显示。
•  水平轴上所示出的值是以 MHz 为单位的频率值。纵轴上所示出的值以 dB 为单位,表示反射信号功率与源信号功率之比。以对数值形式 ( 在测量屏面顶部有“对数幅度” ) 显示结果,射频矢网用下面公式计算测量扫迹 :
 
反射率 (dB)=10log(P 反射 /P 源 )
 
式中 P 反射 -- 从器件反射的信号功率
P 源 -- 源信号功率
•  0dB 电平表示加在 DUT 上的所有功率均已反射回来,无功率通过 DUT 或被 DUT 吸收。
•  小于 0dB 的值表示部分功率被 DUT 吸收或传输。尽管典型情况下观察不到大于 0dB 的值,但在某些情况下这样的值确实会出现,例如,器件为有源器件 ( 如放大器 ) 且可 能发生振荡时。

图 7-8. 反射测量显示实例
 
c) 若需迅速确定滤波器的回波损耗,按光标,然后用前面板旋钮、“ ”“ ”键或数字键盘在所希望的频率下读出回波损耗值。
d) 有关用光标解释测量的详细资料见本章第 2 节中的“使用光标”。
 
6 宽带功率测量
功率测量分为两种:宽带功率测量和窄带功率测量。
本节中的例子是宽带功率测量。 ( 如果用户只对与射频矢网源频率相同频率下的输出功率感兴趣,则选择窄带功率测量,可选择【 通道 1 】 [ 检测选项 ] [ 内部窄带 ] [B] 。窄带功率测量只限于以源频率为中心的接收机带宽范围 ) 。
当测量器件的绝对输出功率时,射频矢网使用宽带检波方式,在所有频率下测量传输信号 (B*) 。例如在 DUT 为混频器等情况下,传输信号 (B*) 包括输入端口上的所有频率。
本节用测量实例说明如何使仪器标准化及如何测量放大器的总输出功率。
注意:宽带功率测量的起始频率为≥ 10MHz
6.1 输入测量参数
按下射频矢网的下列键:
 
复位】
通道 1 】
[ 功率 ]
频率】 [ 开始 ] 【 10 】 [MHz]
注 意:本例使用的仪器参数为功率测量的缺省仪器参数。如果特殊功率测量要求具体参数(如频率范围、源功率电平、数据点 数和扫描时间),则此时输入。
警 告:如果接收机的输入功率超过 +20dBm 或 25Vdc ,会损坏射频矢网。射频矢网的源电平不能过多地超过此值 ; 但如果 DUT 有增益,则可能需要 RF IN 端口上加衰减。
 
图 7-9 功率测量的设备连接
 
6.2 观察和解释功率测量结果
a) 观察测量扫迹时,按【 比例】 [ 自动比例 ] 。
b) 图 7-10 示出了功率测量实例的结果。
c) 解释功率测量时,如果用户正在射频矢网上做此测量,请参考图 7-10 。
 
•  进行功率测量时,屏幕显示的是射频矢网在 RF IN 连接器端测得的输出功率。该功率是绝对功率而不是功率比。
•  注意:进行功率测量时,与纵轴有关的值以 dBm 为单位,该值是以 1mW 为基准测得的功率值。
0dBm=1mW
-10dBm=100uW
+10dBm=10mW
 

 
图 7-10 功率测量实例
警 告:如果该射频矢网的 RF 输出功率设定值大于射频矢网的规定输出功率,源可能为非校源。如果器件要求输入功率大于射频矢网的规定输出功率,在测量装置中可能需使用前置放大器。但是,应记住接收机输入功率一定不要超过 +20dBm 的接收机损坏极限。