網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本原理

　　當(dāng)開關(guān)連通端口1，分析儀測(cè)量前向參數(shù)。當(dāng)開關(guān)連通端口2，你無需重置DUT外部連接，就可以測(cè)量反向參數(shù)。端口2處的定向耦合接收器B測(cè)量前向傳輸參數(shù)和反向反射參數(shù)。接收器A測(cè)量前向反射參數(shù)和反向傳輸參數(shù)。

　　由于開關(guān)放置在網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量路徑上，因此用戶校準(zhǔn)時(shí)需要考慮開關(guān)的不確定性。盡管如此，兩個(gè)開關(guān)位置仍可能會(huì)有細(xì)微的差別。另外，隨著時(shí)間的推移，開關(guān)觸點(diǎn)磨損，需要更頻繁的用戶校準(zhǔn)。為了解決這個(gè)問題，可以把開關(guān)移到源輸出，并且采用兩個(gè)參考接收機(jī)，R1和R2，分別對(duì)應(yīng)前向和反向，如圖8所示。由于采用了更高性能的架構(gòu)，成本和復(fù)雜性也隨之而來。

　　網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本結(jié)構(gòu)絕大部分在測(cè)試裝置中實(shí)現(xiàn)。一旦分析儀測(cè)量出入射信號(hào)(R參考接收器)和傳輸信號(hào)的幅值和相位，或者是反射信號(hào)(A和B接收器)的幅值和相位，就可計(jì)算出四個(gè)S-參數(shù)值，如圖9所示。

　　您可以綜合應(yīng)用，性能，精度，和成本等因素，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)分析儀結(jié)構(gòu)。

　　誤差和不確定度

　　理解矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀不確定度的來源有助于你采取行之有效的用戶校準(zhǔn)方法。對(duì)于圖10所示的完整的雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀結(jié)構(gòu)，我們從前向開始分析。

　　首先，第一個(gè)不確定性是傳輸信號(hào)和反射信號(hào)由于在頻率上或者分別正，反向的軌道導(dǎo)致的信號(hào)丟失。其次，DUT的輸入阻抗和網(wǎng)絡(luò)分析儀或系統(tǒng)阻抗的差異。同樣，DUT輸出端也存在類似情況，它們分別屬于源匹配和負(fù)載匹配。

　　用于信號(hào)分離的定向耦合器的效率，也需要考慮。理想的定向耦合器在耦合臂產(chǎn)生輸出信號(hào)，它是與主臂一個(gè)方向上的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)成比例，而相反方向的信號(hào)不產(chǎn)生輸出信號(hào)。耦合器輸出(耦合臂)和標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)(直通臂)的區(qū)別是耦合系數(shù)。耦合系數(shù)通常在10分貝到30分貝之間，意味著當(dāng)輸入信號(hào)以適當(dāng)方向通過直通臂時(shí)，輸出RF功率電平比其小10到30分貝。

　　定向耦合器對(duì)于反方向的信號(hào)不產(chǎn)生輸出。但實(shí)際上，這是很難實(shí)現(xiàn)的。盡管是很小的，反方向的信號(hào)通過實(shí)際的耦合器仍然會(huì)在輸出端產(chǎn)生不必要的響應(yīng)。這種不需要的信號(hào)定義為耦合器泄露。耦合系數(shù)與耦合泄露的差別稱為耦合器的定向性。

　　最后是隔離。端口2的接收器檢測(cè)到端口1輻射或傳導(dǎo)的少量的信號(hào)，在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)分析儀，這種不必要的泄露通常很小?？偟膩碚f，不影響測(cè)量，除非DUT有很高的損失。盡管推薦，在許多現(xiàn)代矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中。隔離在校準(zhǔn)中只是一種可選的操作。

　　一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)分析儀正向不確定性的來源包括：傳輸和反射追蹤;負(fù)載和源匹配;定向性和隔離，這些再結(jié)合反向6個(gè)誤差項(xiàng)，共有12誤差項(xiàng)。用戶校準(zhǔn)需要充分考慮這12個(gè)誤差，以便得到適當(dāng)?shù)男拚禂?shù)來用到測(cè)量數(shù)據(jù)當(dāng)中。這項(xiàng)修正是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的顯著的精度的主要原因。

　　校準(zhǔn)

　　RF設(shè)備的校準(zhǔn)經(jīng)常需要把儀器周期性的送到一個(gè)經(jīng)過認(rèn)定的儀器校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行以確保該儀器運(yùn)行在生產(chǎn)商的說明以內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室也往往把儀器的性能調(diào)整到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，比如說國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院所指定的標(biāo)準(zhǔn)。(NIST)。

　　網(wǎng)絡(luò)分析儀也不例外。它們太需要周期性的校準(zhǔn)，以至于有時(shí)達(dá)不到高的精準(zhǔn)度，用戶的校準(zhǔn)也經(jīng)常被需要。網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)通常通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分析儀的套包的一系列校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)或者是用戶制定，用戶定義的標(biāo)準(zhǔn)來完成。一系列的修正參數(shù)通過比較已經(jīng)知道的存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)分析儀的數(shù)據(jù)和根據(jù)校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)所產(chǎn)生的測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生了出來。在校準(zhǔn)測(cè)試中這些就被用在數(shù)據(jù)中以補(bǔ)償在前面章節(jié)討論過的錯(cuò)誤源。

　　許多因素決定著用戶校準(zhǔn)需要多久進(jìn)行一次。你需要考慮的因素包括 需要的測(cè)試精度，環(huán)境因素，以及DUT連接的可重復(fù)性。通常情況下，網(wǎng)絡(luò)分析儀每幾個(gè)小時(shí)或每幾天需要一次用戶校準(zhǔn)，你應(yīng)當(dāng)根據(jù)核實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試不穩(wěn)定因素來源的認(rèn)定，以及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來決定多久才需要進(jìn)行校準(zhǔn)。需要說明一點(diǎn)，本次討論用周期校準(zhǔn)來描述用戶校準(zhǔn)，不要與推薦的每年經(jīng)過認(rèn)定的工廠校準(zhǔn)相混淆。

　　三個(gè)系列的校準(zhǔn)經(jīng)常用在網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)當(dāng)中：

　　1. 短路的，開路的，負(fù)荷的，直達(dá)的(SOLT)

　　2. 直達(dá)的，反射的，線性的 (TRL)

　　3. 使用外部自動(dòng)化的校準(zhǔn)模型的自動(dòng)校準(zhǔn)

　　由于每一個(gè)系列的校準(zhǔn)都有很多不同的要求，需要根據(jù)DUT，測(cè)試系統(tǒng)，以及測(cè)試要求來決定使用哪一種方法。由于SOLT被廣泛地使用，我們用它來說明一個(gè)校準(zhǔn)系列中的變化。