Agilent網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試介紹課件

1、Agilent 系列 網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試基本概念網(wǎng)絡(luò)分析儀 工作原理誤差和校準(zhǔn)ENAPNA網(wǎng)絡(luò)分析儀雙功器LO LC 濾波器功分器TX IF LC濾波器耦合器隔離器平衡/非平衡轉(zhuǎn)換混頻器LNA放大器SAW 濾波器SAW 濾波器天線射頻前端模塊系統(tǒng)組成及器件功能平衡/非平衡轉(zhuǎn)換射頻信號(hào)在器件中的傳播 Lightwave入射反射透射 RF/MW網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試要討論的問題器件性能的描述: 傳輸特性; 反射特性器件傳輸特性/反射特性的指標(biāo)定義 ? Gain, Phase, Group delay VSWR, , , Impedance 影響器件傳輸/反射特性的因素 ? 工作頻率 信號(hào)功率 網(wǎng)絡(luò)分

2、析儀表顯示結(jié)果 反射特性 傳輸特性工作頻率; 信號(hào)功率史密斯圓圖 (Smith Chart) 對(duì)阻抗和反射的描述 0+R+jX-jXRectilinear impedance plane.-90o0o180o+-.2.4.6.81.090o0等電抗圓等電阻圓Smith Chart 圓圖上 一點(diǎn)位置反映對(duì)應(yīng)的阻抗(R+jx)和反射(模和相位)等反射系數(shù)圓半徑: 反射大小相角: 反射相位GLZ = 0=180 O1(短路點(diǎn)) Z = L=0 O1G(開路點(diǎn)) Z = ZoL=0G大電阻區(qū)小電阻區(qū)電感區(qū)電容區(qū) Z=R+jx 反射特性的說明RL / RSRSRLRL = RS: 負(fù)載上最大功率傳輸 Z

3、s = R + jXZL = Zs* = R - jX對(duì)于復(fù)阻抗: 功率最大傳輸效率條件: ZL = ZS* (共軛匹配)RL / RS00.20.40.60.811.2012345678910Load Power (normalized)線性器件與非線性器件線性特性: 輸入信號(hào)與輸出信號(hào)同頻率 輸出信號(hào)幅度和相位會(huì)發(fā)生變化TimeAtoFrequencyf1TimeSin 360 * f * tFrequencyA phase shift = to * 360 * f1fDUT A * Sin 360 * f ( t - t )輸入輸出TimeFrequency非線性特性: 輸入/輸出信號(hào)不

4、同頻率 產(chǎn)生新的頻率成份f1滿足波形不失真線性系統(tǒng)的條件 系統(tǒng)頻率帶寬內(nèi)幅頻特性為常量MagnitudePhaseFrequencyFrequency幅度/頻率特性要求相位/頻率特性要求系統(tǒng)頻率帶寬內(nèi)相頻特性為線性 V = a f( t - to)輸出V = f(t)輸入DUT對(duì)系統(tǒng)相位特性的描述 網(wǎng)絡(luò)分析儀相位補(bǔ)償+=Frequency(Electrical delay )Frequency器件相頻特性器件相位非線性Phase 1 /DivoPhase 45 /DivoFrequency 應(yīng)用: 測(cè)量器件相位特性 難于定量分析相位特性線性 應(yīng)用: 便于對(duì)相位特性線性的分析網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位補(bǔ)償

5、處理功能： 電延遲功能( Electrical delay）:通過時(shí)間補(bǔ)償消除被測(cè)件相頻特性中線性部分 相位偏移（Phase offset): 被測(cè)件相位特性中加入固定偏置 端口延伸（Port Extension)：測(cè)試儀表端口電延時(shí)補(bǔ)償PhasePhaseGroup DelayGroup Delay-d fd w-d fd wffff通過群時(shí)延指標(biāo)反映器件相位線性相位抖動(dòng)相同群延時(shí)不同完整的器件指標(biāo)描述TransmittedIncident傳輸特性增益S參數(shù)S21,S12群延時(shí)Delay傳輸系數(shù)相位PhaseReflectedIncident反射特性SWRS參數(shù)S11,S22反射系數(shù)阻抗 R

6、+jX, G+jB 反射損耗 G, rT,t輸入反射輸出RBAAR=BR=器件的非線性失真 Nonlinear Networks 器件飽和,串?dāng)_,交調(diào)等非線性過程導(dǎo)致傳輸信號(hào)波形失真FrequencyFrequencyTimeTime輸入信號(hào)輸出信號(hào)CH1 S21 1og MAG 1 dB/ REF 32 dB 30.991 dB 12.3 dBmC2 IF BW 3 kHz SWP 420 msecSTART 5dBm CW 902 MHz STOP 15 dBm1 dB compression point: 輸入功率增加導(dǎo)致器件增益下降1dB相對(duì)測(cè)試輸出1dB壓縮點(diǎn)(絕對(duì)測(cè)試)器件的功率動(dòng)

7、態(tài)范圍:輸入1dB壓縮點(diǎn) 測(cè)試功率 測(cè)試頻率01dB 輸入1dB壓縮點(diǎn)器件的功率動(dòng)態(tài)范圍:輸出1dB壓縮點(diǎn)飽和工作電平輸出信號(hào)功率 (dBm)輸入信號(hào)功率 (dBm)壓縮工作區(qū)線性工作區(qū) (slope = small-signal gain)1dBAM / PM 轉(zhuǎn)換對(duì)系統(tǒng)的影響AmplitudeTimeAM (dB)PM (deg)Mag(AMin)Test StimulusAmplitudeTimeAM (dB)PM (deg)Mag(AMout)Mag(PMout)Output ResponseAM - PM Conversion =Mag(PMout)Mag(AMin)(deg/dB)

8、DUTPower sweepIQAM to PM conversion can cause bit errors輸入功率對(duì)器件相位特性的影響網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試基本概念網(wǎng)絡(luò)分析儀 工作原理誤差和校準(zhǔn)ENAPNA網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀組成框圖Port 2功率分配/開關(guān)源R1APort 1R2B衰減器衰減器測(cè)量接收機(jī)參考接收機(jī)參考接收機(jī)反射信號(hào)(A)傳輸信號(hào)(B)輸入信號(hào)輸出信號(hào)DUT網(wǎng)絡(luò)分析儀組成信號(hào)源信號(hào)分離裝置接收機(jī)處理顯示單元信號(hào)源提供被測(cè)件激勵(lì)信號(hào)具備頻率和功率掃描功能合成源實(shí)現(xiàn)頻率合成源端口穩(wěn)定點(diǎn)頻輸出:span=0Hz, max sweep timeALCALCDriverALC 檢測(cè)衰減器

9、源ALC = 自動(dòng)電平控制 (automatic level control)源功率控制源功率控制部分=ALC: 小范圍功率調(diào)整,功率掃描 +衰減器: 大范圍功率調(diào)整Range1Range2Range3.信號(hào)分離裝置功分器提供參考信號(hào)寬頻率覆蓋6 dB50 W50 W6 dB定向耦合器電橋方向性低插入損耗Main signalCoupled signalRECEIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmi

10、ttedDUT 定向耦合器連接端點(diǎn): 反射特性測(cè)試點(diǎn)Test PortDetector接收機(jī)類型Tuned ReceiverScalar broadband (no phase information)Vector(magnitude and phase)DiodeDCACRFIF FilterIF = F LOFRFRFLOADC / DSPRECEIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedD

11、UT高靈敏度接收機(jī)ENA 采用混頻方式接收機(jī)接收機(jī)噪聲電平與其接收帶寬有關(guān)網(wǎng)絡(luò)分析儀要求大測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍對(duì)被測(cè)件輸出雜波/諧波有抑制作用接收機(jī)帶寬在測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍和測(cè)試速度間折衷300kHz8.5 GHz調(diào)諧接收機(jī)的特點(diǎn)混頻器前端ADC / DSP幅度+相位信息網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍接收機(jī)帶寬:10Hz接收機(jī)帶寬 :70kHz-100dB接收機(jī)噪聲電平高，網(wǎng)絡(luò)分析測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍小接收機(jī)噪聲電平小,網(wǎng)絡(luò)分析測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍大網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍和測(cè)試精度phase errormagn error+-網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試精度與測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍關(guān)系T/R vs S-Parameter Test SetsRF alw

12、ays comes out port 1port 2 is always receiverresponse, one-port cal availableRF comes out port 1 or port 2forward and reverse measurementstwo-port calibration possibleTransmission/Reflection Test SetPort 1Port 2SourceBRADUTFwdPort 1Port 2Transfer switchSourceBRAS-Parameter Test SetDUTFwdRev顯示處理單元REC

13、EIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT標(biāo)識(shí)(marker) 讀取測(cè)試結(jié)果極限判斷(limit lines)顯示比例和標(biāo)識(shí)文件處理.網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試基本概念網(wǎng)絡(luò)分析儀 工作原理誤差和校準(zhǔn)ENAPNA網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量誤差系統(tǒng)誤差由于測(cè)試儀表原理或測(cè)試設(shè)備引起變化有規(guī)律能夠被定量描述可通過校準(zhǔn)消除隨機(jī)誤差隨時(shí)間隨機(jī)變化不能通過校準(zhǔn)消除引起隨機(jī)誤差的原因:設(shè)備噪聲開關(guān)重復(fù)性連接器重復(fù)性

14、飄移誤差校準(zhǔn)后儀表性能變化主要由溫度變化造成通過定期計(jì)量消除被測(cè)件性能測(cè)試數(shù)據(jù)系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差飄移誤差反射參數(shù)測(cè)試誤差分析AB源失配負(fù)載失配串?dāng)_方向性誤差DUT頻率響應(yīng)誤差反射跟蹤誤差傳輸跟蹤誤差R 單端口共 6 項(xiàng)誤差 雙端口共 12 項(xiàng)誤差 反射信號(hào) A接收機(jī)信號(hào)= 被測(cè)件反射信號(hào)+誤差信號(hào) 頻響校準(zhǔn) (response校準(zhǔn))=歸一化處理(normalization) 簡(jiǎn)單 只能消除跟蹤誤差(頻響誤差) 相當(dāng)于歸一化處理(Datamem, Data/mem) 矢量校準(zhǔn)需要測(cè)試更多校準(zhǔn)件可消除更多誤差項(xiàng)目要求矢量測(cè)試能力S11MS11ASHORTOPENLOADthruthru校準(zhǔn)的基本分類

15、校準(zhǔn)的概念校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀誤差的過程 測(cè)量參數(shù)已知的標(biāo)準(zhǔn)件,得到誤差項(xiàng) 將測(cè)試結(jié)果中誤差項(xiàng)成份消除反射測(cè)試 存在三項(xiàng)誤差:方向性,源失配, 反射通道頻率響應(yīng) 頻響校準(zhǔn)(推薦標(biāo)準(zhǔn)件: short)消除頻響誤差 1-port 單端校準(zhǔn) 消除3項(xiàng)誤差 反射傳輸測(cè)試 存在12項(xiàng)誤差 頻響校準(zhǔn)( 校準(zhǔn)件: through) 消除頻響誤差 full 2 port 雙端口校準(zhǔn)消除12項(xiàng)誤差cal kit: 定義校準(zhǔn)件數(shù)據(jù) definition file用戶可定義校準(zhǔn)件: 校準(zhǔn)件定義必須和實(shí)際校準(zhǔn)件相符SHORTOPENLOADENA 支持的校準(zhǔn)件方式電子校準(zhǔn)件(Ecal)機(jī)械校準(zhǔn)件校準(zhǔn)件多次連接Shorts,

16、 Open, Loads, Thru單次連接；多端口校準(zhǔn)Single Connection不同的校準(zhǔn)方法總結(jié) 不校準(zhǔn) 2. 頻響校準(zhǔn) 3. 1-PORT單端校準(zhǔn) 4. FULL 2-PORT雙端校準(zhǔn)DUTSHORTOPENSHORTOPENSHORTOPENthru方便消除頻率相應(yīng)誤差不要求高精度傳輸測(cè)試=直通反射測(cè)試=短路反射測(cè)試消除測(cè)試端口所有誤差 Directivity Source match Reflection tracking校準(zhǔn)件: open short load復(fù)雜,校準(zhǔn)件多次連接高精度消除測(cè)試中所有誤差: Directivity Source, load match Reflection tracking Transmission tracking Crosstalk DUTthruDUTDUTLOADLOADLOADTRL校準(zhǔn) Thru-Reflect-Line TRL校準(zhǔn)的特點(diǎn):雙端口校準(zhǔn)技術(shù)適合非同軸系統(tǒng)測(cè)試 (waveguide, fixtures, wafer probing)與SOLT 校準(zhǔn)使用相同的12項(xiàng)誤差模型要求網(wǎng)絡(luò)分析儀 4 接收機(jī), 3 接收機(jī)支持TRL*校準(zhǔn)其它校準(zhǔn)方法: