網(wǎng)絡(luò)分析儀可用于表征射頻(RF)器件。盡管最初只是測(cè)量 S 參數(shù)，但為了優(yōu)于被測(cè)器件，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)分析儀已經(jīng)高度集成，并且非常先進(jìn)。

射頻電路需要獨(dú)特的測(cè)試方法。在高頻內(nèi)很難直接測(cè)量電壓和電流，因此在測(cè)量高頻器件時(shí)，必須通過(guò)它們對(duì)射頻信號(hào)的響應(yīng)情況來(lái)對(duì)其進(jìn)行表征。網(wǎng)絡(luò)分析儀可將已知信號(hào)發(fā)送到器件、然后對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)進(jìn)行定比測(cè)量，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的表征。

早期的網(wǎng)絡(luò)分析儀只測(cè)量幅度。這些標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測(cè)量回波損耗、增益、駐波比，以及執(zhí)行其他一些基于幅度的測(cè)量。

現(xiàn)如今，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)分析儀都是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀——可以同時(shí)測(cè)量幅度和相位。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是用途極廣的一類(lèi)儀器，它們可以表征 S 參數(shù)、匹配復(fù)數(shù)阻抗、以及進(jìn)行時(shí)域測(cè)量等。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀既是信號(hào)發(fā)生器又是接收機(jī)，因此它們有大量非常必要的技術(shù)指標(biāo)。在本節(jié)中，您將了解到網(wǎng)絡(luò)分析儀的一些關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。

1、最大頻率
VNA 的最大頻率是指其能夠測(cè)量的最高頻率。網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收端帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，它可將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。然后，即可對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析和顯示。但是 ADC 不具備在射頻范圍轉(zhuǎn)換信號(hào)的能力，因此入射信號(hào)必須下變頻到它的工作頻率。這個(gè)工作頻率稱(chēng)為中頻(IF)。

2、動(dòng)態(tài)范圍
動(dòng)態(tài)范圍是指能夠測(cè)量元器件響應(yīng)的功率范圍。

此圖顯示了定義動(dòng)態(tài)范圍的兩種不同方式。系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍是指用于儀器技術(shù)指標(biāo)的值。

· 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍是指在不采用升壓放大器、不考慮被測(cè)器件增益時(shí)的儀器功能。儀器的最大源功率是指它的最大功率電平，即 Pref

· 接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍是指采用功率放大時(shí)的儀器動(dòng)態(tài)范圍。與將源功率作為最大功率電平不同，這個(gè)技術(shù)指標(biāo)以?xún)x器的接收端能夠測(cè)量的最大功率 Pmax 為基礎(chǔ)

下方左側(cè)圖中顯示了帶通濾波器 S21 測(cè)量的一條跡線，它顯示了儀器的動(dòng)態(tài)范圍。跡線的上限比較平坦，下限包含一些噪聲。讓我們來(lái)看一下哪些因素決定了這些邊界的形狀。

動(dòng)態(tài)范圍的最大功率電平是由源功率電平的上限和接收機(jī)的壓縮點(diǎn)決定的。

組成接收機(jī)的混頻器和放大器在達(dá)到飽和之前、或達(dá)到最大輸出之前，只能處理這么多的功率。當(dāng)一個(gè)器件處于飽和區(qū)域時(shí)，其輸入和輸出之間不再存在線性關(guān)系。

放大器的飽和可在下方右側(cè)圖中看到。在輸入功率高于 1W 時(shí)，實(shí)際輸出(紅色)會(huì)偏離理想輸出(綠色)。這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓縮。接收機(jī)無(wú)法捕獲高于其壓縮點(diǎn)的任何器件輸出的信號(hào)。輸入功率的這種限制就構(gòu)成了動(dòng)態(tài)范圍的上限。

在增益壓縮圖中，放大器的理想線性傳遞函數(shù)用綠色顯示，真實(shí)傳遞函數(shù)用紅色顯示。

3、輸出功率
輸出功率反映的是 VNA 的信號(hào)發(fā)生器和測(cè)試儀可將多少功率發(fā)射入被測(cè)器件。它用 dBm 表示，參考值為 50? 阻抗，以便匹配大多數(shù)射頻傳輸線的特征阻抗。

高輸出功率對(duì)于提升測(cè)量的信噪比或確定被測(cè)器件的壓縮限制非常有用。

很多有源器件，例如放大器，都需要進(jìn)行極富挑戰(zhàn)性的超出網(wǎng)絡(luò)分析儀功率極限的線性和非線性高功率測(cè)量。

4、跡線噪聲
跡線噪聲是指您所看到的由于系統(tǒng)中的隨機(jī)噪聲而造成的在被測(cè)器件的響應(yīng)上形成的疊加噪聲。它能讓信號(hào)看上去不那么平滑，甚至有些抖動(dòng)。

跡線噪聲可以通過(guò)提高測(cè)試功率、降低接收機(jī)的帶寬或取平均值而消除。

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審核編輯 黃昊宇