什么是矢量網(wǎng)絡分析儀VNA？矢量網(wǎng)絡分析儀的概念

　　矢量網(wǎng)絡分析儀VNA是一種測試儀器，它可以將網(wǎng)絡的響應測量成矢量:實參數(shù)和虛參數(shù)，從而表征其性能。矢量網(wǎng)絡分析儀VNA是射頻設計實驗室和許多制造和服務領域的重要測試儀器。雖然矢量網(wǎng)絡分析儀主要側重于研究和開發(fā)，但它也可以為所有類型的RF網(wǎng)絡的運行和性能提供重要的見解。矢量網(wǎng)絡分析儀向網(wǎng)絡提供激勵，然后監(jiān)控響應。這樣，您可以檢查操作和性能，并評估其適用性。矢量網(wǎng)絡分析儀可用于所有射頻和微波頻率。

是德科技E5061B矢量網(wǎng)絡分析儀

　　一、矢量網(wǎng)絡分析儀的概念

　　矢量網(wǎng)絡分析儀的基本概念是測量信號通過被測設備時的透射波和反射波。通過測量感興趣的頻帶(通常超過該頻帶)中的發(fā)射和反射信號，可以確定設備的特性。如果使用透射和反射信號來表征輸入和輸出，則可以完全表征器件。這可以構成射頻電路設計或測試的關鍵部分。

　　矢量網(wǎng)絡分析儀的基本概念

　　· 反射參數(shù)

　　當功率進入 RF 網(wǎng)絡時，一些功率會進入網(wǎng)絡，但取決于阻抗匹配，一些功率會反射回源。反射系數(shù)Γ是關鍵參數(shù)之一：

　　其中：Γ = 反射系數(shù) Vreflected = 反射波的電壓 Vincident = 正向波或入射波的電壓 ZL = 負載阻抗 Z0 = 饋線特征阻抗。

　　回波損耗是表示反射特性的另一種方式：

　　· 傳輸特性

　　RF網(wǎng)絡的傳輸特性在矢量網(wǎng)絡分析儀中同樣重要，因為它們決定了功率如何通過網(wǎng)絡。傳輸系數(shù) T 可以表示為：

　　插入損耗(- 值)或增益(+ 值)可以表示為：

　　二、幅度和相位

　　矢量網(wǎng)絡分析儀VNA 的關鍵要素是它可以測量幅度和相位。然而，只有振幅測量更容易，可以用不太復雜的儀器進行。在很多情況下，這可能就足夠了。比如只考慮放大器在某個帶寬內的增益，或者要求濾波器的幅度響應。然而，包括相位和幅度的測量可以找到關于被測設備的更多信息，因為相位是網(wǎng)絡分析中的關鍵元素。這是因為設備和網(wǎng)絡的完整特性包括相位和幅度的測量。只有知道矢量網(wǎng)絡分析儀的相位和幅值，才能開發(fā)出完整的仿真電路模型。這將使得能夠基于共軛匹配技術來設計匹配電路。時域表征需要幅度和相位信息來執(zhí)行逆傅立葉變換。此外，需要相位數(shù)據(jù)來執(zhí)行矢量誤差校正。

　　矢量網(wǎng)絡分析儀框圖

　　該圖顯示了矢量網(wǎng)絡分析儀的高級框圖，其中顯示了主要電路塊：

　　· 處理器和顯示器：矢量網(wǎng)絡分析儀的這個區(qū)域充當人機界面，以所需的方式顯示結果 - 可以以多種格式顯示網(wǎng)絡分析的結果，包括史密斯圓圖、笛卡爾格式、實數(shù)和虛值。矢量網(wǎng)絡分析儀最常見的輸出是史密斯圓圖格式，因為它簡明地顯示了網(wǎng)絡的屬性。

　　· 信號源：VNA 的信號源為射頻網(wǎng)絡提供激勵。這些振蕩器包含在VNA 中，能夠掃描測試儀器的頻率范圍。

　　· 接收器和檢測器：矢量網(wǎng)絡分析儀的這個模塊接收來自信號分離器的信號，并根據(jù)與入射波相比的反射波和透射波來處理它們。這些結果被傳遞到處理器和顯示器。

　　· 端口：這些是直接連接到被測設備的VNA組件。它們通常有兩個到DUT 的連接，一個在輸入端，一個在輸出端，等等。一些 VNA 可能有更多端口用于具有多個連接的系統(tǒng)。

　　VNA在設備本身的前面板上有精密連接器，然后使用精密電纜將這些連接器連接到被測設備。需要精密電纜，因為標準電纜的相位和損耗會隨著輕微的移動而改變太多。

　　為了測試設備，在矢量網(wǎng)絡分析儀中產生可變頻率信號，并切換輸出以測試一個方向或另一個方向的DUT。信號傳輸?shù)椒致菲?，一路輸出作為接收機的參考信號，另一路傳輸?shù)蕉ㄏ蝰詈掀鳎缓笸ㄟ^VNA和精密電纜上的外部連接進入DUT。

　　功率通過定向耦合器(定向耦合器1)到達DUT，但是第三端口檢測入射功率并再次連接到接收器。通過被測設備的功率被定向耦合器2采樣，并且信號被連接到接收器。

　　除了產生給被測設備供電的信號之外，信號源還有一個連接到接收器的輸出端。這使得能夠從檢測到的信號中獲得相位信息。目前，數(shù)字信號處理將廣泛應用于矢量網(wǎng)絡分析儀，大部分接收器和檢測器將采用數(shù)字格式。

　　接收器的處理信號然后被饋送到處理器和顯示器。在這一部分中，將再次使用微處理器技術來提供現(xiàn)代測試儀器所需的控制、功能和用戶友好的顯示。

　　盡管矢量網(wǎng)絡分析儀的這個非常簡化的示例顯示了兩個端口，但對于具有許多不同信號路徑的系統(tǒng)，一些矢量網(wǎng)絡分析儀可能會使用更多端口。

　　矢量分析儀可能是非常昂貴的測試設備。然而，它們在RF網(wǎng)絡設計中非常有價值——尤其是濾波器和任何其他需要精確評估RF性能的器件。通過這種方式，您可以充分了解正在發(fā)生的事情，并確保整體設計正常工作。

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