普源RSA3000實時頻譜分析儀(VNA)基本原理介紹

　   普源實時頻譜分析儀RSA3000系列作為普源的又一力作，配備實時分析 (RTSA)、掃頻分析(GPSA)功能及矢量網絡分析模式(VNA，僅限N型號)，可選EMI測量應用軟件(EMI)，擁有優異的性能及指標。本文安泰測試小編帶大家一起了解RSA3000矢量網絡分析模式 (VNA)基本原理

　　RIGOL RSA系列頻譜儀采用內部VSWR橋的獨特設計，配置內置跟蹤源，可以同時掃描幅度和相位，實現單端口的矢量網絡分析(VNA)功能。通過此設計，RSA頻譜儀的VNA模式可以實現對元器件、電路網絡的S11、S21以及故障點定位的測量，通過史密斯圓圖、極坐標等多種顯示更精確地表征被測件的網絡特性。

　　圖1：VNA基本原理示意圖

　　VNA可以在設定頻段范圍內進行測量，確定測量網絡的微波特性，并以掃頻方式給出各散射參數的幅度、相位頻率特性。同時，VNA能對測量結果逐點進行誤差修正，并換算出其他多種網絡參數，如反射系數、電壓駐波比、阻抗(或導納)、衰減(或增益)、相移和群時延等信息。

　　一、 RSA矢量網絡分析模式(VNA)的功能和應用

　　RSA系列頻譜分析儀的VNA功能，提供了多種測量方式，如S11、S21、DTF(Distance toFault);對于每次測量，都可以選擇多種顯示類型，以不同的角度呈現測量結果，如史密斯圓圖、極坐標、回波損耗、SWR、群時延等。

　　·反射測量S11

　　S11可以用于針對電子元器件(如濾波器)或電路網絡(如天線)的阻抗匹配調試。阻抗匹配是射頻電路系統中重要的指標，用于調整傳輸帶寬和平衡功率傳輸 。輸入端阻抗匹配時，傳輸線獲得最大功率;在輸出端阻抗匹配的情況下，傳輸線上只有向終端行進的電壓波和電流波，攜帶的能量全部為負載所吸收。因而，對電路系統進行S11測試，是非常重要的測試手段。

　　圖2：S11測試界面

　　圖3：S11測量結果

　　·傳輸測量S21

　　測量電路系統的增益、插入損耗、衰減等指標，最常用的就是表征傳輸的S21參數。S21，是測量正向方向(從端口1到端口2)通過DUT的激勵信號量，它是顯示DUT造成多少損耗或增益的指標。測量結果生成的跡線，顯示的是在選擇的頻段范圍內，在RF輸入處測得的功率與激勵信號之比。

　　圖4：S21測試界面

　　圖5：S21測量結果

　　·故障定位測量(DTF)

　　DTF, 故障點定位功能，用來定位通信系統或其他電路網絡中可能出現故障的確切位置。例如在通信系統中，傳輸線故障是最頻繁發生的，如線纜折斷、連接器松動、年久老化、線路腐蝕等，甚至于在線纜生產制造過程中的材質差異、凹坑裂紋等很難用肉眼觀察的情況，利用DTF都能夠快速的定位故障位置。使用 DTF 可以及早發現線路的問題隱患，及早處理，很大程度上避免通信中斷事故的發生，降低事故處理的影響和成本。

　　DTF是S11測量的擴展應用，是為了定位線纜故障的距離，在頻域中測量被測電纜的反射。DTF首先通過比較反射信號和跟蹤源創建的參考信號來確定頻段范圍內的反射向量，然后執行快速傅里葉逆變換 (IFFT)。結合線纜模型的特征，就能夠快速確定反射傳播的距離，準確定位線纜中的故障點。為了進一步提高準確性，DTF的算法中還考慮補償了傳輸過程中發生的衰減損耗。

　　多種測量顯示類型，根據您的需要顯示測量結果

　　對于不同的測量功能，您可以選擇多種測量顯示方式，更直觀的呈現測試結果。RIGOL RSA系列頻譜儀的VNA模式，支持以下測量結果顯示類型：

　　對數/線性幅度：顯示DUT的幅度特性。Y軸表示測量結果的對數(dB)/線性幅度，X軸表示選定的頻率范圍。可用于S11測量、S21測量和DTF測量。

　　相位：顯示DUT的相位特性。Y軸線性以度為單位顯示相位，X軸表示選定的頻率范圍，可用于S11測量、S21測量。

　　群時延：跡線結果代表信號經過DUT的傳輸時延，可用于S11測量、S21測量。

　　史密斯圓圖：以史密斯圓圖顯示測量結果。史密斯圓圖是主要顯示DUT的阻抗或反射特性的圓形圖，可用于S11測量。史密斯圓圖形式允許用戶選擇以下任一種數據組作為Maker的顯示結果。

　　· 線性 / 相位

　　· 對數 / 相位

　　· 實部 / 虛部

　　· R + jX

　　· G + jB

　　極坐標：跡線到極坐標原點的距離代表測量結果的幅度，跡線與原點相連直線和X正半軸的夾角代表測量結果的相位，可用于S11測量。極坐標形式允許用戶選擇以下任一種數據組作為Maker的顯示結果。

　　· 線性/相位

　　· 對數/相位

　　· 實部/虛部

　　駐波比：顯示DUT的(電壓)駐波比。SWR是在輸電線路中出現的最大電壓與最小電壓之比。它是DUT輸入端反射功率的量度。Y軸的對數顯示SWR(無單位), X軸代表選定的頻率范圍，可用于S11測量和DTF測量。

　　回波損耗：顯示反射功率的大小(回波損耗)。Y軸顯示以dB為單位的回波損耗，X軸表示選定的頻率范圍，可用于S11測量和DTF測量。

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