1、page 1Agilent 系列网络分析仪page 2 网络分析仪测试基本概念 网络分析仪 工作原理 误差和校准 ENA PNA网络分析仪page 3双功器LO LC 滤波器功分器TX IF LC滤波器耦合器隔离器平衡 /非平衡转换混频器LNA放大器SAW 滤波器SAW 滤波器天线射频前端模块系统组成及器件功能平衡 /非平衡转换page 4射频信号在器件中的传播Lightwave入射反射透射RF/MWpage 5网络分析仪测试要讨论的 问题 器件性能的描述 : 传输特性 ; 反射特性 器件传输特性 /反射特性的指标定义 ? Gain, Phase, Group delay VSWR, , ,
2、Impedance 影响器件传输 /反射特性的因素 ? 工作频率 信号功率 网络分析仪表 显示结果反射特性传输特性工作频率 ; 信号功率page 6反射特性的参数定义 : dB全匹配(ZL = Zo)RLVSWR0 1全反射(ZL = 开路 ,短路)0 dB1 Voltage Standing Wave Ratio= ZL - ZOZL + OZ= V反射V输入= F= = -20 log(),VSWR = EmaxEmin= 1 + 1 - EmaxEmin驻波比反射系数(电压比值 )反射损耗(功率比值 )Z0 : 传输线特性阻抗Z1 : 传输线终端负载传输信号包络page 7史密斯圆图 (
3、Smith Chart)对阻抗和反射的描述0 +R+jX-jXRectilinear impedance plane.-90o0o180o+- .2.4.6.81.090o0等电抗圆等电阻圆Smith Chart 圆图上 一点位置反映对应的 阻抗 (R+jx)和反射 (模和相位 )等反射系数圆半径 : 反射大小相角 : 反射相位LZ = 0= 180 O1(短路点 ) Z =L= 0 O1(开路点 ) Z = ZoL= 0大电阻区小电阻区电感区电容区 Z=R+jx page 8反射特性的说明RL / RSRSRLRL = RS: 负载上最大功率传输Zs = R + jXZL = Zs* = R
4、 - jX对于复阻抗 : 功率最大传输效率条件:ZL = ZS* (共轭匹配 )RL / RS00.20.40.60.811.20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10LoadPower(normalized)page 9传输特性V 传输V 输入传输系数 = T =VTransmittedVIncident = DUT增益 (dB) = 20 Log V Trans V Inc = 20 log 插入损耗 (dB) = - 20 Log V Trans V Inc = - 20 log page 10线性器件与非线性器件线性特性 : 输入信号与输出信号同频率 输出信号幅度和相位会发生变化T
5、imeAtoFrequencyf1TimeSin 360 * f * tFrequencyAphase shift = to * 360 * f1fDUTA * Sin 360 * f ( t - t ) 输入 输出TimeFrequency非线性特性 : 输入 /输出信号不同频率 产生新的频率成份f1page 11满足 波形不失真线性系统 的条件系统频率带宽内幅频特性为常量Magnitude PhaseFrequency Frequency幅度 /频率特性要求 相位 /频率特性要求系统频率带宽内相频特性为线性V = a f( t - to)输出V = f(t)输入DUTpage 12对系统
6、相位特性 的描述网络分析仪相位补偿+ =Frequency(Electrical delay )Frequency器件相频特性 器件相位非线性Phase 1 /DivoPhase45 /DivoFrequency应用 :测量器件相位特性难于定量分析相位特性线性应用 :便于对相位特性线性的分析网络分析仪的相位补偿处理功能： 电延迟功能 ( Electrical delay） :通过时间补偿消除被测件相频特性中线性部分 相位偏移（ Phase offset): 被测件相位特性中加入固定偏置 端口延伸（ Port Extension)： 测试仪表端口电延时补偿page 13群时延 Group Del
7、ay (GD)in radiansin radians/secin degreesf in Hertz (w=2p f)wGroup Delay (t )g =-d d w =-1360 od d f*Frequency群时延抖动平均时延t ot g网络分析仪通过测试相 /频特性得到器件延迟性能 GD 抖动反映器件相位特性线性 GD平均值反映器件的平均时延Phase DFrequencyDwwaperturepage 14PhasePhaseGroup Delay Group Delay-d d w-d d wffff通过 群时延 指标反映 器件相位线性相位抖动相同群延时不同page 15完整
8、的器件指标描述TransmittedIncident传输特性增益S参数S21,S12群延时Delay传输系数相位PhaseReflectedIncident反射特性SWRS参数S11,S22 反射系数 阻抗R+jX, G+jB 反射损耗, T,输入反射输出RBAAR=BR=page 16S参数的定义S 11 = ReflectedIncident =b1a 1 a2 = 0S 21 = TransmittedIncident =b2a 1 a2 = 0S 22 = ReflectedIncident =b2a 2 a1 = 0S 12 = TransmittedIncident =b1a 2
9、a1 = 0输入 传输S 21S 11反射b1a 1b2Z 0Loada2 = 0DUT正向输入传输 S 12S 22反射b2a2ba1 = 0DUTZ 0Load 反向1S-parameters 电压线性值定义page 17器件的非线性失真Nonlinear Networks器件饱和 ,串扰 ,交调等 非线性过程 导致 传输信号 波形失真Frequency FrequencyTimeTime输入信号 输出信号page 18CH1 S21 1og MAG 1 dB/ REF 32 dB 30.991 dB12.3 dBmC2 IF BW 3 kHz SWP 420 msecSTART 5dBm
10、 CW 902 MHz STOP 15 dBm1 dB compression point: 输入功率增加导致器件增益下降 1dB 相对测试 输出 1dB压缩点 (绝对测试 )器件的功率动态范围 :输入 1dB压缩点测试功率测试频率0 1dB输入 1dB压缩点page 19器件的功率动态范围 :输出 1dB压缩点饱和工作电平输出信号功率(dBm)输入信号功率 (dBm)压缩工作区线性工作区(slope = small-signal gain)1dBpage 20AM / PM 转换对系统的影响AmplitudeTimeAM (dB)PM (deg)Mag(AMin)Test Stimulus
11、AmplitudeTimeAM (dB)PM (deg)Mag(AMout)Mag(PMout)Output ResponseAM - PM Conversion =Mag(PMout)Mag(AMin)(deg/dB)DUTPower sweepIQAM to PM conversion can cause bit errors输入功率对器件相位特性的影响page 21 网络分析仪测试基本概念 网络分析仪 工作原理 误差和校准 ENA PNA网络分析仪网络分析仪组成框图Port 2功率分配 /开关源R1APort 1R2B衰减器 衰减器测量接收机参考接收机 参考接收机反射信号(A)传输信号(
12、B)输入信号 输出信号DUT网络分析仪组成信号源信号分离装置接收机处理显示单元网络分析仪 测试 信号流程R A B输入源 LO 源RFN*LO +/- IF反射 传输输入参考信号输入信号输出信号BR :被测件正向传输特性AR :被测件输入端反射特性信号源 提供被测件激励信号 具备 频率和功率扫描 功能 合成源实现频率合成源端口稳定点频输出 :span=0Hz, max sweep timeALCALCDriverALC 检测衰减器源ALC = 自动电平控制(automatic level control)源功率控制源功率控制部分 =ALC: 小范围功率调整 ,功率扫描+衰减器 : 大范围功率调
13、整Range1Range2Range3.信号分离装置 功分器提供参考信号宽频率覆盖6 dB50 W50 W 6 dB 定向耦合器 电桥方向性低插入损耗Main signalCoupled signalRECEIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT定向耦合器连接端点 : 反射特性测试点Test PortDetectorDirectivity 方向性反映 定向耦合器分离两个相反传输方向信号
14、的能力 . 被测件端口(入射信号泄漏 ) (被测件反射方向 )定向耦合器输入方向反射方向定向耦合器用于 器件反射性能测试(定向耦合器输入端 )Data MaxAdd in PhaseDeviceDirectivityReturn LossFrequency03060DUT RL = 40 dBCancel Data 0DeviceDirectivityData = Vector SumDirectivity Dev ice Data Min被测件反射信号与定向耦合器泄漏的输入信号在接收机端矢量叠加影响测试精度接收机 类 型Tuned ReceiverScalar broadband(no ph
15、ase information)Vector(magnitude and phase)DiodeDCACRFIF FilterIF = F LO F RFRFLOADC / DSPRECEIVER / DETECTORPROCESSOR / DISPLAYREFLECTED(A)TRANSMITTED(B)INCIDENT (R)SIGNALSEPARATIONSOURCEIncidentReflectedTransmittedDUT 高灵敏度接收机 ENA 采用混频方式接收机 接收机噪声电平与其接收带宽有关 网络分析仪要求大测试动态范围 对被测件输出杂波 /谐波有抑制作用 接收机带宽在测试动
16、态范围和测试速度间折衷300kHz 8.5 GHz调谐接收机的特点混频器前端ADC / DSP幅度 +相位信息网络分析仪的测试动态范围接收机带宽 :10Hz 接收机带宽 :70kHz-100dB 接收机噪声电平高，网络分析测试动态范围小 接收机噪声电平小 ,网络分析测试动态范围大网络分析仪测试动态范围和测试精度E r r o r D u e t o I n t e r f e r i n g S i g n a l0 . 0 0 10 . 0 10 . 11101000 -5 - 1 0 - 1 5 - 2 0 - 2 5 - 3 0 - 3 5 - 4 0 - 4 5 - 5 0 - 5 5 - 6 0 - 6 5 - 7 0I n t e r f e r i n g si g n a l ( d B )Error(dB,deg)phase errormagn error+-网络分析仪测试精度与测试动态范围关系
