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矢量网络分析仪基本原理及应用场景解析

2021-05-21 18:02
射频学堂
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大家好,我是RF小木匠

今天我们一起来聊一下网分的事情。

网分,全称就是网络分析仪(Network Analyzer),根据其功能又分为矢量网络分析仪和标量网络分析仪,顾名思义,矢量网络分析仪就是能测器件的矢量性能,包括幅频特性和相位特性,标量网络分析仪就只能测试器件的幅频特性了。因为矢量网络分析仪的功能完全覆盖了标量网分,因此在现在的射频测试中,标量网络分析仪用的很少了,可能很多小伙伴见都没见过。

早期的Agilent8757D就是一款标量网络分析仪,功能少,价钱相对就便宜一些。现在在某些场合还是能用到的。

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那么现在我们实验室常用的网络分析仪就是矢量网络分析仪了,简称矢网VNA。目前最主要的网分厂家就是美国的是德科技keysight和德国的罗德与施瓦茨Rohde & Schwarz了,还有日本的安立Anritsu,去年华为入股的中电科思仪Ceyear,不知道大家有没有用过。当然还有Tek,就不一一列举了。

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对于我们射频工程师来说,我们最离不开的一个是仿真软件,一个是测试仪器。就仿佛我们自己的左膀右臂一样,离开这两样东西,还真不知道自己能干什么?我们每天都和它打交道,怎么能不了解它呢?今天我们一起来聊一下网分的基本原理。微波矢量网络分析仪,就是用来测量微波器件的网络参数,微波网络我们在之前的文章中曾多次讨论,网络作为微波的基础,我觉得学习再多次都不为过。我们在微波网络一文中介绍可知,常用的微波网络参数包括阻抗参数Z,导纳参数Y,转移参数A,散射参数S,和传输参数T,这些参数都可以用来描述微波网络的性质,只是从不同的方面去描述而已,没有本质上的不同,这些网络参数之间可以通过公式来互相转换。简单来说,当我们知道这个网络的阻抗参数之后,我们就可以推导出其他几个参数,反之也可以推导出阻抗参数。所以矢量网络分析仪的原理就比较简单了,我们只要测试出其某一个网络参数就可以了,其他的完全可以通过公式推导出来。类似下图所示,我们只要测试出入射波反射波和投射波就可以得到微波网络的参数特征了。

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大家想起来这是那个参数了吗?就是下图定义的散射参数S。所以说,S参数太重要了,S11就是端口1的回波损耗RL/反射系数/VSWR,S21就是从端口1到端口2的传输系数/插入损耗.

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得到S参数之后,其他参数也就呼之欲出了。不会转化,查《微波工程》那本书就可以了。

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