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矢量网络分析仪与标量网络分析仪有何不同?


  来源: 专业无线电通信 时间:2020-10-21 编辑:清风
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用只有幅度(驻波)测试功能的天线分析仪,可以得到天线的驻波系数。驻波系数对于判断天线的好坏和用修剪、凑试的方法调试天线都具有重要价值。所以,只具有驻波测试功能的天线分析仪(简称驻波表)常用于天线工程施工、天线修剪、天线质量检查等方面,对于绝大多数用途已经足够了。



同时需要注意,仅仅了解天线的驻波,某些情况下会得出错误的结论。比如A天线在100~200MHz的驻波系数为1.5,B天线在相同频段的驻波系数都为2.0。能不能说A天线比B天线好呢?对于工程架设——或者说天线应用来说,当然可以得出这个结论。但是对于天线研发来说,就未必。如果A天线在100~200MHz频带内,阻抗变化很大,其阻抗的矢量绕着50欧转了一个大圈。而B天线的阻抗却几乎不变,那么,对于B天线,只需要稍微进行一点匹配,就能把驻波调整到1.5甚至1.2以下。而对于A天线,无论怎么匹配,都只能把其中某个很窄的频率(例如150~160MHz)的驻波系数调整到1.2以下,而与之背离的某个地方,就会冒到2.0以上…… 显然,B天线更受欢迎。这个例子说明,具备阻抗测试功能的天线分析仪更适合于天线的研发,尤其是宽带天线的研发。业余无线电天线一般都是窄带工作的,阻抗分析优势不一定明显,但是它可以提供有关调试方向的重要参考,通过一些手段,还能测试电感、电容等元件,所以对于爱好者中的骨灰级DIY派来说,具备阻抗显示功能的天线分析仪有重要意义。


在专业领域,还需要测试天线的方向图、极化特性等指标。测试这些指标需要用标准天线和测试接收机在不同的方位接收待测天线发射的信号(或者待测天线在转台上转动)。具备这种功能的仪器当之无愧的叫天线分析仪。当然,网络分析仪经过适当的扩展也可以胜任这项工作。


天线分析仪就是一种网络分析仪。只不过它只适合测试单端口网络(比如一个负载、天线),在测试双端口网络(例如:一个滤波器)或多端口网络时,其它的端口要接上匹配负载,这时它测到的是网络的反射特性。通常说的网络分析仪具备双端口测试能力,可以测试信号通过待测器件(比如滤波器)以后产生的变化。这里同样包括幅度的变化和相位的变化,进一步还有时间的延迟。而幅度、相位、时间延迟与频率都是有关系的。现代网络分析仪能够把它们随频率的变化关系,以幅频特性图、相频特性图等形式展示出来。一些高档网络分析仪还能将它们与待测器件的输入功率之间的关系展现出来,并能显示延迟特性图。


与天线分析仪类似,双端口测试时,幅度的变化、相位的变化可以用幅度检波器、鉴相器等装置加以比较得到。只不过参与比较的不再是正反向信号,而是输入信号和输出信号。


标量网络分析仪可以展现幅频特性。矢量网络分析仪除了展示幅频特性外,还可以展示相频特性。两种网络分析仪要展示延迟特性,从原理而言都需要采取一些措施。不过,矢量网络分析仪只需要对相频特性进行一次微分,并不需要增加硬件,因此高档矢量网络分析仪一般标配了这样的功能,而标量网络分析仪却需要增加产生脉冲或调制信号的硬件,因此很少配有这种功能。


对于一个双端口的待测器件,很多时候我们希望了解两个端口的反射特性,以及该器件正反两个方向的传输特性。用天线分析仪测试反射特性,需要对两个端口各测一次。用传统的网络分析仪测试传输特性时,需要把待测器件颠倒过来再测一次,否则不但测不出两个特性,甚至无法构建校准模型,一个特性也测不出来,而且颠倒端口可能还会带来新的误差。有没有网络分析仪可以一次性把两个端口的反射、传输特性,共四个特性测出来呢?当然有,而且现在已经成为矢量网络分析仪的主流。目前商品的矢量网络分析仪,两个端口内部各配置有两个定向耦合器,只需切换一下信号源连接的端口即可调换方向,两步测出四个特性。大体上只有一些手持式的矢网需要人工调换器件方向了。而标量网络分析仪却几乎没有能够自动调换的。除了上面说到的两端口网络分析仪,随着射频技术的进步,端口数更多的网络分析仪也变得常用起来。


前面说到天线分析仪就是一种网络分析仪。如果我们把具备测试反射和传输两种信号流程特性的网络分析仪称作“标准的网络分析仪”的话,天线分析仪相当于半台标准的网络分析仪;相对于能自动调换方向的网络分析仪而言,天线分析仪就相当于四分之一台了。有些网络分析仪不具备定向电桥,只能测试器件的传输特性。如果要测试反射特性,就需要外置定向电桥。这种网络分析仪,也可以算半台标准的网络分析仪。带跟踪源的频谱仪就是这种情况,并且多数只具备标量测试功能。


关键词:射频仪器 网络分析仪器 矢量网络分析仪 天线分析仪    浏览量:5695

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