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揭秘RIGOL RSA频谱仪的矢量网络分析(VNA)模式


  来源: 普源精电 时间:2020-07-01 编辑:清风
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频谱分析仪对射频工程师来说并不陌生,它是进行频域分析时最基本的测试仪器,主要的功能是分析在频域里输入信号的频谱特性。那么,什么是网络分析仪呢?


网络分析仪也是射频领域的常用仪器,却因为昂贵的价格和设计的复杂被较少的人熟悉。今天我们就来揭开面纱——RIGOL RSA频谱仪的矢量网络分析模式,为您提供最具性价比的矢量网络分析解决方案,解决您的诸多测量问题!

图1:RIGOLRSA系列带VNA功能的频谱仪


1、什么是“矢量网络分析”?


“网络分析仪(Network Analyzer)”这一名字被提出的时候还没有计算机网络,所以网络分析仪所指的网络并非现在流行的计算机网络,而是指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是:量化两个射频元件间的阻抗不匹配,最大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个元件时,总会有一部分信号被反射,另一部分被传输。通过定义反射系数和传输系数,我们可以更深入地了解被测器件(DUT)的性能。


网络分析仪能对被测量器件的线性和非线性特性进行表征,如放大器、混频器、滤波器、衰减器等。网络分析仪对被测器件端口的输入特性以及从一个端口到其它端口的转移特性进行测量的能力,为设计人员在对大型系统配置元器件时提供充分的依据。


图2:VNA功能测量界面


网络分析仪分为标量网络分析仪(Scalar Network Analyzer)和矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer, VNA) 两种。标量网络分析仪只测量两个波量的幅度差;矢量网络分析仪既能测量各波量的幅度,又能测量各波量的相位;矢量网络分析仪还具有以下优势:

可以进行全系统误差校正,以最大可能的精确度补偿测试仪器的系统测量误差;

矢量测量数据可以准确地变换到时域,提供更多进一步处理数据的途径


2、RSA矢量网络分析模式的基本原理

传统的频谱分析仪和跟踪源配合,只能进行标量网络分析,测量S参数的幅度部分。RIGOL RSA系列频谱仪采用内部VSWR桥的独特设计,配置内置跟踪源,可以同时扫描幅度和相位,实现单端口的矢量网络分析(VNA)功能。通过此设计,RSA频谱仪的VNA模式可以实现对元器件、电路网络的S11、S21以及故障点定位的测量,通过史密斯圆图、极坐标等多种显示更精确地表征被测件的网络特性。


图3:VNA基本原理示意图


VNA可以在设定频段范围内进行测量,确定测量网络的微波特性,并以扫频方式给出各散射参数的幅度、相位频率特性。同时,VNA能对测量结果逐点进行误差修正,并换算出其他多种网络参数,如反射系数、电压驻波比、阻抗(或导纳)、衰减(或增益)、相移和群时延等信息。


3、RSA矢量网络分析模式的功能和应用

RSA系列频谱分析仪的VNA功能,提供了多种测量方式,如S11、S21、DTF(Distance toFault);对于每次测量,都可以选择多种显示类型,以不同的角度呈现测量结果,如史密斯圆图、极坐标、回波损耗、SWR、群时延等。


反射测量S11


S11可以用于针对电子元器件(如滤波器)或电路网络(如天线)的阻抗匹配调试。阻抗匹配是射频电路系统中重要的指标,用于调整传输带宽和平衡功率传输 。输入端阻抗匹配时,传输线获得最大功率;在输出端阻抗匹配的情况下,传输线上只有向终端行进的电压波和电流波,携带的能量全部为负载所吸收。因而,对电路系统进行S11测试,是非常重要的测试手段。


图4:S11测试界面

图5:S11测量结果


关键词:RIGOL RSA频谱仪 矢量网络分析 矢量网络分析仪    浏览量:1071

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