網(wǎng)絡(luò)分析儀可用于表征射頻(RF)器件。盡管最初只是測量 S 參數(shù)，但為了優(yōu)于被測器件，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)分析儀已經(jīng)高度集成，并且非常先進(jìn)。

射頻電路需要獨(dú)特的測試方法。在高頻內(nèi)很難直接測量電壓和電流，因此在測量高頻器件時(shí)，必須通過它們對射頻信號的響應(yīng)情況來對其進(jìn)行表征。網(wǎng)絡(luò)分析儀可將已知信號發(fā)送到器件、然后對輸入信號和輸出信號進(jìn)行定比測量，以此來實(shí)現(xiàn)對器件的表征。

早期的網(wǎng)絡(luò)分析儀只測量幅度。這些標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測量回波損耗、增益、駐波比，以及執(zhí)行其他一些基于幅度的測量。

現(xiàn)如今，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)分析儀都是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀——可以同時(shí)測量幅度和相位。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是用途極廣的一類儀器，它們可以表征 S 參數(shù)、匹配復(fù)數(shù)阻抗、以及進(jìn)行時(shí)域測量等。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀既是信號發(fā)生器又是接收機(jī)，因此它們有大量非常必要的技術(shù)指標(biāo)。在本節(jié)中，您將了解到網(wǎng)絡(luò)分析儀的一些關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。

1、最大頻率
VNA 的最大頻率是指其能夠測量的最高頻率。網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收端帶有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，它可將輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。然后，即可對這些信號進(jìn)行分析和顯示。但是 ADC 不具備在射頻范圍轉(zhuǎn)換信號的能力，因此入射信號必須下變頻到它的工作頻率。這個(gè)工作頻率稱為中頻(IF)。

2、動態(tài)范圍
動態(tài)范圍是指能夠測量元器件響應(yīng)的功率范圍。

此圖顯示了定義動態(tài)范圍的兩種不同方式。系統(tǒng)動態(tài)范圍是指用于儀器技術(shù)指標(biāo)的值。

· 系統(tǒng)動態(tài)范圍是指在不采用升壓放大器、不考慮被測器件增益時(shí)的儀器功能。儀器的最大源功率是指它的最大功率電平，即 Pref

· 接收機(jī)動態(tài)范圍是指采用功率放大時(shí)的儀器動態(tài)范圍。與將源功率作為最大功率電平不同，這個(gè)技術(shù)指標(biāo)以儀器的接收端能夠測量的最大功率 Pmax 為基礎(chǔ)

下方左側(cè)圖中顯示了帶通濾波器 S21 測量的一條跡線，它顯示了儀器的動態(tài)范圍。跡線的上限比較平坦，下限包含一些噪聲。讓我們來看一下哪些因素決定了這些邊界的形狀。

動態(tài)范圍的最大功率電平是由源功率電平的上限和接收機(jī)的壓縮點(diǎn)決定的。

組成接收機(jī)的混頻器和放大器在達(dá)到飽和之前、或達(dá)到最大輸出之前，只能處理這么多的功率。當(dāng)一個(gè)器件處于飽和區(qū)域時(shí)，其輸入和輸出之間不再存在線性關(guān)系。

放大器的飽和可在下方右側(cè)圖中看到。在輸入功率高于 1W 時(shí)，實(shí)際輸出(紅色)會偏離理想輸出(綠色)。這種現(xiàn)象稱為壓縮。接收機(jī)無法捕獲高于其壓縮點(diǎn)的任何器件輸出的信號。輸入功率的這種限制就構(gòu)成了動態(tài)范圍的上限。

在增益壓縮圖中，放大器的理想線性傳遞函數(shù)用綠色顯示，真實(shí)傳遞函數(shù)用紅色顯示。

3、輸出功率
輸出功率反映的是 VNA 的信號發(fā)生器和測試儀可將多少功率發(fā)射入被測器件。它用 dBm 表示，參考值為 50? 阻抗，以便匹配大多數(shù)射頻傳輸線的特征阻抗。

高輸出功率對于提升測量的信噪比或確定被測器件的壓縮限制非常有用。

很多有源器件，例如放大器，都需要進(jìn)行極富挑戰(zhàn)性的超出網(wǎng)絡(luò)分析儀功率極限的線性和非線性高功率測量。

4、跡線噪聲
跡線噪聲是指您所看到的由于系統(tǒng)中的隨機(jī)噪聲而造成的在被測器件的響應(yīng)上形成的疊加噪聲。它能讓信號看上去不那么平滑，甚至有些抖動。

跡線噪聲可以通過提高測試功率、降低接收機(jī)的帶寬或取平均值而消除。

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審核編輯 黃昊宇