矢量网络分析仪（矢网）组成和原理简介

  矢量网络分析仪是一种常见的射频测量仪器，主要用来测量高频器件、电路及系统的性能参数，如线性参数、非线性参数、变频参数等。

  常见的厂家有：美国的安捷伦（ Agilent）、德国的罗德与施瓦茨（ R&S） ， 国内的有南京普纳和中电 41 所。

  常用的测试器件有：功分器、合路器、滤波器、衰减器、天线、电缆、放大器、混频器、双工器、耦合器、隔离器、环行器、适配器、波导、差分器件等

  常用的测试功能有：驻波比、回波损耗、插入损耗、平坦度、带外抑制、衰减、增益、隔离度、特性阻抗、输入输出阻抗、相位、延时、 1dB 压缩点、 噪声系数、差分参数、共模参数、共模抑制比

  上图所示为典型的双端口矢量网络分析仪内部组成框图， 网络分析仪包含以下四个部分：

  2、信号分离装置： 含功分器和定向耦合器件，分别完成对被测器件输入和反射信号提取；

  3、接收机： (R1、 R2、 A、 B)对被测器件的反射、传输和输入信号来测试、比较和分析；

  信号源提供被测器件的激励信号，由于网络分析仪要测试被测器件传输、 反射特性与工作频率和功率的关系。 所以，网络分析仪内信号源需具备频率扫描和功率扫描功能。

  被测器件通过传输和反射对激励波作出响应，被测器件的频率响应能够最终靠信号源扫频来获取，由于测试结构需要仔细考虑多种不同的信号源参数对系统造成的影响，故一般我们采用合成扫频信号源。

  当扫描的频率范围设置为零（ Span=0Hz） 时， 网络分析仪输出信号为点频 CW 信号。

  网络分析仪的输出功率控制依靠 ALC（ Automatic Level Control 自动电平控制） 和衰减器两个部分完成， ALC 保证输入信号功率的稳定和功率扫描控制，由于 ALC 控制范围有限，因此就需要衰减器完成大范围功率。

  网络分析仪内部功分器和定向耦合器分别完成对被测件输入信号和反射信号的提取。这两部分统称为信号分离装置， 这部分硬件也通常被测试为“ 测试座” ，在一些特殊测试场合(大功率测试等)可不使用网络分析仪表一体化的内置测试座，而使用外置测试座设备。

  网络分析仪内部功分器将信号源的输出功率分配给两个参考接收机 R1、 R2 以及作为两个端口的输入信号。而定向耦合器直接连接到测试端口上，用于提取反射信号，进行反射特性的测量。

  定向耦合器的方向性（ Directivity），用来反映定向耦合器分离两个相反传输方向信号的能力。

  接收机完成对参考信号、 反射信号、 传输信号的幅度和相位参数的测试分析。

  接收机性能影响了网络分析仪的测试精度、 动态范围和测试速度。 为了拥有非常良好的测试灵敏度和动态范围，采用调谐接收机， 还能抑制谐波和寄生信号。

  上图为调谐接收机工作原理图，调谐接收机使用一个本振信号（ LO）去混频射频信号，得到一个较为低频的中频信号（ IF） 。中频信号被带通滤波后，可以使接收机带宽变窄且能明显提高灵敏度及动态范围。最后网分使用 ADC（模数转换）和 DSP（数字信号处理）从中频信号中提取幅度与相位信息。调谐接收机普遍用于矢量网络分析仪以及频谱分析仪。

  如下图所示，左右两图的最大接收功率一致，都在 0dB 附近。但左图的接收噪声电平小于-120dB，而右图的噪声电平为-90dB 左右，因此左图的动态范围大于 120dB，而右图的动态范围仅为90dB 左右。

  接收机扫频测试过程通过锁相环保证与激励源的频率同步扫描， 4 个通道接收机射频处理和基带处理的同步控制，保持相位相参关系。

  网络分析仪的显示处理部分完成对测试结果的处理并按照需要的方式显示测试结果。 显示功能很强大并且灵活，如对测试结果进行合格判断、 极限判断（ limit line） 、 标识测试结果（ marker） 、 文件处理（归一化、储存读取等） 、 内置 VBA 编程等功能测试数据的处理（嵌入处理、 去嵌入处理、差分参数转换、 阻抗转换、 时域转换等） 等。

  1、传统矢量网络分析仪 VNA 包含一个给被测器件(DUT)和多测量接收机提供激励的射频信号发生器，以测量信号在正向传输和反向传输时入射、反射和传输信号。信号源在固定功率电平进行扫频以测量 S 参数，而在固定频率上对其功率扫描，可以测量放大器的增益压缩和 AM-PM 转换。这些测量能测定线性和简单非线、对于基本的 S 参数和压缩测试，信号源和接收机调谐到相同的频率。不过，通过使信号源和接收机频率偏移，将接收机调谐至激励频率的整数倍，也能测出放大器的谐波性能。使信号源和接收机频率偏移的能力一样能测量频率转换器件(如混频器和变频器)的幅度、相位和群延迟性能。

  3、 VNA 只需一个射频源就可以测量元件的 S 参数、压缩和谐波，但增加第二内部信号源则可以对更复杂的非线性特性，如 IMD，做测量，特别是当这两个源与网络仪内部的信号合路器配合使用时尤其如此。对于 IMD 测量，使用信号合路器将两个信号合并，然后送到被测放大器(AUT)的输入端。 AUT 的非线性会引起与被放大的输入信号一道出现的互调分量。在通信系统中，这些多余的分量将进入工作频带且不能通过滤波去除。实践中，只测三阶分量，因为它们是造成系统性能直线下降的最重要因素。

  4、平衡电路测试原理：它能降低对电磁干扰的敏感度和又能降低电磁干扰的产生。平衡元件能是有三个端口的平衡-单端器件或有四个端口的平衡-平衡器件。用四端口 VNA 很容易对这些元件来测试，可以测量差模响应和共模响应以及模式变换项。这些测试可以用单端激励或真实模式激励来完成。单端法是每次只测试一个 DUT 端口并对差模响应和共模响应以及交叉模式特性进行数学计算。这是最快且精确的技术，条件是外加功率电平应使 AUT 保持在线性或适度压缩的工作区。

  关键字：矢量网络分析仪编辑：什么鱼 引用地址：矢量网络分析仪（矢网）组成和原理简介上一篇：频谱分析仪的性能参数

  传统上，矢量网络分析仪被用来测量组件的连续波形(CW)S参数性能。在这些操作环境下，分析仪常常作为窄带测量仪器工作。它向组件传输已知的CW频率并测量CW频率响应。如果我们想查看单个CW频率的响应，我们大家可以在频率看到单个的频谱。分析仪具有一个内置的源和接收器，它们被设计成工作在同步模式下，利用窄带检测来测量组件的频率相应。大多数的分析仪可以配置用来对许多频率进行频率扫描。 在某些情况下，加到组件上的信号必须以一定的速度和维持的时间进行脉冲调制(开关)。如果我们要查看一个单音脉冲调制的频率响应，它将包含无数的频率成分从而使标准窄带VNA的使用变得很困难。本文讲述了怎么样去使用Agilent科技公司的PNA矢量网络分析仪进行配置并

  测量方法 /

  云计算，智能手机和LTE服务使网络流量显著的增加。为了支持这些增加的流量，IT设备，如那些用于数据中心的高端服务器的速度必须增加，这对信号完整性测试的工程师提出了挑战，因此就需要更先进的测试仪器，例如矢量网络分析仪（VNA）,如下图1中所示。 成本/性能权衡 更高的数据传输速率引入新的设计挑战（如印刷电路板的导体趋肤效应和介电损耗），以及设计权衡相关的过孔，叠层，和连接器引脚。评估的背板材料的选择和各种结构的影响，需要在频域和时域进行精确的测量。精确的测量为成本/性能权衡决策提供了信心。其目的是通过眼图评估互连的影响。图2示出背板在眼图上的影响的一个例子。 有些问题是由于过孔，叠层和连接器引脚所引起的。然而，频域数据本

  分析评估及高速互联测量 /

  前言 对于一个新天线，我们一般会关心它的 驻波 系数、增益和方向图三个主要性能指标。在合适的微波暗室里，这三个指标用一台矢量网络分析仪和辅助的天线转台可以精确的测量，但是对于没有波暗室，或者频率较低而不适合在微波暗室里测试的天线，在有地面反射或附近有反射物的条件下测试，就会有测试误差，这是天线工程师比较头疼的事，以前没有很好的解决办法。现在有一种简单又彻底的方案, 我们只需在矢量网络分析仪中加入时域分析功能就能够获得精确的结果，下面我们就做多元化的分析和介绍。 一． 频域时域的傅立叶变换和 FFT 我们大家都知道，任一个信号既可以用频域特征参数描述，也可以用时域特征参数描述，并且两种描述能够最终靠傅氏变换和傅氏逆变换联系起来。

  矢量分析仪的应用常可见到，它具有频域和时域两大功能，下面小编介绍矢量分析仪中的时域功能。 时域功能 我们大家都知道，在测量很复杂系统的反射时，得到的是各部分影响的综合结果，对于各具体部分(反射特性)的情况不易确定，这就给整体调试带来了不便。安立公司的37369C矢量网络分析仪的时域功能可方便地解决这一个问题。网络分析仪的时域测量功能就是在频域中测量后，通过其内部处理器做反傅立叶变换得到时域响应，时域响应显示了网络的反射系数和传输系数与时间的关系，它包含了每个反射点的幅度、位置信息以及每个传输通路的信息。 时域测量有两种不同的工作方式，即带通方式和低通方式。带通方式是给出器件的脉冲响应，它适用于任何频率范围，是

  的用途有哪些方面 /

  云计算，智能手机和LTE服务使网络流量显著的增加。为了支持这些增加的流量，IT设备，如那些用于数据中心的高端服务器的速度必须增加，这对信号完整性测试的工程师提出了挑战，因此就需要更先进的测试仪器，例如矢量网络分析仪（VNA）,如下图1中所示。 图1: 毫米波矢网VectorStar Broadband ME7838A 系统 配合3743A 毫米波模块 成本/性能权衡 更高的数据传输速率引入新的设计挑战（如印刷电路板的导体趋肤效应和介电损耗），以及设计权衡相关的过孔，叠层，和连接器引脚。评估的背板材料的选择和各种结构的影响，需要在频域和时域进行精确的测量。精确的测量为成本/性能权衡决策提供了信心。其目的是通过眼图评估互连的影响。图

  应对高速互联测试的挑战 /

  矢量网络分析仪的市场和应用场景范围在最近几年急剧增长，并且还在继续。增长不单单是由我们生活中的微波、吉比特高速信号和无线信号的普及所驱动，还包括在安全空间、介质材料、组织和复合材料中的穿透、短程雷达成像和近距离探测应用的拓展。矢量网络分析仪在幕后支持着我们的数据流、通信、食品、医疗保健、国防、民用基础设施、机器人和自动化。 角色的广泛性不可避免的对VNA提出了各种各样的要求，随着三年前流行的PicoVNA 106 6GHz仪器的发布，“更多就是更好”的呼声开始响起：“频率范围更广”、“端口功率和动态范围更大”、“速度更快”、“功能更强大”！ 在所有这样一些方面，英国比克科技最新发布的PicoVNA 108，同样是低成本

  ，频率更广，精度更高 /

  射频测量设备一定要达到高质量标准、易于使用并具备极高的通用性。快测量和可靠的性能是至关重要的。ZNL超过这些期望，并提供了更多的功能。ZNL可以配备全频谱分析硬件，提供更丰富的测量功能。结合NRP功率探头，ZNL变成功率计。在这种情况下，ZNL变成三合一的全能型测量设备，能够很好的满足多变的测试需求，有助于研发和服务实验室减少投入成本。 ZNL的工作频率是5KHz-3GHz或者6GHz，所以它很适合工业电子和无线通信的射频器件测量应用。ZNL性能稳健，动态范围高达130dB，典型输出功率范围-40dBm-3dBm。ZNL测量速度也非常快，比如：两端口校准、401个测试点、100KHz带宽、200MHz频宽下测试时间只需16.7ms。

  的性能特点及应用范围 /

  全国电力电子学调速电气传动系统半导体电力变流器标准化技术委员会是在国内外电气传动调速产品快速地发展的形势下，于2000年成立的，秘书处挂靠在天津电气传动设计研究所，负责国家电气传动调速系统技术领域内的标准化技术工作的组织及归口，涉及的产品主要是国民经济基础工业交直流电气传动设备。已制订了6项电气传动调速系统的国家及行业标准:GB/T3886.1-2002、JB/T10251-2001、GB/T12668.1-2003、GB/T12668.2-2003、GB12668.3-2004、GB/T12668.4。   从完善产品全过程的质量控制出发，相应的调速装置试验方法、调速装置环境条件规程、调速装置技术条件、调速装置验收规程、调速

  额定值和实验要求 /

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