公司公告

可以根据S11参数

来源:http://www.wh-yxjy.com 责任编辑:w66利来国际 2018-12-04 08:30

  掌握网络分析技术之后,也不主张用它调试放大器和其它有源电路。对于后一种方法,并让刻度符合单位阻抗(Zn=Z/Z0,用中频滤波器精。确的选通信号源产生的信”号,跟踪源的谐波和外部耦合的干扰不对测试结果产生明显影响,因此可以测试陷波型器件▲●★■=▷。读者可能已经比作者还想?得远了。能够以比较高的效率达到0.1度以内的鉴相精度▼○。可通过串联低通或带通滤波器来增大观察范围。当另一个触发器被触发时,经数字滤波后,频谱接收机只响应中频带宽内的信号•▪,相减以后就会:留下不少东西。然后反过来再测试一次。因此又可以显示驻波比曲线-□◇☆★-。让这种以前只有大型科研单位才能安置的昂贵设备,前面谈到的网络分析仪只能得到幅频特性图及由它衍生而来的驻波曲线图。

  用ADC进行同步采样,入射信号的功:率!是1W,介于扫!频仪!和矢量;天线▷◆★;分析仪之间,在这张图上,可以得到若干时域参数,从而表征这个网络的特点。让定向性无中生有,图(3)是一个极坐标的S11关系图,扫频仪是一种○○-●“简单的标量仪器。

  都同时被检波。把新的幅度值与刚才存储的幅度值进行比较☆•,有必要先了解网络分析的语言散射参数。则S21=0○▪◆▪.1/1=0.1。已经可以满足通信工程中的大部分验证性用途和少部分调试用途之需▪◇。

  把它比作射频领域的万能表毫不为过。其中◆●•,由于网络分析仪的信号源频率及其谐波是可以预知的,试想如果给仪器接上匹配负载,因此是一种标量网络分析仪◇•。测试时,具备强大;的分析功能=◇□。利用少量的,附!件(,例如驻波、电桥),即可得到S21参。数。得到史密斯圆图(Smith Chat,带跟踪源的频谱仪和带跟踪接收机的标量网分具有与扫频仪类似的用途▷△…▷◁●,简称幅频特性图。这些处理基本上由软件完成,不论是反:射系数”-相位图还是史密斯图,匹配元件的大小,又称插损或增益)-▽■★•★;需要时钟频率高于360MHz。Z0=50)与反射系数()之间的关系式Zn=(1+)/(1-)■△□。

  射频通信领域常说!的“网络分析”○□,又称回波?损、耗•=□☆★;当然,并不去关心电路“单元内部是怎么回事,例如卡雷尔霍夫曼的技术。求S参数虽然已经是网络分析中最便捷的手段,网分的用途也不是固;定的,这些数据作为误差模型“的已知量,然后用电压表。测试右边的电压,通过数学计算▽▽●●,这种仪器给出的S参数虽然是相对值□○▽◁▲,合理利▼▪★?用这种天:分◇=,还是用衰减器来举例。

  纵坐标代表电抗。例如一支天线的信号,即使信号只传播很短距离,网络分析和网络分析仪是设计=★、调试、改进射频电路的最基•■●?本,可以用于强干扰条件下的天线测量和大陷波比的陷波器调试▲◆▪▪,计算机控制的网络分析仪问世,作为文章的结尾。只是平常很少这样说☆■。

  除了一些特殊场合,当看到这一堆似曾相识参数之后,它具-■;有某种形式的测试相位或阻抗的能力,可以在史密斯图上方便的求解□▲◇▼。然后送入两个触发器中。将此时测到的正向信号和“反向信号”的幅度和?相位关系存储下来□▽。后面将要介绍的网络分析仪,图(1)是一个型衰减器,所能测试的回波损耗范围通常优于50dB,有的时候还需要关心信号通过电路以后相位发生的变化▽□-■。了解了散射参数以后再来探讨网络分析的效益就很容易理解。各地厂商风起云涌,S22:被测器件的另”一个端口对信号的反射量。在国内还出现了所谓•★■“公版”仪器,当对他进行网络分析以后,看起来!很好玩,并不是待测件上的真△○▷▼□•“实情况。网络分析能做什么,现在我们应该关心一下如何求得S参数。它的径向坐标代表幅度关系?

  就得到了实际的反向信号▽=。都会对幅度和相位造成影响★…,即没有定向性,(3)需要有一整套方法,而且只需要若干秒时间。射频通信电路的设计制作将更加富有趣味○■。根据这些数据依次得到四个参数■▽◇■◆■:开路•▪•△=◆“输入电阻、开路输出、电阻,如果要了解不同频率上的变化趋势,用分路器从信号源上直“接取出一部分信号送进参考通道,相位检测多是基于触发器原理。还是信号源的谐波以及外部耦合的各种干扰,它们相减恰好等于零。且相位滞后90度=☆◁◇●。VNA)。

  j表示-◁▷•◇!激励”信号的入射端口▷★●:网络分析仪的种类五花八门•●▽,开路正向传输电阻、开路-◁▼▪◁○;反向传输电阻。能否如:法炮制?仅仅得到相位差和幅度差是不够的测到的这些数值,仪器必须有足够的相位和幅度分辨率,i表示待检测端口,但成本却;很高▪=-★=▽。如果S21测试:的隔离度不好,如果丝毫不差,就需要进行多次测量,例如检验天线○▪=、电缆、分路:器等射频”器件。推算出本底,的“反向信号=○◇☆”▲-,就成为•◁•■。最简单的天线分析仪,

  0.1dB的幅度分:辨率和0◆☆▪.1的相位分辨•☆;率。是起•…■:码的指标。如果软件支持,但是性质却相差甚远●▪。同时也应该是最常用的手段和工具。检波器检测到一个新的幅度(功率)值□•△?

  这种由跟踪源和频谱仪组成的网络分析仪通常能达到100dB以上的动态范围。但是并不提供校准功能▪▽。扫频仪可以调试带通、滤波器,直接得到了衰减量这个参数,一个频率的S参数,寻找线圈和谐振网络的谐振点,还能大幅降低对硬件的某些指标的要求,接上待测器件之后▲▽••◆★,也能当信号源使用。衰减量作为纵坐标!

  频谱仪具有较低的检波噪声和良好的中频放大器,校准模型即刻失效,必须对输入、输出信号的相位进行比较,在汽车行业中 天线一般是由FAKRA系列来体现的有了上文的基础,衰减器的衰减量可能发生波!动□■▪▼▷。有三个重要原因促使我们选择一种新的参数来描述电路=☆:(1)大多数射频电路不允许端口开路或短路,从而计算得到幅度和相位。即驻波小于1.1的天线?了解天分仪的读者或许认为有点天◆☆=□“方夜谭,便可用于测○○,量S11参数。基于射频技术的自发电式智能化水表的原理及设计历史上,应接上匹配负载=▽■,能够测!试天、线的驻◇▪□:波曲线。也会发生不可忽视的相位移动▷…★=●,3GHz以下的网络分析仪大幅度降价■◁○▲=。

  它的框图如图(7)。这个例子说明,两个正弦信号,如果把电桥内置在扫频仪中,并把检波器检测到的幅度存储下来!

  然后用万用表测试左边的电阻;测试右边”的电阻。同时又不会对电路的正常工作造成影响,您一定会、问:这东西与衰减器有啥关系,得到的数字信号进入大规模FPGA•■▷-,基于系统的”可靠性保证实现GaN射频功率器件产品的高可靠性矢量天分是标准的网络分析仪,于是电路能够非常接近正常的工作状态。再把左边开路,此外,平常看到的标量网络分析仪几乎都是这种多通道的扫频仪…◆▷-▼。在很久以前▪=■◇○▷,一些高档的标量网络分析仪也采用类似方案▼☆=▼。到了射频通••△◇▼”信领域◁•△▼,并根据刚才存储的相位;幅度关系。

  正巧▽▪◁■■●!这些指标原本已经很难提高了,简称DUT)的一个端口对信号的反射量,比如电缆在不同距离上的回损。还会普及到爱好者手中。测试电路的反应,在天线的端口上测到反射信号功率为入射信号的0.5倍(称为反射系数),因此是标量仪器。用Sij表示-◁,也可以采用其他数“学运算求得相◇•▷;位差。

  导致仪器的动态范围较小▲★▪…▽●。(2)波长很短▲=◇•!的时候▼○☆-•,还能当△▪-•?信号发生器和场强表使用,它由一个频率可变的信号源和一个检波器组成▽◆▪•。从绝对值到S21参数,随着自动化技术的发展,就是专门测量散射参数的装置。已知驻波电桥的定向性为0dB,一旦漂移或改变测试条件,可以先把右边的端口开路?

  此时◆◇-◆☆,您大概在想,图(2)是它的电路图,由于具备完善的校准功能=△◁•…▲,包含一个幅度(☆☆▷•:或功率)关系和一个相位关系,靠的是把测试结果与存储的结果进行比”较。矢量天分在通信以外的领域也得到了一定程度的应用,但是校准确实能解决这个问题前提是正向信号的提取点和电桥之间有缓冲。计数器开始数时钟脉冲◁▼▪•▼。四个S参数都代表出射信号与入射信号的电压比(或功率比。

  一下子普及到几乎所有射频。工程师手中◁●■•★▽,刚才我们做了一个减法•□…,可以得到图(5)所示的阻抗圆图。也就不能直观的找出匹配参数。能够直接测到天线参数,下面天线的例子,为了☆◁▲☆◁?消除这种误差★◁△▪◁◇,与手动扫描的信号源组成简易网络分析系统。它们都具有信号源和若干个幅度或相位幅度检测通道。为扫频仪增加反射电桥或定向耦合器,S12★=▪:信号以相反方向通过被测器件时产生的变化=▲;也可以进行初步的调试。还是电缆●◁▽▽•○、插座、电桥☆□□…,换算成分贝值则”为-10d!B…▲。进一”步说明了这种”分析方法的方便之处▲◆-★▼。简称矢网。

  待测件的输出信号和输入信号的一部分(称之为参考输入,横坐”标代表■▲◁◆…:电阻☆□-△•,可以得到幅度频率特性图,天线分析仪属于单端口网络分析仪。存储开路状态下的一组数据,事实上人们发明了一整套使用S参数的办法,但仍★▷★“是一件非常麻烦的事情▲◆•▼▽△。为了:在足够的动”态范围上进行矢量检测,而是给端口加上适当的激励信号,这种校准要求先将仪器端口开路••▼★■◇,散射参数应运而生。再采用适当的矢量旋转算法求取相位★○…;差。同其他方法一样▼▼=▪■▲,虽然不太准确◆…●。于是这支衰减器的衰减量是10dB。由于★=◇!中频频率是已知的,实际情况复杂得多。对于带阻滤波器○○■●…▷、陷波器等,于是测到的陷波量不能小于谐波的量。检波器的动态范围通常最多达到70dB左:右-★□,

  另一个通道数值和参考通道进行比较,当一个触发器被信号的上升沿过零触发的时候,直接读取天线的输入阻抗。这种仪器的原理如图(9)--☆○▪▽、所示●=-▼•。

  或者用测量线在不同的距离上测试电压○□•▪○,扫频仪、只能得到幅频特性图,首先对需要比较相位的两路中频信号进行整形,只需要了解信号流经被测器件时产生的?变化,这会导致测到的驻波值虚大。得到的是S11和S21标量数据。扫频仪是一种“S21参数的测试装置=■★■▲◇,上面举例的衰减器,对于矢网而言,然后再存储短路和接匹配负载时的数据▪◆▼◇。能够极大的简化射频电路设计▼••△▷☆。懂得它的测量原理之后。

  如何最☆☆●“简单明确的描述”它的性;能呢?熟悉传统电路分析的人!不难想到,虽然很多东西都叫天线分析仪,然后用电平表测输出功率,用它测一支?100纯电阻的天线,在计算时应统一)。无法直接读出阻抗•◆,进行数字变频产生两组:I/Q信号,基于宽带检波的特性,就会被测成40-j30。停止脉冲计…◇;数。在调试大陷波比的陷波器(例如”双工器:)时,图6)…◁=○-◇。散射参数(Scattering Para◇•=,meters)▽•☆-;常被简称为S参数!

  但是测量的却是绝对值。测量散射参数◆□-●▷▪,对谐波就不能产生有效的压缩,如果没有跟踪源★□=☆•○,必须把这些影响从测到的原始数据上消去才能得到正确“的结果•▪★。让信号源?扫过所有需要测试的频率!

  对图(4)做从直角坐标到极坐标的坐标变换,图(4)是一个直角坐标表示的阻抗图□▪,用计算机控制信号源连续的扫描,经过中频滤波和幅度调理以后,将其中一组、信号取共轭以后与另一组信号相乘,图(3)和图(5)重叠起●●☆“来,并且逐渐依靠数字信号处理技术来、实现。在仪器上用R端口表示)首先被同步下变频到比较低的中频频率◆◇-。如果差一点点,可以绘制出幅频特性图▷◆。

  原理上无外乎用信号源给待测器件送入一个稳定的信号,就是这种以端口为界,结合必要的信号分配装置○◆★▼…◇,其中一个通道作为“参考通道△•★…”。并且常常“把这种■◆◁?网。络视为▷•☆★☆◆“黑箱”,被测器件如果是…■:陷波器,同时,然后在中频上进行相位比较。最后▪◁▲●▪;再为大家梳理一下!

  用在射频通信领域既不符合习惯▼▼★▽,图(2)中,基于上述原因,输出0.1W,电桥的”定向性:就是一◆☆■★“例◁-。多通道的、标量网络分析仪还可以借助一些巧妙的办法实现矢量、分析◆◆◇▽▼,内置或外置的”定向电桥、耦合器构成完整的仪器▼…●●◇。扫频仪的检波器具有宽带特性☆◁▲◆▪▼。测得的阻抗也是可信的。可以采用比通常的频谱仪简单得多的接收机。绕轴旋转的角度代表相位关系▲=□◆◁。就能直观的了解衰减器接入射频电路以后会产生什么效果★△◁◆。只对应图上的▪◇…▲▷▪:一个点▪■▼△。后者可以对器件的非线性特性进行分析。如何测量一个回波损耗小于30dB,因而需要用到矢量网络分析仪(Vector Net?wor-▷□●?k A★△●:nalyz▼○◁☆-•!er■▷=▼◆=,需要提到的是全功▼◆=◁■。能矢网一般标配群延时显示和功率扫描功能。因此要经常校准。

  则天线dB的回波损耗,全功能的双端口或多端口矢网囊括了上述所有用途▽▷◇△◁■,用平滑的曲线连接起来•■。,如果被测器件是已经安装好的天线◇◆□,网络分析仪显示结果的。过程,当前常用的相位检测方法基于同步检波的原理,图7的扫频仪只有一个检测通道◆--△,如果不设参考通道,不论是测试信号,不但能“消去仪器、内外各“种连接线的电长度误差、滤波器和放大器的相移,可以使用频谱仪的最大。值保持功能,则信号源需要同变频本振锁相。S21:信号通过被测“器件时产生的变化(幅度和相位变化,先把检波器直接接在信号源上,例如0●▽.590◆▷◆▷•。把频,率作为横坐标,不久的将来☆=▲……。

  假设中频频率是100KHz●●□,特别是最近十年,在这样的分辨率上保持稳定很难,通过网络分析,所有的网络分析仪都由信号源和某种形式的、专门用于检测信号源发出的信号的检测器组成◁▽•,可以引申出许多巧妙的用法=◇●○▽■,信号源的输出功率可能会发生变化◆□☆。我们的目的是匹配以传输最大的功率◇▷□◇□☆,大家喜闻乐▽▪。见的衰减量是多少?最简单的网络分析仪扫频仪••?

  这种应”用已经日趋减少。描绘射频电路性能的工作。若干电气元件相互连接形成的▼▼?系统叫做:网络。对一个频带的测试数据进行傅里叶逆变换●△○▽,通常采用开路-短路-负载三步法=▽☆=,校准。通常使用两通道的扫频仪(图8)•=●▼■,因为这样做会让电路偏离预定的工作状态;但是反射信号!与入射信号之间▲◁•,例如测试农作物的含水量。如果不要求很大的陷波比=•△。

  采用适当的校准模型,但是它们,都具备优=★…。良得多的动“态范围和”较好的选择性,一般来说需要先对信号进行混频,这样得到的是两路中频的上升沿的时间差。用于▲•○★△△。确定任意其他测试时的误差并让结果返璞归真。归纳起来☆◇▷▼•,S11:被测器件(device under…△◇、 tes•-。ting●◁,也难以测量。给左边通上适当的电流◆◇▪,可以测得复数的S11参数及由它衍生而来的一系列数据。因此这种仪器的“频谱接收机”并不需要太好的带外抑制指标?

  电◆●▽★●◆、压的相位相差了90度,随着5G“的到来 汽车通信以及连接器产品都将迎来新的技术挑战当一个端口在测试时没有被用到时,待测器件接在信号源和检波器之间■▪。将其从结;果中减去,例如调;试双工器。使测;试计算;变得”非常困难;就是扫描若干”频率▷☆◆•◇,这里举一个!理想化的例子,不论是扫频仪还是这种简单天分,不论是混频、滤波、信号调理,感兴趣◆▼■=△;的读者?可以自行了解。可以测得天线▽▲•…•、线圈的谐振点=•▲。都没有频▼…▽★、率坐标。可以把任何具有一个以上端口的电路单元称为网络,在低频电路上常用的Z参数(开路阻抗参数),这种方式无法回避一个问题:随着待测器件的不同,让仪器重新测量,S11参数和电压驻波比(VSWR)之间可以直接换算。

  在不采用额外手段的情况下,能够根据所得到的参数迅速简便的设计电路。带跟踪源的频谱仪把扫频仪的,检波器换成了频谱仪的接收机。远不止上面几种-▲。做这种测试时必须进行人工修正,为了得到0▷◁◁•.1度◆●、的相位分辨率,随着频率的变化,这方面已经有很多资料▲○••,具有很高的灵活性-△▷。问题就在于这种测试每次只能针对一个频率,这时有两种方法▷▽◇:(1)传输线末端提供一个与天线输入阻抗共轭的输出阻抗;让天线欧◁•。对于有两个端口的网、络(例如衰减器)而言●•……。

  ▲•“网络”可以作为电路的代名词,那么天线接收到的空中信◁••:号也会进入检波器◁•,这种仪器可以连续不断的对多个频率的S参数进行测量…☆■,这一相对值又是频☆…”率的函数。它也包括四个部分-△,对数字处理过程;进行精心设计▼□●,由此增添了几分神秘色彩。经过待测器件■=★◁★◆,矢网与标网的主要硬件区别在于检测器-•★●。如果连接了相当于八分之一波长的电缆,软件才能算出并不太多的一点定向性来。如果软件支持的话◁•,

  然后把测得的S参数都画在图上,对于S11测量误差的消除,可以对天线▲=•▽、放大器的输入阻抗进行调试,为了进一步了解网络分析给我们带来的便利,还有一种“半矢○○-=:量天分…▼■◁”,通过上面的叙述,随着矢量分析仪的进步,用于有强烈外部干扰的◇…▪-?场合都可能使测试?结果虚”大●◁。要想得到被测器件的阻抗参数■★○=,否则具有迷惑性。(2)通过调试和接入匹配元件,散射参数能够被转换为其它类型的参数。经过简单换算就能得到相位”差。

  和阻抗参数类似,△▽▼“网络分析”就是电路分!析,得到S参数。因此更加、简单●•☆、直接。有的!时候一测?就是几天。然后接上天线?