新品初体验——SVA1000X 矢网功能应用分析

时间:2018-04-09 11:45来源:21Dianyuan

摘要:矢量网络分析仪是一种功能强大,应用广泛的仪器。在天线、微波射频(RF)、电路测试、元器件测试等领域应用十分广泛,被称之为“仪器之王”。因此其价格也非常昂贵。

前言 
矢量网络分析(Vector network analyzer 简称VNA)是一种电磁波测量的测试设备。它既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值,又能测量其相位。可以测量其幅度、相位、延时、史密斯图、极坐标以及驻波比等特性。矢量网络分析仪是一种功能强大,应用广泛的仪器。在天线、微波射频(RF)、电路测试、元器件测试等领域应用十分广泛,被称之为“仪器之王”。因此其价格也非常昂贵。

近日,深圳市鼎阳科技有限公司发布了国内首款集频谱分析仪与矢量网络分析仪于一身的SVA1000X系列。传统的频谱分析仪和跟踪源配合,只能进行标量网络分析。SVA1000X内置跟踪源和反射电桥,能够同时扫描幅度和相位,可对射频电路网络进行矢量S11和S21测量,并以史密斯圆图、极坐标等方式更精确的显示射频电路网络特征。下面我们利用这款高性价比的一体机产品SVA1015X来测量一个标称为48MHz低通滤波器的矢量网络特性。 

校准
S11校准:矢量网络分析仪的S11在出厂前已经经过校准。因此在没有特殊情况下不需要校准。但随着时间及环境的变化,在使用前最好使用厂家提供的校准件进行校准,消除误差。S11校准总共分为三步。在网络分析功能下进入校准界面并按仪器提示在Port1端口依次接入‘open’、‘short’、‘load’载校准件,并锁紧校准件。


• S21校准:在测试前需要对线缆及外接部件进行校准以消除其误差。本次测试的低通滤波器只有48MHz。因此只需校准10MHz到100MHz即可满足要求。设置初始频率为10MHz,终止频率100MHz后,直接把PORT1与PORT2 外接部件连接,然后进行归一化校准,直至校准完成。如下图。

△ 图1  S21归一化校准
 
测试
把待测滤波器接入到已经校准的线缆里并锁紧。如图2。


 
△ 图2 测试连接
 
评估滤波器质量,可以通过矢量网络分析仪功能测试其幅频特性及驻波比特性来评估。

对数幅度:在S21 测量下,设置显示类型为对数幅度。并根据测量值调整参考电平和刻度。扫描完成后,即可得到滤波器的幅频曲线。如下图所示。


△ 图3 对数幅度曲线
 
对于测得的幅频曲线,我们可以通过光标查看各测试点的测量值。SVA1015X配备四个光标。因此我们可以同时打开所有光标查看各频点的测量值。通过光标可以得到此滤波器的-3dB点在54MHz处。54MHz以上,幅度将快速下降。从测量数据可以看到此滤波器与标称值有6MHz的余量。

△ 图4 光标测量幅频曲线
 
评价滤波器的另一个参数是驻波比。在上面的测试中,我们已知滤波器的带宽为54MHz。在测试其驻波比前,我们只需测试10MHz到55MHz的驻波。设置好初始频率为10MHz,终止频率为55MHz并归一化校准后,即可测量驻波比。

驻波比 在S11 测量下,设置显示类型为驻波比。并根据测量值调整参考电平和刻度。扫描完成后,可以得到此滤波器的驻波比曲线。同时通过四个光标查看各频点的驻波比,如下图。从图上可以得到,滤波器在超过48MHz后,驻波比将显著增大。因此滤波器标称48MHz是非常准确且严谨的。


 
△ 图 5 光标测量驻波比
 
在上面的测试中,经过幅频特性及驻波比的结果,得出滤波器48MHz的带宽是比较理想的,现在再通过测量相位特性评估其性能。我们将相位分析对象的频段定在10MHz到100MHz。设置好初始频率为10MHz,终止频率为100MHz并归一化校准后,即可测量相位。

相位 在S21 测量下,设置显示类型为相位。并根据测量值调整参考电平和刻度。扫描完成后,可以得到相位曲线。如下图所示


△ 图6 相位曲线
 
从上图可以看到从10MHz到48MHz(光标2),相位是线性变化的。在光标2后的带外相位已经发生变化,不再是线性。

测试结果:通过矢量网络的幅频特性、驻波比特性以及相位特性分析,可以得出,此滤波器的理想带宽为48MHz。

通过以上测量,我们清楚地看到SVA1015X作为矢量网络分析仪的功能体现,同时它也是一款性能优异的频谱分析仪。作为一款一体机,其在矢量网络分析功能上支持S11和S21的线性/对数幅度、相位、群延时、史密斯图、极坐标以及驻波比测量,因此它能满足不同应用场合的需求。市面上的矢量网络分析仪,往往价格都比较昂贵,SVA1015X拥有矢量网络分析仪的功能,价格相对来说却便宜很多,大大为广大用户降低了使用成本。

关于鼎阳
鼎阳科技(SIGLENT)是一家专注于通用电子测试测量仪器及相关解决方案的公司。
 
从2005推出第一款数字示波器产品至今,10余年来鼎阳科技一直是全球发展速度最快的数字示波器制造商。历经多年发展,鼎阳产品已扩展到数字示波器、手持示波表、函数/任意波形发生器、频谱分析仪、台式万用表、直流电源等通用测试测量仪器产品。2007年,鼎阳与高端示波器领导者美国力科建立了全球战略合作伙伴关系。2011年,鼎阳发展成为中国销量领先的数字示波器制造商。2014年,鼎阳发布了中国首款智能示波器SDS3000系列,引领“人手一台”型实验室使用示波器由功能示波器向智能示波器过渡的趋势。2017年,鼎阳发布打破行业垄断,多项参数突破国内技术瓶颈的SDG6000X系列脉冲/任意波形发生器,其输出带宽高达500MHz。目前,鼎阳已经在美国克利夫兰和德国汉堡成立分公司,产品远销全球70多个国家,SIGLENT正逐步成为全球知名的测试测量仪器品牌。
 
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