是什么让一个好的VNA ?

矢量网络分析仪(VNAs)应该有强大的硬件性能和易于使用的软件界面与有用的后处理功能。在市场上有许多VNAs不同的性能水平;有些经济等级,和其他实验室测试成绩。区分这两个吗?

这个行业的文章将集中在特定的组件和设计解决方案,最大化VNA的性能通过比较现代VNAs设计上世纪。

VNA性能规范

之前讨论的各个组件,使VNA好,让我们看看仪器的关键性能规格。关键性能规范包括:

• 频率范围:决定了测量的频率范围可以获得结果。
• 频率设置分辨率:最小频率步骤你可以从乐器。它限制了所有测量的分辨率。
• 测量精度:在某种意义上,底线。有关测量不确定性的大小和相位。
• 输出功率范围:功率可以在测试端口。dut有时会有不同的反应,当输入功率变化;这些设计在输入的权力范围内,或在一个特定的输入功率。
• 权力解决:如何精确输出功率可以调节;更好的能量分辨率允许更精确的输出功率设置。
• 谐波失真和非调和杂散输出端口:大量的无用信号出现在测试端口。低失真可以提供更准确的结果,特别是在测量DUT失真或谐波。
• 测量速度:速度的测量,通常每点测量。测量速度有很大影响对总周期时间VNA刺激设置导致很长的扫描时间。

重要VNA组件

生产与课成绩VNAs规范需要许多单个元素是明智的选择和优化应用程序。下面是一些最重要的组件。

图1所示。内部建设一个USB VNA,说明所需的屏蔽和隔离度性能优越。

定向耦合器

首先,我们将考虑定向耦合器。耦合器负责创建一个参考信号成比例的输出事件信号,这样可以准确测量结果显示为一个比例的电力传输或反射(参数)。体格健美的定向耦合器可以降低VNA的噪声,从而导致增加动态范围。稳定的耦合器也可以维持其温度特性,允许用户执行校准的频率更低,同时保持对测试结果的准确性。

建立一个良好的定向耦合器从选择良好的组件与性能稳定频率和杰出的射频性能特征。除了单个组件,内部和外部屏蔽耦合器的重要。优越的屏蔽可以最小化相声不同射频模块之间的路径和EMI。这有助于定向耦合器提供纯输出不易从其周围环境干扰。

不仅保护限制电磁波的传播,它还提供了耦合器内的热质量稳定的温度。内部温度的稳定对精度至关重要,因为在某种程度上,所有组件的设计往往会表现出某种程度的温度依赖性。

混合机

混合器在VNA是另一个非常重要的组成部分。现代VNAs通常使用混合器代替取样器,旧VNAs使用,因为其简单的设计和更低的成本。良好的混合导致噪音低地板,和减少不必要的杂散响应和跟踪噪声。良好的混合器,除了选择高质量的组件,优秀的屏蔽有必要减少串扰和使生产高动态范围的仪器。提供一个共同的和连贯的LO的搅拌机必须提高测量跟踪噪声以及降低相位噪声。

源

VNA源不仅是一个重要的模块,还总仪器成本的主要因素。原则上,源可以是外部或集成。使用外部源是一种优势,因为提高了纯度的信号。外部来源可以完全屏蔽和孤立于其他模块。使用一个集成的源的优点包括高扫速度,使更紧凑的测量解决方案,降低成本,短和简单的源和其他组件之间的联系。通过适当的设计来源及其屏蔽,可以获得足够干净的内部来源没有使用外部源的缺点。

Automatic-loop-control (ALC)是VNA源的另一个重要方面,提供不同的输出功率的能力。老VNAs酒精度可能使用一个模拟输入,而现代VNAs只使用数字控制。数字控制提供了现代VNAs生成非常准确的功率的能力以及提供更大范围的输出功率设置。大多数现代VNAs也有权力平坦规范显示频率输出功率水平的一致性。优秀的平面度可以通过数字酒精度修正确定的应用程序的时候工厂校准。

衰减器

大多数现代VNAs还包含一个分压器参考耦合器和测试之间的耦合器,这样可以实现更大的输出功率范围相比纯粹ALC-based电路。添加一个分压器不仅扩大输出功率范围,还提供了一个很好的匹配测试端口。衰减器将减少电源匹配和之间的差异比源匹配,从而提高输出端口匹配。另一个吸引人的改进分压器带来相关信号的噪音水平。大信号的衰减器允许所需的参考通道,即使一个小信号测试端口,这将导致生成一个低噪声信号的测试端口。

图2。2个USB VNA的框图。

数字处理

射频组件和模块做了他们的工作后,信号到达VNA的数字部分进行采样和处理。由于高度集成和同步在VNA的各种射频组件,一个专门的数字处理部分对优化系统的性能至关重要。

的速度和精度的数字处理器VNA VNA的整体性能至关重要,影响噪声地板等规范,最大测量速度和测量延迟。现代VNAs结合先进的fpga、高速DSP芯片,或者两者都完成生产所需的数字信号处理的原始测量数据在一个较高的速度。

原始测量数据也必须迅速地传播到应用程序处理器,处理器内部或外部处理器在模块化VNA的情况下。例如,高速低延迟如以太网和USB接口中经常使用现代VNAs航天飞机原始结果应用程序层。

软件和接口

最后但并非最不重要,现代VNA将用户和编程接口所需的后处理功能集的分析结果和自动化测试。图形用户界面通常将是一个独立的应用程序运行在一个现代的操作系统,向用户提供优势的一个稳定的平台,方便数据传输在同一台机器上的其他应用程序,和内置的自动化接口到其他机器和网络。

除了图形用户界面,一个伟大的VNA将包括一个或多个接口允许自动化的测量结果的测量和数据传输。这是尤其重要的,因为在生产环境中相同的测试被执行多次和一致性是质量管理的关键。接口如计划、VXI-11 COM/DCOM,和TCP套接字选项自动化接口很受欢迎。

图3。一个现代VNA必须有一个广泛的和通用的命令集自动化编程接口。

结论

建设一个伟大的VNA始于选择优秀的构建块,包括射频组件,如搅拌机衰减器和振荡器。一个出色的设计结合了这些功能单元包括定向耦合器,射频源和数字处理引擎。所有这些元素的总和,结合通用和功能丰富的接口,使得课成绩,世界级的VNA。

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