前言
矢量網(wǎng)絡分析（Vector network analyzer 簡稱VNA）是一種電磁波測量的測試設備。它既能測量單端口網(wǎng)絡或兩端口網(wǎng)絡的各種參數(shù)幅值，又能測量其相位。可以測量其幅度、相位、延時、史密斯圖、極坐標以及駐波比等特性。矢量網(wǎng)絡分析儀是一種功能強大，應用廣泛的儀器。在天線、微波射頻（RF）、電路測試、元器件測試等領域應用十分廣泛，被稱之為“儀器之王”。因此其價格也非常昂貴。
近日，深圳市鼎陽科技有限公司發(fā)布了國內首款集頻譜分析儀與矢量網(wǎng)絡分析儀于一身的SVA1000X系列。傳統(tǒng)的頻譜分析儀和跟蹤源配合，只能進行標量網(wǎng)絡分析。SVA1000X內置跟蹤源和反射電橋，能夠同時掃描幅度和相位，可對射頻電路網(wǎng)絡進行矢量S11和S21測量，并以史密斯圓圖、極坐標等方式更精確的顯示射頻電路網(wǎng)絡特征。下面我們利用這款高性價比的一體機產品SVA1015X來測量一個標稱為48MHz低通濾波器的矢量網(wǎng)絡特性。
校準
S11校準：矢量網(wǎng)絡分析儀的S11在出廠前已經(jīng)經(jīng)過校準。因此在沒有特殊情況下不需要校準。但隨著時間及環(huán)境的變化，在使用前最好使用廠家提供的校準件進行校準，消除誤差。S11校準總共分為三步。在網(wǎng)絡分析功能下進入校準界面并按儀器提示在Port1端口依次接入‘open’、‘short’、‘load’載校準件，并鎖緊校準件。
S21校準：在測試前需要對線纜及外接部件進行校準以消除其誤差。本次測試的低通濾波器只有48MHz。因此只需校準10MHz到100MHz即可滿足要求。設置初始頻率為10MHz，終止頻率100MHz后，直接把PORT1與PORT2 外接部件連接，然后進行歸一化校準，直至校準完成。如下圖。
△ 圖1 S21歸一化校準
測試
把待測濾波器接入到已經(jīng)校準的線纜里并鎖緊。如圖2。
△ 圖2 測試連接
評估濾波器質量，可以通過矢量網(wǎng)絡分析儀功能測試其幅頻特性及駐波比特性來評估。
對數(shù)幅度：在S21 測量下，設置顯示類型為對數(shù)幅度。并根據(jù)測量值調整參考電平和刻度。掃描完成后，即可得到濾波器的幅頻曲線。如下圖所示。
△ 圖3 對數(shù)幅度曲線
對于測得的幅頻曲線，我們可以通過光標查看各測試點的測量值。SVA1015X配備四個光標。因此我們可以同時打開所有光標查看各頻點的測量值。通過光標可以得到此濾波器的-3dB點在54MHz處。54MHz以上，幅度將快速下降。從測量數(shù)據(jù)可以看到此濾波器與標稱值有6MHz的余量。
△ 圖4 光標測量幅頻曲線
評價濾波器的另一個參數(shù)是駐波比。在上面的測試中，我們已知濾波器的帶寬為54MHz。在測試其駐波比前，我們只需測試10MHz到55MHz的駐波。設置好初始頻率為10MHz，終止頻率為55MHz并歸一化校準后，即可測量駐波比。
駐波比 在S11 測量下，設置顯示類型為駐波比。并根據(jù)測量值調整參考電平和刻度。掃描完成后，可以得到此濾波器的駐波比曲線。同時通過四個光標查看各頻點的駐波比，如下圖。從圖上可以得到，濾波器在超過48MHz后，駐波比將顯著增大。因此濾波器標稱48MHz是非常準確且嚴謹?shù)摹?/p>
△ 圖 5 光標測量駐波比
在上面的測試中，經(jīng)過幅頻特性及駐波比的結果，得出濾波器48MHz的帶寬是比較理想的，現(xiàn)在再通過測量相位特性評估其性能。我們將相位分析對象的頻段定在10MHz到100MHz。設置好初始頻率為10MHz，終止頻率為100MHz并歸一化校準后，即可測量相位。
相位 在S21 測量下，設置顯示類型為相位。并根據(jù)測量值調整參考電平和刻度。掃描完成后，可以得到相位曲線。如下圖所示
△ 圖6 相位曲線
從上圖可以看到從10MHz到48MHz（光標2），相位是線性變化的。在光標2后的帶外相位已經(jīng)發(fā)生變化，不再是線性。
測試結果：通過矢量網(wǎng)絡的幅頻特性、駐波比特性以及相位特性分析，可以得出，此濾波器的理想帶寬為48MHz。
通過以上測量，我們清楚地看到SVA1015X作為矢量網(wǎng)絡分析儀的功能體現(xiàn)，同時它也是一款性能優(yōu)異的頻譜分析儀。作為一款一體機，其在矢量網(wǎng)絡分析功能上支持S11和S21的線性/對數(shù)幅度、相位、群延時、史密斯圖、極坐標以及駐波比測量，因此它能滿足不同應用場合的需求。市面上的矢量網(wǎng)絡分析儀，往往價格都比較昂貴，SVA1015X擁有矢量網(wǎng)絡分析儀的功能，價格相對來說卻便宜很多，大大為廣大用戶降低了使用成本。
關于鼎陽
鼎陽科技（SIGLENT）是一家專注于通用電子測試測量儀器及相關解決方案的公司。
從2005推出第一款數(shù)字示波器產品至今，10余年來鼎陽科技一直是全球發(fā)展速度最快的數(shù)字示波器制造商。歷經(jīng)多年發(fā)展，鼎陽產品已擴展到數(shù)字示波器、手持示波表、函數(shù)/任意波形發(fā)生器、頻譜分析儀、臺式萬用表、直流電源等通用測試測量儀器產品。2007年，鼎陽與高端示波器領導者美國力科建立了全球戰(zhàn)略合作伙伴關系。2011年，鼎陽發(fā)展成為中國銷量領先的數(shù)字示波器制造商。2014年，鼎陽發(fā)布了中國首款智能示波器SDS3000系列，引領“人手一臺”型實驗室使用示波器由功能示波器向智能示波器過渡的趨勢。2017年，鼎陽發(fā)布打破行業(yè)壟斷，多項參數(shù)突破國內技術瓶頸的SDG6000X系列脈沖/任意波形發(fā)生器，其輸出帶寬高達500MHz。目前，鼎陽已經(jīng)在美國克利夫蘭和德國漢堡成立分公司，產品遠銷全球70多個國家，SIGLENT正逐步成為全球知名的測試測量儀器品牌。
關于鼎陽硬件設計與測試智庫
鼎陽硬件設計與測試智庫（簡稱鼎陽硬件智庫）由深圳市鼎陽科技有限公司領銜創(chuàng)辦，是中國第一家“智力眾籌”模式的硬件智庫。
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