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网络分析仪的设置与基本原理



一、网络分析仪简介


当提出网络分析仪(Network Analyzer)”这一名字的时候,还没有计算机网络。所以网络是指电子元、器件。并非现在流行的计算机网络。


网络分析仪能对被测量器件(主要分为 有源元件 和 无源元件 )的线性和非线性特性(幅频特性,相频特性,时频特性,功率频率特性等)进行表征。


如放大器、混频器、双工器、滤波器、耦合器和衰减器等,这些元件不仅用在诸如手机之类的常用和廉价的系统中,还被遥到通信或雷达系统这一类复杂和昂贵的系统中。元件可能有一个端口(输入或输出端口)或多个端口。对每一个端口的输入特性以及从一个端口到其它端口的转移特性进行测量的能力,可以为设计人员在对大型系统配置元器件时提供充分的依据。



二、网络分析仪的分类


主要分为:标量网络分析仪 和 矢量网络分析仪。


标量网络分析仪 只能测量S参数的幅度部分,测量的结果包括传输增益和损耗,回波损耗和驻波比等。


矢量网络分析仪 是网络分析仪中功能最强的一类,它能在5HZ直到110GHZ的频率范围内进行测量。如:S参数、幅度和相位、传输增益和损耗,回波损耗和驻波比(SWR)、群延迟、反射系数等。


注意行业使用的网络分析仪都是矢量网络分析仪,而且大多数是安捷伦生产的,所以这里所讲的网络分析仪都是针对安捷伦仪器。


1. 调试一般使用 E5070B


2. 测试一般使用 HP8753ES / HP8753D


3. Outband 测试一般使用 HP8719ES / HP8753C / N5232



三、网分的结构


图1-1 网络分析仪的结构图


如上图所示,矢量网络分析仪的硬件由 1. 信号源; 2. 信号分离装置; 3. 接受、检测装置; 4. 显示、处理单元; 5. 被测件 组成。


具体详细描述:


1. 扫频信号源

信号源提供被测件激励信号,由于网络分析仪要测试被测件传输/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具备频率扫描和功率扫描功能。为保证测试的频率精度,现在网络分析仪内信号源采用频率合成方法实现。当扫宽设置为零时。输出信号为点频CW信号。网络分析控制其输出功率依靠ALC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,需误差器完成大范围功率调整。


2. 信号分离测试装置

网络分析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。其中当要测试被测件某个端口反射特性时,必须将定向耦合器直接连接在该测试端口上。这两部分统称为信号分离装置,这部分硬件也通常被称为“测试座”在一些特殊测试场合(如大功率测试)可不使用网络分析仪内一体化的内置测试座,而使用外置测试座设备。


3. 高灵敏度接收机

分析仪的激励信号输入到被测件上,仪器的激励信号、器件的反射和传输信号通过不同的路径被提取出来。器件和各种特性就是通过这些信号的测量及相应处理得到。网络分析仪内接收机负责对激励和反射传输信号进行测量和分析,在ENA网络分析仪内部有四台接收机,这些接收机分别完成对信号幅度和相位的测量。网络分析仪的激励信号可以通过开关的控制加到被测件的两个端口。


4. 显示、处理单元

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。ENA还可以测试结果进行合格判断,内置VBA编程功能。


5. 被测件

我们这里指的滤波器。



四、网分测量原理


如下图1-2,在网络分析的基本形式中,包含测量沿传输线行进和入射波、反射波和传输波。如用光波作为类比,当光投射到一个透镜上(入射能量),一部分光从透镜表面反射,但大部分光继续通过透镜(传输能量)。若透镜具有镜面,则大陪分将被反射,少量或没有光通过透镜。虽然射频信号和光波波长不同,但原理是一样的。网络分析仪能精确测量入射能量、反射能量和传输能量。例如,在传输线上发送的能量,沿传输线反射回发射源的能量(由于阻抗失配)以及顺利地传送至终端装置(如天线)的能量。




图1-2


附:


S参数的表达式


S11=b1/a1  (a2=0)

S12=b2/a1 (b1=0)

S21=b1/a2 (b2=0)

S22=b2/a2 (a1=0)


S11S22我们用于测量回波损耗,

S12S21用于测量信号的传输。



五、网分的开机与关机


  1.HP8753ES:直接使用前面板的开关键。


2.E5070B: 板的开关仅授权人可以使用,使用不当将会造成网络分析仪的系统损坏.对于非授权人员仅仅可以使用前面板的开关键,即使无法开关机。



六、注意事项

1.  ENA网络分析仪不可使用后面板的开关。

2.  输入功率不可超过  ES:26dBm  ENA:20dBm

3. 使用ENA网络分析仪,不可打开除了测试所需的其他任何界面。

4. 不可大力弯曲测试线缆PC7电缆和N型电缆。

5. 禁止使用尖锐,锋利的东西接触测试屏幕。

6. 禁止潮湿的物品接触仪器。

7. 禁止过重的物品放在仪器之上。

8. 使用时一定要接地线。

9.  注意使用的电压 AC220V/AC110V

10.  接头要定期清洗和保养。

11.  长期不使用时,请将仪器关闭后,将电源插头从电源插座中拔出。

12.  勿让铁针、发夹、硬币等金属导电物质掉入机内,以免损坏机器。

13. 一定要放于稳固的工作上使用。

14. TDR测试台上,在校准时千万不可按网络分析仪上的任何键。



七、网分设置



a. 按键分区


b. 保存、调用程序


c. 设置程序




八、实际案列