饱和 噪声底
输入功率
线性和非线性： 1dB 压缩点测试方法
• 频率扫描增益压缩测量 • 功率扫描增益压缩测量
– 单频率点 – 多频率点 • 增益压缩测量精度讨论：
– 功率测量是绝对测量，不是相对测量 – 没有进行矢量校准 – 源和负载匹配误差没有校准
结论：必须用功率计校准VNA
25
线性和非线性： AM/PM 测量
来自激励源的电压 = Vi
低频
阻抗 不匹配, 不是 50 Ohms
中频
高频
Emax Emin
反射信号电压 = Vr
最大电压值和最小电压值之比 VSWR = Emax/Emin = (1 + r)/(1 - r)
12
反射系数： G= Vr / Vi; r = 1G1
传输线理论：回波损耗
• 回波损耗
来自信号源的功率 = Pi
矢量网络分析仪基础
内容
S参数网络 传输线理论 线形和非线性 网络分析仪的内部结构 校准 时域
2
S 参数网络
引言 2端口S参数网络简介 反射和传输
3
S 参数网络：引言
• 网络分析 – 网络不是计算机网络，指的是电子器件拓扑网络 – 矢量不是数字调制中的矢量(I/Q)，是指信号具有幅度和相位 – 矢量网络分析仪多半是用来进行器件测量
– 微带线 • 微带 • 共面
– 波导
10
传输线理论：传输线
• 理想的传输线(终端连接 Zo)
Zs = Zo
Zo = 传输线的特性阻抗
ZL = Zo
Vinc Vref = 0!
(所有入射功率都被负载吸收)
传输线终端连接负载，无反射信号，相当于无限长的传输线。
11
传输线理论：驻波比
• VSWR
• 反射系数和阻抗的计算 G = (ZL-Zo) / (ZL + Zo)
f1
频率
f1
17
时间 频率
线性和非线性：线性网络 – 无失真传输
幅度不变 在指定的带宽内
相位不变 在指定的带宽内
频率
幅度 相位
频率 18
线性和非线性：电子延迟
• 使用电子延迟 (参考面延长)去除线性相位延迟
– 示例：信号经过滤波器后的相位变化
相位响应 频率
加入电子延迟长度
=
+
频率
相位偏移 频率
/格
• AM/PM 测量
– 功率扫描测量下的 一种测量
Pi
反射正比于阻抗匹配
回波损耗 RL = - 20Lg（ r ）反射系数按电压表示： G = Vr / Vi r = 1G1
13
阻抗 不匹配, 不是 50 Ohms
传输线理论：反射参数
14
传输线理论：史密斯圆图
+jX
0
+R
.
极坐标圆图
90 o
+- 180o
1.0
.8
.6
.4
.2
0o
-jX
– 增益压缩点
• AM/PM
– 谐波 – 交调产物和截点
23
线性和非线性：非线性描述－什么是增益压缩?
• 放大器的增益为有限的 • 在某些点，放大器成为非线性 • 通常P1 dB作为放大器的增益压缩点
输出功率 P1 dB
DR
= 1 dB
理想放大器 实际放大器
Class AB Class A
24
4
S 参数网络：二端口网络
入射能量
R
反射能量
A
反射
反射能量
A
入射能量 = R
DUT
传输能量
B
传输
传输能量 入射能量
B =
R
SWR
S-参数 S11, S22
反射 系数t
G, r
回波 损耗
阻抗 感抗
R+jX, G+jB
增益 / 损耗 S-参数
S21, S12
5
传输 系数 T,t
群延迟
插入 相位
S 参数网络：二端口网络S参数
7
S 参数网络：二端口网络S参数– 反射
• 回波损耗 (dB) • SWR • 阻抗 (R + j X) • 反射系数 • 距离(时域）(傅里叶变换)
8
内容
S参数网络 传输线理论 线形和非线性 网络分析仪的内部结构 校准 时域
9
传输线理论：传输线类型
– 电缆 • 同轴电缆 • 双绞线
线性和非线性
线性表现：
输入和输出信号相同 输出频率只在幅度和相位变化
非线性表现：
输出信号发生畸变 输出信号有附加信号
A * Sin 360o * f (t - to) A
Sin 360o * f * t 时间
输入
DUT
to
时间
A 相位偏移 = to * 360o * f
f 1
频率
输出
/格
O
1
O
45
相位
相位
19
线性和非线性：群延迟
– 群延迟波动表示相位失真 – 平均延迟是电子延迟 – 跨度对量的影响非常重要
• 跨度越窄，分辨率越小，但曲线噪声越大 • 跨度越宽，分辨率越差，但曲线噪声很小
相位 P DP
频率 F t g
DF 跨度
to
群延迟波动
频率 20
线性和非线性：为什么测量群延迟？
R o u te r B rid g e R e p e a te r H u b
Y o u rIE E E 8 0 2 .3 X .2 5 IS D N s w itc h e d -p a c k e td a ta s tre a m isru n n in g a t1 4 7 M B P S w ith a B E R o f1 .5 2 3 X 1 0 -9...
• 相位波动相同但群延迟不同
相位
相位
群延迟
f
-d f dw
f
-d f dw
群延迟
f
f
21
线性和非线性：有无失真 – 网络是否线性的标准
• 饱和、临界、交调、以及其他非线性效应引起的信号失真 • 对系统的影响取绝于系统结构和失真类型和总量
时间 频率
时间
频率
22
线性和非线性：非线性描述
• 常见的VNA非线性测量：
阻抗平面图
0

史密斯圆图 为阻抗平面图画在
极坐标圆图上
Z L = Zo
G= 0
Z L=
0
(短路) ±18
G= 1 0 O
-90 o
常熟 X 常熟 R
ZL = (开路)
G = 1 0O
史密斯圆图
15
内容
S参数网络 传输线理论 线形和非线性 网络分析仪的内部结构 校准 时域
16
S21 正向传输
Port 1
a1 S11 正向反射
b1
DUT
Port 2
b2 S22 反向反射 a2
S12 反向传输
b1 =S11 x a1 + S12 x a2
b2 =S22 x a2 + S21 x a1
6
S 参数网络：二端口网络S参数–传输
• 增益 (dB 或 V) • 插入损耗 (dB 或 V) • 插入相位 (度) • 实部和虚部(R+jI) • 电长度 (m) • 电延迟 (s) • 线性相位的偏移 (度) • 群延迟 (s)