超越S參數(shù)測試-安捷倫科技最先進的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀PNA-X

超越S參數(shù)測試-安捷倫科技最先進的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀PNA-X

精確的幅度和相位測量對應(yīng)用在現(xiàn)代化無線和航空/國防系統(tǒng)設(shè)備中的器件至關(guān)重要。在設(shè)計階段，系統(tǒng)模擬需要高度精確的元件表征來保證系統(tǒng)滿足其性能要求。在生產(chǎn)制造中，精確的測量驗證每一個元件是否滿足其公布的指標(biāo)。

器件的非線性特性也會造成系統(tǒng)性能的劣化。例如，如果放大器的驅(qū)動信號已經(jīng)超過其線性工作的范圍，則它將會出現(xiàn)增益壓縮、調(diào)幅到調(diào)相（AM到PM）的轉(zhuǎn)換及互調(diào)失真（IMD）。

核心測量概述

上述這些測量通常是使用連續(xù)波進行激勵（CW）的，而許多器件要求使用脈沖射頻測試，即測試信號必須以特定脈沖寬度和重復(fù)頻率進行選通。

兩個內(nèi)置信號源的性能增強也會簡化放大器和混頻器測量。例如，測試端口可利用的最大信號功率通常為+13至+20 dBm（取決于型號和頻率）。這對將放大器驅(qū)動到非線性區(qū)很有幫助，并且在把信號源用作測試混頻器的LO信號時也經(jīng)常要這樣。這兩個內(nèi)置信號源的諧波成分也非常低（通常為–60 dBc 或更低），從而提高諧波和IMD測量的精度。此外，典型置為40 dB的功率掃描范圍使得在表征放大器的特性時很容易就可以讓放大器從線性工作范圍轉(zhuǎn)化到非線性工作范圍。

對于IMD測量，使用信號合路器將兩個信號合并，然后送到被測放大器（AUT）的輸入端。圖3示出PNA-X如何使用內(nèi)部信號源和合路器來完成此過程。

與其它方法相比，使用VNA進行以上測量有三個優(yōu)點。首先，只用一臺測試儀器，只進行一次連接便能對全部參數(shù)進行測量：S參數(shù)、增益壓縮、輸出諧波、IMD等等。其次，與使用頻譜分析儀相比，用功率計對VNA進行校準(zhǔn)之后，測量精度更高。最后，如果使用一臺頻譜分析儀和兩個獨立的信號源進行同樣的測試，完成測試需要花幾分鐘的時間，但使用PNA-X只需0.6秒。

相位與驅(qū)動的關(guān)系是用PNA-X很容易完成的另一種常見的雙信號源測試。這個測試參數(shù)表征的是當(dāng)在相鄰?fù)ǖ阑驇獯嬖诖笮盘枙r，放大器處理小信號的能力。測試的方法是把不同頻率的一個大信號和一個小信號合在一起然后送至被測放大器（AUT），然后在改變大信號的功率時（使用功率掃描），測量小信號的S21相位。

另一種使用雙信號源技術(shù)、在建立晶體管和放大器非線性行為模型時會用到的參數(shù)是“熱態(tài)S參數(shù)”（準(zhǔn)確地說是“放大器工作狀態(tài)下的S參數(shù)-譯者注）”，這種測試方法用來表征在某一給定頻率下，當(dāng)存在一個比較大的偏離于S參數(shù)測試信號的另外一個輸入信號，并且被測放大器的輸出因為這個大信號的存在而產(chǎn)生壓縮時，放大器小信號S參數(shù)的特性。在進行熱態(tài)S參數(shù)測試時，一定要十分小心，不要讓被測放大器輸出的“熱信號”超出了矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試接收機的損壞電平。測量平衡元件???? 平衡電路既能降低對電磁干擾的敏感度和又能降低電磁干擾的產(chǎn)生。平衡元件可以是在三個射頻端口的平衡-單端器件或有四個端口的平衡-平衡器件。用四端口VNA很容易對這些元件進行測試，可以測量差模響應(yīng)和共模響應(yīng)以及模式變換項。

這些測試可以用單端激勵或真實模式激勵來完成。單端法是每次只測試一個DUT端口（只需要一個射頻源）并對差模響應(yīng)和共模響應(yīng)以及交叉模式特性進行數(shù)學(xué)計算。這是最快且精確的技術(shù)，條件是外加功率電平應(yīng)使AUT保持在線性或適度壓縮的工作區(qū)。

使用PNA-X進行混頻器和變頻器測量的設(shè)置非常簡單。為了測試端口匹配和變頻損耗或變頻增益，DUT的輸入端、輸出端和LO端口分別與PNA-X的端口1、端口2和端口3相連。增加參考混頻器能對混頻器或變頻器的相位或群延遲進行測試。第二個信號源的兩個輸出可用于驅(qū)動參考混頻器和DUT混頻器（圖6）。結(jié)論???? 基于VNA的測試系統(tǒng)為測量無線通信和航空/國防系統(tǒng)中所使用的射頻和微波元件提供了動力。與傳統(tǒng)VNA相比，Agilent PNA-X微波網(wǎng)絡(luò)分析儀的先進體系結(jié)構(gòu)具有更大的靈活性，使工程師們可以通過一次連接便能測量各種各樣的高性能尖端元件。PNA-X內(nèi)最主要的增加項是第二個信號源和內(nèi)部寬帶信號合路器，從而簡化了放大器、混頻器和變頻器的測量。除S參數(shù)、壓縮和諧波的傳統(tǒng)單信號源測量之外，兩個信號源還可用于IMD、相位隨驅(qū)動的變化、熱態(tài)S參數(shù)和真實激勵模式的測試。PNA-X端口上信號源的高功率輸出、低諧波和寬功率掃描范圍的屬性完全適應(yīng)當(dāng)前器件的測試要求。

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