首页 理论教育 主要技术性能和指标分析

主要技术性能和指标分析

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:矢量网络分析仪作为一种复杂和高精度的微波测量仪器,全面而准确地评估其性能指标是困难的,学术界也一直在为之探讨。下面是矢量网络分析仪主要性能指标的定义和说明。一般它是反射测量中产生测量不确定度的主要因素。负载匹配是指等效到测量端口的输入阻抗和系统标准阻抗的匹配程度。动态范围指标是表征矢量网络分析仪进行传输测量能力的重要指标。

主要技术性能和指标分析

矢量网络分析仪作为一种复杂和高精度的微波测量仪器,全面而准确地评估其性能指标是困难的,学术界也一直在为之探讨。目前通常从系统误差特性(包含初始系统误差特性和校准后的有效误差特性)、端口特性两大方面对其进行评估。另外,校验也经常作为矢量网络分析仪的检验和验收方法之一。下面是矢量网络分析仪主要性能指标的定义和说明。

1)系统误差(Systematic Error)

系统误差是系统能够测量的重复性误差,可以通过校准来表征,并且可以在测量过程中用数学处理方式予以消除。网络测量中所涉及的系统误差与信号泄漏、信号反射和频率响应有关,主要有六种类型的系统误差,与信号泄漏有关的方向性误差和串扰误差,与反射有关的源失配(源匹配误差)和负载阻抗失配(负载匹配误差),与频率响应有关的传输跟踪误差和反射跟踪误差。系统误差分为初始系统误差和有效误差两大类。三种基本的误差来源:系统误差、随机误差漂移误差。系统误差有六种:方向性误差D;反射路径的频率响应误差TR;源失配误差MS;隔离误差C;传输路径的频率响应误差TT;负载失配误差ML。四种校准过程:频响校准,频响和隔离校准,单端校准和双端口校准。双端口校准采用短路-开路-负载-直通式校准法(SOLT)。

(1)方向性(Directivity)

矢量网络分析仪中要用到一个定向器件(单向电桥或耦合器)分离正向的传输波和反向的反射波。理想的定向器件能够完全分离传输波和反射波,然而,实际上定向器件不可能是理想的,由于泄漏和耦合臂处的终端反射,小部分的传输波会泄漏到定向耦合器的反射波输出端。

方向性定义为当信号在正方向行进时辅端出现的功率与信号反向行进时辅端出现的功率的比值,用分贝(dB)表示。方向性是定向器件最重要的品质因数,它表明了一个定向器件能够分离正反向行波的良好程度。方向性指标的数值越大,表示其分离信号的能力越好,理想情况下为无穷大。一般它是反射测量中产生测量不确定度的主要因素。

(2)源匹配(Source Match)

在矢量网络分析仪中,由于测试装置和信号源之间以及转接器和电缆之间负载不匹配,会出现信号在信号源和被测件之间多次反射,源匹配是指等效到测量端口的输出阻抗与系统标准阻抗的匹配程度。源匹配用分贝(dB)表示,其数值越大,指标越好,所引起的测量误差越小。源匹配对测量不确定度的贡献与被测件的输入阻抗有关,并且是传输测量和反射测量中产生不确定度的因素之一。

(3)负载匹配(Load Match)

在测量双端口网络参数时,测试装置的输出口与等效负载的输入口之间的阻抗失配效应。使所用匹配负载或等效负载产生的剩余反射引入测量误差。负载匹配是指等效到测量端口的输入阻抗和系统标准阻抗的匹配程度。负载匹配用分贝(dB)表示,其数值越大,指标越好,所引起的测量误差越小。

负载匹配对测量不确定度的贡献与被测件的真实阻抗和输出端口等效失配有关,是传输和反射测量中产生测量不确定度的因素之一。

(4)隔离(Isolation)

隔离又叫串扰(Crosstalk),是由于参考通道和测试通道之间的干扰以及射频和中频部分接收机泄漏而出现在网络分析仪数字检波器处的信号矢量和。如同方向性在反射测量中带来的误差,网络分析仪信号传输通道间的能量泄漏给传输测量带来误差。隔离对测量不确定度的贡献与被测件的插入损耗有关,是传输测量中产生测量不确定度的因素之一。

(5)频率响应(Frequency Response)

频率响应又叫跟踪(Tracking),是由于组成测量系统的各装置的频率响应不恒定而引起信号振幅和相位随频率变化的矢量和,包括信号分离器件、测试电缆、转接器的频率响应变化以及参考信号通道和测试信号通道之间的频率响应变化。跟踪误差又分为传输跟踪和反射跟踪,分别是传输测量和反射测量中产生不确定度的因素之一。跟踪误差和被测件特性无关。

2)端口特性

(1)输入阻抗(Input impedance)

输入阻抗是指矢量网络分析仪输入端口对信号源所呈现的终端阻抗。射频和微波网络分析仪的额定输入阻抗通常是50Ω,而有些用于通信、有线电视等测量领域的射频网络分析仪其标准输入阻抗是75 Ω。额定阻抗与实际阻抗之间的失配程度通常用电压驻波比(VSWR)表示。

(2)输出阻抗(Output impedance)

输出阻抗是从矢量网络分析仪输出端口往里看所呈现的阻抗。矢量网络分析仪的输出阻抗和输入阻抗通常是相等的。其额定阻抗与实际阻抗之间的失配程度通常用电压驻波比(VSWR)表示。

(3)频率范围(Frequency Range)

频率范围是指矢量网络分析仪所能产生和分析的载波频率范围,该范围既可连续,也可由若干频段或一系列离散频率来覆盖。(www.xing528.com)

(4)频率分辨力(Frequency Resolution)

在有效频率范围内可得到并可重复产生的最小频率增量。

(5)频率准确度(Frequency Accuracy)

矢量网络分析仪频率指示值和真值的接近程度。

(6)最大输出功率(Maximum Output Power)

矢量网络分析仪能提供给额定阻抗负载的最大功率。

(7)输出功率范围(Output Power Range)

在给定频段内可以获得的可调功率范围。

(8)功率准确度(Level Accuracy)

在规定功率范围上输出信号提供给额定阻抗负载的实际功率偏离指示值的误差。

(9)输出功率分辨力(Output Power Resolution)

在给定输出功率范围内能够得到并重复产生的最小功率增量。

(10)测试端口平均噪声电平(Test Port Noise Floor Level)

接收机的灵敏度,主要取决于接收机中频率变换器件的噪声系数,通过平均可以降低测试端口平均噪声电平。

(11)动态范围(Dynamic Range)

动态范围定义为接收机噪声电平与测试端口最大输出电平和接收机最大安全电子之间较小者之差。动态范围指标是表征矢量网络分析仪进行传输测量能力的重要指标。

(12)系统幅度迹线噪声(System Magnitude Trace Noise)

系统幅度迹线噪声指矢量网络分析仪显示器上迹线的幅度稳定度,主要取决于矢量网络分析仪的信号源和接收机的稳定度,它决定了矢量网络分析仪的幅度测量分辨力,通过平均可以降低系统幅度迹线噪声。

(13)系统相位迹线噪声(System Phase Trace Noise)

系统相位迹线噪声是指矢量网络分析仪显示器上迹线的相位稳定度,主要取决于矢量网络分析仪的信号;源和接收机的稳定度,决定了矢量网络分析仪的相位测量分辨力,通过平均可以降低系统幅度迹线噪声。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈