网络分析仪的天线幅相测量系统

1）不同的系统配置

采用矢量网络分析仪的天线幅—相测量系统如图10-33所示，系统不但具有速度快、精度高等特点，还具备丰富的编程指令，其所有的人工操作功能都可由计算机程序来完成，计算机与它的通信联络由GPIB接口电路来实现。在天线测试中，工作于连续波或扫频模式，并通过外触发，以最快的速度实现测量，测试数据被暂存在矢网内存里，然后由计算机通过GPIB快速读入，这些数据经过处理变成所需的幅度相位或实虚部数据格式。

图10-33　采用外置混频器的天线测量系统配置

图10-34是采用网络分析仪内置源直接测量系统，目前已广泛用于移动通信基站天线的测量中。网络分析仪的内置激励源输出的微波信号经放大器功率放大后分两路：一路送到发射天线向空间辐射测试信号，待测天线接收后进入分析仪B端口；另一路经定向耦合器副臂端口取样出信号，馈送给分析仪R端口作参考信号。

图10-34　采用两端口的远场测试系统配置

为了提高系统的灵敏度和测量动态范围，可采用图10-35的外置混频器的测量系统，其中测量系统可以测量多端口天线。

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图10-35　采用PNA网络分析仪的典型天线测系统配置

2）基本工作原理

信号源输出的微波信号经放大器送到发射天线向空间辐射，被测天线将接收信号馈送到混频器，混频器将测试信号频率与本振源信号频率进行混频，输出中频信号（如20 MHz），中频信号进入矢量网络分析仪中进行处理，为了能够同时测量被测天线的幅度信息和相位信息，必须要有一个基准信号。通常提供基准信号有两种方法：一种采用基准天线，调节基准天线的位置和转向，可实现参考通道和测试通道的幅度和相位平衡，这种方法通常应用于室外天线测试；另一种是从信号源利用功分器或定向耦合器实现幅度平衡，并用改变电缆长度来实现相位平衡。考虑到电缆损耗，这种方法主要应用于信号源与接收天线距离不太远的情况。计算机是实现天线方向图自动测试的关键，通过计算机控制天线转台带动被测天线转动，并通过GP-IB总线与矢量网络分析仪及信号源相连，实时取样待测天线的幅度和相位值，并将测量结果取回进行处理，测绘出天线方向图。

3）系统主要配置介绍

测试系统中主要配置除分析仪主机和信号源外，关键器件是混频器和本振/中频分配单元。下面列举安捷伦公司的产品并进行简单介绍：

Agilent85320A测试混频器，Agilent85320B参考混频器。

测试混频器是一个两端口器件，中频信号输出和本振信号输入共用一个端口，两个信号通过内置双工器分离。

参考混频器共用4个端口，RF输入、LO输入、IP输出及检波输出。参考混频器提供一个相位基准信号供比值测量，系统来的测试信号与参考信号相比值，测出增益。

外部混频可分基波混频和谐波混频，两种混频方式各有优缺点：采用基波混频极大地提高了测量灵敏度和对干扰信号的抑制能力，其缺点是提高了本振源、隔离放大器等器件的工作频率；采用谐波混频主要优点是降低了对本振源输出频率的要求，所降低的频率倍数等于谐波混频所采用的谐波次数，同时提高了射频端口对本振端口的隔离性能，其主要缺点是增加了变频损耗，数值大约等于201g N，其中N为谐波混频次数，从而降低了测量灵敏度。另外，由于谐波混频器的前端仍可在每一个谐波频率上对信号进行下变频，因此谐波混频对杂散的射频信号很敏感。