微波矢量网络分析仪(微波矢量网络分析仪的作用)

海潮机械 2023-01-04 19:48 编辑:admin 214阅读

1. 微波矢量网络分析仪的作用

功率放大器的匹配方法 在线性网络设计中,为获得最大功率传输,网络通常采用共轭阻抗匹配方式,但由于功率放大器输入、输出阻抗呈现非线性,不可能实现共轭匹配,通常是将50Ω负载变换到这样一个阻抗值,其实部可在输入、输出偏置电压下获得最大输出功率,其虚部可以将晶体管内部寄生元件调谐掉,该网络变换成的阻抗称为最佳负载阻抗,也称为动态输出阻抗。 由于功率放大器工作于非线性,小信号放大器的网络设计方法不再适用。通常采用以下三种方法来设计功率放大器的匹配网络:动态阻抗法、大信号S参数法和负载牵引法。 1、动态阻抗法 动态阻抗法要求提供大信号工作状态下的动态输入、输出阻抗。动态阻抗测试原理是:将功率管调整到最大功率输出状态,然后分别测出从信号源向功率管输入端看去、从负载向输出端看去的阻抗,其阻抗值即为动态输入(Zin)、动态输出阻抗(ZOL), 2、大信号S参数法 利用大信号S参数可以进行功率放大器的功率增益、稳定性的分析和增益、平坦度的设计。用大信号S参数设计功率放大器时,除了应根据输出功率的大小选择负载阻抗外,还可以根据绝对稳定条件和潜在不稳定条件两种情况分别进行考虑。由于大信号S参数的测量比较困难,通常采用双信号法或大电流直流拟合法来测量大信号S参数。 3、负载牵引法 负载牵引法要求给出对应各种不同的输出功率、功率增益和效率等参数的数据,由计算机进行综合设计。其设计系统较为复杂。通常对于大功率晶体管而言,厂家都会给出功率晶体管道动态输入、输出阻抗。 由于匹配网络设计一般以50W(即史密斯圆图圆心)为准,所以采用以上三种方法,无论是通过仿真软件还是实际仪器如矢量网络分析仪,都要在史 密斯圆图上匹配到50W。 匹配电路设计目标 1、输入匹配电路:把微波晶体管的复数输入阻抗变换为50W电阻性的源阻抗 1) 最佳噪声:Gout1=Gopt (Zout1=Zopt=1/Yopt); 2) 最大功率增益:Zout1=Zin*。

2. 矢量网络分析仪的原理

微波矢量网络分析具有响应校准、响应与隔离校准、单端口校准、全双端口校准、TRL*/LRM*双端口校准等多种校准方式,可选择7mm校准件、3.5mm校准件、N型校准件等多种校准件,极大的方便了用户。波一体化矢量网络分析仪可广泛应用于50MHz~20GHz范围内微波元器件、雷达、航天、通信等领域的研究和测试、另外也可以和其它仪器一起组成自动测试系统直接用于生产线,用户可以实现自行编程,可以大大提高生产效率,是实现微波测试的必备仪器

3. 矢量网络分析仪和示波器

频谱仪:主要测试信号频谱,给出频率和功率信息。高端频谱仪还可以完成信号解调分析功能。

示波器:主要观测时域波形,可以测试时间、幅度、频率、相位参数及抖动和眼图等,也可以按照一定的规范完成HSS总线的一致性测试……

矢网:测试对象为物理网络/器件,比如滤波器、放大器、混频器等。其基本功能就是测试小信号S参数,以及衍生的相关参数(插损、回损、增益、群时延等),高端矢网还支持变频器件测试以及非线性失真测试等。

简言之,示波器和频谱仪测试对象为信号,而矢网测试对象为网络。

4. 毫米波矢量网络分析仪

是计量电压。

计量与测量的区别如下:

1、从不同的观点出发,电子测量和计量的内容和对象有不同的分类。

①按频率划分:通常以30千赫左右为界线。30千赫以下为低频测量,以上为高频测量,然而这种界线并无确切的定义。还可以按频率再细分为音频、视频、射频和微波测量,其间的分界也不甚明确,常有交叉重叠,微波频谱高端(300 太赫以上)已与红外和可见光频率相衔接。

在音频段内又可再细分为亚音频(甚低频)、音频和超音频测量。微波测量则又可细分为米波、分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波测量。电子测量方法和器具日益向宽频段发展,已能包括从直流到微波频段,因此电子测量按频段分类已日渐失去意义。只有亚音频和亚毫米波测量,作为强调向两个极端发展的特殊情况,还有其特殊意义。

②按具体对象分类:电子测量和计量常按具体的对象(不同的参量)来分类,一般包括四类参量:有关电磁能的量(电流、电压、功率和电场强度等);有关电信号特征的量(频率、相位、波形参数和脉冲参数等);有关电路元件和材料的参数的量(阻抗或导纳、电阻或电导、电感和电容等);有关无源和有源网络性能特性的量(反射系数、电压驻波比、衰减、增益、相位移和频带宽度等)。

这种分类并不严格,从不同观点来看,同一个量往往可以归入其中的某一类,也可以归入另一类。例如,频率既是交变电磁能的一个属性,又是信号的一个重要特征,也可能是电路元件、材料或网络的特征量。

此外,这几类参量也有不可分割的联系。例如,信号特征参量往往离不开电能量的测量,而元件参量也可以通过网络参量而求得。就连集总参数元件的基本参量如R、L和C等,也常通过测量反射系数来求得。在按参量分类时,也常再按频段或所用的技术再行细分。

③按其他原则分类:电子测量和计量有时也从其他一些观点出发按不同的原则来分类。从电路、信号和系统的理论分析方法考虑,可分为时域测量与频域测量和后出现的数据域测量;从测量技术来考虑,则可分为经典的正弦测量或静态测量、扫频测量或动态测量,脉冲测量或瞬态测量等;若按测量方法,则可分为谐振法测量、电桥法测量和比较(替代)法测量等。

2、特点电子测量和计量除类别繁多、对象复杂而多变外还有一些其他特点。

①量程和频程极宽:例如,电子测量中待测的功率可能小到10瓦(来自深空宇宙飞行器的信号),大到10瓦以上(远程雷达发射机功率),量程达到1:10范围。一般不可能用一种测量方法和一种测量仪器来覆盖整个量程,也不应只建立单一的W(瓦)标准,而应有μW、mW、W、kW、MW 等一系列功率标准。

不过,电子测量仪器中也有能覆盖很宽量程的情况,如一台完善的频率计数器能测量10~10赫的频率,量程为1:10。一般说来,同类的量在不同频段的测量和计量所用的方法和器具往往不同。但也存在不少频程很宽的测量器具,如从音频直到40吉赫的频谱分析仪和 0~18吉赫的标准衰减器等。

②精确度参差悬殊:测量和计量技术的水平、测量结果的可信赖性以及测量和计量工作的意义和价值,全在于测量或计量的精确度,或者说,全在于测量或计量结果的不确定度或误差的大小。电学计量中直流电压的计量,最好的可达10量级。然而,电子计量中精确度最高者为频率计量,最好的可达10量级;日常工作的频率计数器也可达10~10量级。

电磁量易用电子学方法加以变换。例如,数字式电压表就是利用υ/T或υ/F变换技术,把电压变换为时间或频率来测量的。日常工作用的数字式电压表,不确定度达到10的量级并不罕见。而在电磁测量中,0.1级(不确定度为±0.1%)电压表则是珍贵的标准仪器。

利用参量变换技术来获得十分方便而且高度精确的测量手段,是电子测量的一重大特色,这也是电子测量技术迅速渗透到几乎一切计量和测量领域的主要原因。然而,电子计量单位既然都是导出单位,其不确定度就不可能优于它所赖以导出的原始单位的不确定度。

3、另外,视具体的对象和频程、量程的不同,电子测量和计量所能达到的精确度也可能十分悬殊。有些项目如失真度或Q值的常规测量或计量,其不确定度可能劣到10的量级或更差。

③影响量多和影响特性复杂:对测量结果所得量值能产生影响的量称为影响量。影响量通常来自测量系统的外部,如电源电压的起伏、环境温度的变化、外部噪声和干扰等。测量系统本身的某个工作特性,也可能对系统的另一工作特性产生影响进而影响测量结果。

例如,电压表的频率响应特性和检波特性,都直接影响电压测量结果的量值。另一方面,电子测量器具以及被测对象内部的元件、器件数目甚多,对外界影响也相当敏感。错综复杂的影响量所产生的不良效应有时会成为严重问题。此外,由于电子测量和计量的量程和频程宽,测量器具内部各种影响特性所引起的不良作用有时也可能十分严重。

因此,在许多电子测量和计量中,对环境的控制是必要的,而且有时要求十分严格(见测量与环境)。为了减弱测量系统内部产生的不良影响,必须尽量避免寄生耦合,对输入输出阻抗也要有严格的要求(见测量技术)。

④误差问题较难处理:在电子测量和计量中,由于影响量和影响特性众多而复杂,因而很难充分掌握测量误差。系统误差常带有一定的随机性质,而且不少是属于非正态分布的,不能用经典的概率统计方法处理。此外,由于仪器的生产数量一般不多,难以获得大量采样,因而无法知悉这些非正态误差的确切分布律。

⑤对科学技术新成就敏感:为了获得高精确度,电子测量和计量对科学技术新成就十分敏感,往往率先采用。如采样、锁相、频率综合、相关检波、数字化、自动化等技术,很快就在电子测量和计量中得到应用并日益普遍。

在新技术的引用方面,最突出的是电子计算机和微处理器的应用,这不仅大大提高了电子测量和计量的自动化和智能化程度,而且提高了劳动生产率,避免了漂移的影响;同时也易于进行大量数据采集和重复测量,通过统计分析来减弱随机误差。

利用自动化技术,通过误差模型对测量结果逐个进行误差修正,从而排除了许多系统误差。还可以使测量系统自动进行自我检查、自我校准,乃至自我检定。此外,也便于利用间接测量的原理,从为数不多的直接测量结果出发,通过计算机换算而求得许多其他有关的参量的量值,从而实现多功能测量。

电子测量和计量除对电子学本身的新成就十分敏感外,对于其他学科的成就也吸收得很快,如汲取了原子波谱学的成就,创造、发展了原子频率标准;从光学获得启发而采用了毫米波和亚毫米波测量中的准光学技术;低温超导技术在超短脉冲测量中的应用;以及半导体量子干涉器件的应用等。

5. 矢量网络分析仪相位

理想三相电压平衡的相位角是0°,240°,120°。ZLG系列E6500电能质量分析仪具有测量电能质量不平衡情况,包括正序不平衡,负序不平衡,零序不平衡。

用于给电动机等供电,线电压Uab Ubc Uca依次落后120°角。如果三相负载是对称的,三个线电流也是依次落后120°角。对于通常的电感性负载,线电流落后于相应的线电压约有几十度角。如果是电阻性的负载,则角度为零。

三相四线用于供电给动力与照明混合性的负载,照明负载分别接于三个相电压之下,尽量分布均匀。各个线电流之间可能不是依次落后120°角,线电流落后于相应的线电压,以及相电流落后于相应的相电压大约有几十度角吧

6. 矢量网络分析仪功能作用

1、根据计量器具和检测仪器的使用地点、使用频率和对生产工艺的影响程度制定检定周期,检定周期可以3个月,6个月,12个月。一般不超过1年。如超过1年,最多不能超过2年。

2、强制检定的检测仪器必须定期定点地由法定的或授权的计量检定机构检定。

3、非强制检定的检测仪器,可由使用单位依法自行定期检定。本单位不能检定的,由有权开展量值传递工作的计量检定机构进行检定。计量检定工作应当按照经济合理、就地就近的原则进行。

4、本单位自行检定和校准的,必须由取得计量检定员证的人员进行。

7. 矢量网络分析仪和频谱仪

矢量网络分析仪有精确的误差模型,只需要进行12次测试,就可以测出所有误差,并进行补偿。

电子校准件有开关,可以切换到不同状态,最终得到12组方程,测出误差项,最后进行补偿,得到精确的结果。

8. 微波矢量网络分析仪的作用是什么

矢量网络分析仪器是一种电磁波能量的测试设备。它既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值,又能测相位,矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据。矢量网络分析仪器 一种电磁波能量的测试设备。矢量网络分析仪的原理与使用力直接取决于系统的动态范围指标。

相位波动参数的测试是利用矢量网络分析仪的电子延迟(Electrical Delay)功能来实现的。

直接观察插入相移通常不是很有用,这是因为器件的电长度相移相对于频率呈现负斜率(器件越长,斜率越大)。

由于只有偏离线性相移才会引起失真,因此希望移去相位响应的线性部分。

利用网络分析仪的电子延迟功能,能够抵消被测器件的电长度,结果得到与线性相移的偏差,即相位波动(失真)。

矢量网络分析仪既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值,又能测相位,矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据。矢量网络分析仪功能很多,被称为"仪器之王",是射频微波领域的万用表,对使用者的专业技术要求还是比较高的;矢网主要是根据频率来划分的,频率越高,价格自然就越高。