超越S参数测试-安捷伦科技最先进的矢量网络分析仪PNA-X

超越S参数测试-安捷伦科技最先进的矢量网络分析仪PNA-X

精确的幅度和相位测量对应用在现代化无线和航空/国防系统设备中的器件至关重要。在设计阶段，系统模拟需要高度精确的元件表征来保证系统满足其性能要求。在生产制造中，精确的测量验证每一个元件是否满足其公布的指标。

器件的非线性特性也会造成系统性能的劣化。例如，如果放大器的驱动信号已经超过其线性工作的范围，则它将会出现增益压缩、调幅到调相（AM到PM）的转换及互调失真（IMD）。

核心测量概述

上述这些测量通常是使用连续波进行激励（CW）的，而许多器件要求使用脉冲射频测试，即测试信号必须以特定脉冲宽度和重复频率进行选通。

两个内置信号源的性能增强也会简化放大器和混频器测量。例如，测试端口可利用的最大信号功率通常为+13至+20 dBm（取决于型号和频率）。这对将放大器驱动到非线性区很有帮助，并且在把信号源用作测试混频器的LO信号时也经常要这样。这两个内置信号源的谐波成分也非常低（通常为–60 dBc 或更低），从而提高谐波和IMD测量的精度。此外，典型置为40 dB的功率扫描范围使得在表征放大器的特性时很容易就可以让放大器从线性工作范围转化到非线性工作范围。

对于IMD测量，使用信号合路器将两个信号合并，然后送到被测放大器（AUT）的输入端。图3示出PNA-X如何使用内部信号源和合路器来完成此过程。

与其它方法相比，使用VNA进行以上测量有三个优点。首先，只用一台测试仪器，只进行一次连接便能对全部参数进行测量：S参数、增益压缩、输出谐波、IMD等等。其次，与使用频谱分析仪相比，用功率计对VNA进行校准之后，测量精度更高。最后，如果使用一台频谱分析仪和两个独立的信号源进行同样的测试，完成测试需要花几分钟的时间，但使用PNA-X只需0.6秒。

相位与驱动的关系是用PNA-X很容易完成的另一种常见的双信号源测试。这个测试参数表征的是当在相邻通道或带外存在大信号时，放大器处理小信号的能力。测试的方法是把不同频率的一个大信号和一个小信号合在一起然后送至被测放大器（AUT），然后在改变大信号的功率时（使用功率扫描），测量小信号的S21相位。

另一种使用双信号源技术、在建立晶体管和放大器非线性行为模型时会用到的参数是“热态S参数”（准确地说是“放大器工作状态下的S参数-译者注）”，这种测试方法用来表征在某一给定频率下，当存在一个比较大的偏离于S参数测试信号的另外一个输入信号，并且被测放大器的输出因为这个大信号的存在而产生压缩时，放大器小信号S参数的特性。在进行热态S参数测试时，一定要十分小心，不要让被测放大器输出的“热信号”超出了矢量网络分析仪测试接收机的损坏电平。测量平衡元件     平衡电路既能降低对电磁干扰的敏感度和又能降低电磁干扰的产生。平衡元件可以是在三个射频端口的平衡-单端器件或有四个端口的平衡-平衡器件。用四端口VNA很容易对这些元件进行测试，可以测量差模响应和共模响应以及模式变换项。

这些测试可以用单端激励或真实模式激励来完成。单端法是每次只测试一个DUT端口（只需要一个射频源）并对差模响应和共模响应以及交叉模式特性进行数学计算。这是最快且精确的技术，条件是外加功率电平应使AUT保持在线性或适度压缩的工作区。

使用PNA-X进行混频器和变频器测量的设置非常简单。为了测试端口匹配和变频损耗或变频增益，DUT的输入端、输出端和LO端口分别与PNA-X的端口1、端口2和端口3相连。增加参考混频器能对混频器或变频器的相位或群延迟进行测试。第二个信号源的两个输出可用于驱动参考混频器和DUT混频器（图6）。结论     基于VNA的测试系统为测量无线通信和航空/国防系统中所使用的射频和微波元件提供了动力。与传统VNA相比，Agilent PNA-X微波网络分析仪的先进体系结构具有更大的灵活性，使工程师们可以通过一次连接便能测量各种各样的高性能尖端元件。PNA-X内最主要的增加项是第二个信号源和内部宽带信号合路器，从而简化了放大器、混频器和变频器的测量。除S参数、压缩和谐波的传统单信号源测量之外，两个信号源还可用于IMD、相位随驱动的变化、热态S参数和真实激励模式的测试。PNA-X端口上信号源的高功率输出、低谐波和宽功率扫描范围的属性完全适应当前器件的测试要求。

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