一、矢量网络分析仪是什么

　　矢量网络分析仪是一款高性能、大动态范围、低噪声的矢量网络分析仪。频率范围涵盖整个移动通信频段，全双端口S参数测量，测量精度高，测试稳定性好，测量速度快。

　　用途：可广泛应用于移动通信、军工、半导体、广播电视、科研教育等领域射频器件、组件的研发和生产测试。

　　高度的集成化、数字化和自动化再配合以高分辨率的频率合成器，使快速的测量和应用成为可能。可以将测量的结果通过仪器的多种输出配置和存储记忆系统打印成图表或与计算机连接组成自动的测试与管理系统，而操作者存储在仪器内部的测量波形可以随时调出以便进行对比测量

　　二、矢量网络分析仪的组成

　　

矢量网络分析仪的组成

　　上图所示为典型的双端口矢量网络分析仪内部组成框图， 网络分析仪包含以下四个部分：

　　1、 信号源： 提供被测器件激励输入信号;

　　2、信号分离装置： 含功分器和定向耦合器件，分别完成对被测器件输入和反射信号提取;

　　3、接收机： (R1、 R2、 A、 B)对被测器件的反射、传输和输入信号进行测试、比较和分析;

　　4、处理显示单元： 完成对测试结果进行处理和显示。

　　2.1 信号源

　　信号源提供被测器件的激励信号，由于网络分析仪要测试被测器件传输、 反射特性与工作频率和功率的关系。 所以，网络分析仪内信号源需具备频率扫描和功率扫描功能。

　　被测器件通过传输和反射对激励波作出响应，被测器件的频率响应可以通过信号源扫频来获取，由于测试结构需要考虑多种不同的信号源参数对系统造成的影响，故一般我们采用合成扫频信号源。

　　当扫描的频率范围设置为零( Span=0Hz) 时， 网络分析仪输出信号为点频 CW 信号。

　　

 

　　网络分析仪的输出功率控制依靠 ALC( AutomaTIc Level Control 自动电平控制) 和衰减器两个部分完成， ALC 保证输入信号功率的稳定和功率扫描控制，由于 ALC 控制范围有限，因此需要衰减器完成大范围功率。

　　2.2 信号分离装置

　　网络分析仪内部功分器和定向耦合器分别完成对被测件输入信号和反射信号的提取。这两部分统称为信号分离装置， 这部分硬件也通常被测试为“ 测试座” ，在一些特殊测试场合(大功率测试等)可不使用网络分析仪表一体化的内置测试座，而使用外置测试座设备。

　　网络分析仪内部功分器将信号源的输出功率分配给两个参考接收机 R1、 R2 以及作为两个端口的输入信号。而定向耦合器直接连接到测试端口上，用于提取反射信号，进行反射特性的测量。

　　

 

　　定向耦合器的方向性( DirecTIvity)，用来反映定向耦合器分离两个相反传输方向信号的能力。

　　方向性的计算如下式所示。

矢量网络分析仪方向性的计算式

　　方向性( dB) =隔离度( dB) - 耦合系数( dB) - 衰减( dB)

　

 

　　2.3 接收机

　　接收机完成对参考信号、 反射信号、 传输信号的幅度和相位参数的测试分析。

　　接收机性能影响了网络分析仪的测试精度、 动态范围和测试速度。 为了具有良好的测试灵敏度和动态范围，采用调谐接收机， 还能抑制谐波和寄生信号。

　　

 

　　上图为调谐接收机工作原理图，调谐接收机使用一个本振信号( LO)去混频射频信号，得到一个较为低频的中频信号( IF) 。中频信号被带通滤波后，可以使接收机带宽变窄且能显著提高灵敏度及动态范围。最后网分使用 ADC(模数转换)和 DSP(数字信号处理)从中频信号中提取幅度与相位信息。调谐接收机普遍用于矢量网络分析仪以及频谱分析仪。

　　动态范围 = 最大接收功率 - 接收噪声电平

　　如下图所示，左右两图的最大接收功率一致，都在 0dB 附近。但左图的接收噪声电平小于-120dB，而右图的噪声电平为-90dB 左右，因此左图的动态范围大于 120dB，而右图的动态范围仅为90dB 左右。

　　

​图2-1 网络分析仪接收机带宽对测试动态范围的影响

　　图2-1 网络分析仪接收机带宽对测试动态范围的影响

　　接收机扫频测试过程通过锁相环保证与激励源的频率同步扫描， 4 个通道接收机射频处理和基带处理的同步控制，保持相位相参关系。

　　2.4 处理显示单元

　　网络分析仪的显示处理部分完成对测试结果的处理并按照需要的方式显示测试结果。 显示功能很强大并且灵活，如对测试结果进行合格判断、 极限判断( limit line) 、 标识测试结果( marker) 、 文件处理(归一化、储存读取等) 、 内置 VBA 编程等功能测试数据的处理(嵌入处理、 去嵌入处理、差分参数转换、 阻抗转换、 时域转换等) 等。

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