第五篇 矢量网络分析仪 VNA测“反射和传输”30. VNA 为什么叫“矢量”网络分析仪VNA Vector Network Analyzer。它不只测信号有多大还测相位因此结果是“矢量/复数”。它内部有扫频源、定向耦合器或桥路、参考接收机和测量接收机。源发出已知信号接收机分别测入射波、反射波和传输波。31. S 参数完整解释在高频下直接测电压和电流很困难工程上用行波描述a 表示进入端口的入射波b 表示离开端口的波。Sij 的下标可以读成“从 j 端口激励在 i 端口观察”。参数读法白话含义常见业务S11端口 1 激励端口 1 观察输入端反射多少天线驻波、滤波器输入匹配S21端口 1 激励端口 2 观察正向通过多少线缆损耗、滤波器插损、放大器增益S22端口 2 激励端口 2 观察输出端反射多少放大器输出匹配S12端口 2 激励端口 1 观察反向通过多少隔离度、反向耦合S11 b1 / a1S21 b2 / a1比值包含幅度和相位常用 dB、相位、史密斯圆图等格式显示。S21 数值物理意义0 dB理想无损通过−1 dB约有 1 dB 插入损耗−30 dB强抑制/隔离20 dB有源器件提供约 20 dB 增益32. VNA 校准SOLT、TRL 与参考面图 5-2 校准后的结果尽量只代表 DUTVNA 自身有方向性误差、源/负载匹配误差、接收机频响、线缆损耗和相位延迟。校准通过测量已知标准件建立误差模型并修正。方法标准件/条件适合场景注意SOLTShort、Open、Load、Thru同轴接口、通用实验室标准件定义和连接质量决定准确度ECal电子校准模块快速、重复性好、生产测试需要覆盖频率和连接器类型TRLThru、Reflect、Line夹具、晶圆、微带等非同轴环境设计和频段要求更复杂Response/Normalize直通归一化只关心传输幅度的快速相对测试不能完整修正反射和匹配误差校准失效的典型原因校准后移动/弯折高频线缆、连接器重新拧紧、温度变化、频率/功率超出校准范围、校准件端面污染。精密测量时要像保护量块一样保护校准件和参考面。33. IFBWVNA 里的“分辨率带宽亲戚”IFBW Intermediate Frequency Bandwidth中频带宽。VNA 接收机在每个频点用中频滤波器测量幅度和相位。IFBW 越窄进入的噪声越少迹线更平滑、动态范围更好但每个频点需要更长时间。它和频谱仪 RBW 都是“测量带宽”但目标不同RBW 用来分辨频谱IFBW 用来提高每个网络参数频点的信噪比。IFBW 变化噪声扫频时间适合场景变窄下降变长高抑制度滤波器、低损耗差异、远端串扰变宽上升变短快速调试、粗略检查、生产节拍优先34. VNA 功率、点数、平均与动态范围参数增大/减小会怎样业务权衡源功率增大接收信号变强动态范围可能改善有源 DUT 可能压缩测滤波器可适当提高测 LNA 要避免压缩点数增加频率采样更密细节更清楚时间变长窄带谐振器、天线多谐振点平均次数增加随机噪声下降时间按次数增加高抑制度、微小变化追踪IFBW 减小噪声下降扫频变慢精细测量校准/接收机动态范围决定深陷波和高隔离可测程度测 80 dB 抑制度前先做系统直连基线35. 史密斯圆图、群时延与时域门控史密斯圆图把复阻抗/反射系数放在一个圆内显示中心代表 50 Ω 完全匹配上半部偏感性下半部偏容性。群时延描述不同频率成分通过 DUT 的延迟对宽带调制失真很重要。VNA 时域功能把频率响应变换到距离/时间域可定位线缆中的连接器、断点或反射位置并用门控排除某段反射。业务场景一条 10 m 馈线回波损耗变差。仅看频域不知道问题在哪VNA 时域变换可以把反射峰映射到距离帮助判断是近端接头、某个中间连接器还是天线端故障。