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微波網絡分析儀VNA原理詳解:電磁波測量基礎
來源: 時間:2024-08-21 10:41:51 瀏覽:2874次

微波網絡分析儀VNA原理詳解:電磁波測量基礎

 

微波網絡分析儀(Vector Network Analyzer,簡稱VNA)是一種用于測試和測量微波頻段元件和網絡特性的電子測試設備。

一、電磁波

電磁波是由電場和磁場相互垂直并相互依賴振蕩傳播的波動現象,在微波頻段,電磁波的頻率范圍大約在1 GHz300 GHz之間;微波元件和網絡的特性測量,本質上是對電磁波的反射、傳輸、衰減和相位變化的量化分析。

二、工作原理

VNA的核心功能是測量微波元件的S參數(散射參數),這些參數全面描述了網絡在微波頻段的性能S參數包括S11(反射系數)、S21(傳輸系數)等,它們分別表示輸入和輸出端口處的反射和傳輸特性。

1. 雙端口網絡測量VNA通常采用雙端口網絡進行測量;測量時,一個端口作為激勵源,另一個端口作為響應接收器。

2. 頻率掃描VNA通過內置的信號源發出連續變化的頻率信號,這個信號通過待測網絡(DUT),然后由接收器捕獲反射和傳輸的信號。

3. 矢量分析VNA不僅測量信號的幅度,還測量信號的相位,因此稱為“矢量”網絡分析儀通過矢量分析,可以準確地計算出S參數。

三、測量過程

a. 激勵源VNA內置的信號源產生一個已知頻率和幅度的信號,該信號通過一個定向耦合器部分地發送到待測件的一個端口。

b. 反射和傳輸測量反射測量:信號源發出的部分信號被待測件的輸入端口反射回來,通過定向耦合器被VNA的接收路徑捕獲,用于計算S11

傳輸測量:信號通過待測件后,從另一個端口輸出,這部分信號同樣通過另一個定向耦合器被接收器捕獲,用于計算S21

c. 信號處理接收到的信號經過放大、濾波和下變頻處理,轉換成基帶信號,然后通過數字信號處理(DSP)技術進行進一步分析。

d. S參數計算DSP單元根據接收到的信號的幅度和相位信息,計算出S參數這些參數隨后被顯示在VNA的屏幕上,或者存儲起來以供后續分析。

四、關鍵技術和性能指標

1. 精度和穩定性VNA的精度和穩定性取決于其內部校準的準確性通常,VNA會使用開路、短路和負載等校準標準件進行校準,以確保測量的準確性。

2. 動態范圍動態范圍是指VNA能夠同時測量非常小的反射系數(如-60 dB)和非常大的傳輸系數(如0 dB)的能力;一個高的動態范圍意味著更好的測量分辨率。

3. 系統動態系統動態是指VNA在整個頻率范圍內保持穩定測量性能的能力;這包括線性度、相位穩定性等。

五、應用

VNA廣泛應用于微波電路、天線、濾波器、傳輸線等的設計和制造過程中;它們對于確保微波系統的性能至關重要。

 

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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