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网络分析仪原理

时间:2020-01-10 点击:355次

现代网络分析仪已广泛在研发,生产中大量使用,网络分析仪被广泛地应用于分析各种不同部件,材料,电路,设备和系统。无论是在研发阶段为了优化模拟电路的设计,还是为了调试检测电子元器件,矢量网络分析仪都成为一种不可缺少的测量仪器。

在过去的十年中,矢量网络分析仪由于其较低的成本和高效的制造技术,流行度超过了标量网络分析仪。虽然网络分析理论已经存在了数十年,但是直到20世纪80年代早期台现代独立台式分析仪才诞生。在此之前,网络分析仪身形庞大复杂,由众多仪器和外部器件组合而成,且功能受限。

网络是一个被高频率使用的术语,有很多种现代的定义。就网络分析而言,网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配,大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时,总会有一部分信号被反射,而另一部分被传输。

 

这就好比光源发出的光射向某种光学器件,例如透镜。其中,透镜就类似于一个电子网络。根据透镜的属性,一部分光将反射回光源,而另一部分光被传输过去。根据能量守恒定律,被反射的信号和传输信号的能量总和等于原信号或入射信号的能量。在这个例子中,由于热量产生的损耗通常是微不足道的,所以忽略不计。

我们可以定义参数反射系数(G),它是一个包含幅值和相位的矢量,代表被反射的光占总(入射)光的比例。同样,定义传输系数(T)代表传输的光占入射光的矢量比。

通过反射系数和传输系数,你可以更深入地了解被测器件(DUT)的性能。回顾光的类比,如果DUT是一面镜子,你会希望得到高反射系数。如果DUT是一个镜头,你会希望得到高传输系数。而太阳镜可能同时具有反射和透射特性。

电子网络的测量方式与测量光器件的方式类似。网络分析仪产生一个正弦信号,通常是一个扫频信号。DUT响应时,会传输并且反射入射信号。传输和反射信号的强度通常随着入射信号的频率发生变化。

DUT对于入射信号的响应是DUT性能以及系统特性阻抗不连续性的表征。例如,带通滤波器的带外具有很高的反射系数,带内则具有较高的传输系数。如果DUT略微偏离特性阻抗则会造成阻抗失配,产生额外的非期望响应信号。我们的目标是建立一个精确的测量方法,测量DUT响应,同时大限度的减少或消除不确定性。

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