基于安捷倫VNA網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)長延時(shí)器件的測(cè)量

來源：電子工程世界 | 孫現(xiàn)福 馬玉培等

　　1. 光纖長延時(shí)器件的特點(diǎn)與應(yīng)用

　　光纖通信在數(shù)字通信領(lǐng)域已得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，且得到了快速的發(fā)展。由于光纖通訊具有帶寬寬、損耗低、抗干擾、保密性好、重量輕、性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)，近年來通過光纖傳輸模擬信號(hào)特別是微波射頻信號(hào)在國際上研究十分活躍。

　　在電子學(xué)系統(tǒng)中，常常需要對(duì)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)進(jìn)行一系列處理，例如進(jìn)行脈沖編碼、解碼、濾波、進(jìn)行相關(guān)卷積運(yùn)算及作A/D變換等。過去常用的方法除電子學(xué)方法外，還應(yīng)用了聲表面波電荷耦合器件（SAW CCD）以及同軸電纜等，但是隨著信號(hào)工作頻率與帶寬的提高，特別是在微波頻段，這些方法就顯得無能為力了。由光纖及其相應(yīng)的光電子器件構(gòu)成的光纖延遲線不僅能完成上述信號(hào)處理功能，而且在某些方面比新發(fā)展的靜磁波與超導(dǎo)延遲線還優(yōu)越。此外，光纖除可以用作信息傳輸與傳感之外，還有一個(gè)很重要的應(yīng)用就是進(jìn)行頻域和時(shí)域的信號(hào)處理，其中，最典型的應(yīng)用是將光纖作為延遲線。

　　微波光纖延遲線主要用于傳輸微波模擬信號(hào)，該系統(tǒng)可以用于相控陣?yán)走_(dá)主倉和分倉之間，多基地雷達(dá)之間，艦艇、飛機(jī)、操作室和炮火控制臺(tái)的模擬信號(hào)傳輸。在電子系統(tǒng)中，采用光纖傳輸微波模擬信號(hào)，可以使

　　2. 網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　要想獲取高精度的測(cè)量結(jié)果，必須非常清楚地理解網(wǎng)絡(luò)分析儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。安捷倫矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

　　前向測(cè)量時(shí)，B為測(cè)試接收機(jī)，A為反射接收機(jī)，R1為參考接收機(jī)；反向測(cè)量時(shí)，A為測(cè)試接收機(jī)，B為反射接收機(jī)，R2為參考接收機(jī)。

　　四個(gè)S參數(shù)定義如下：

　　前向：S11=A/R1  S21=B/R1    反向：S22=B/R2   S12=A/R2

　　對(duì)于長延時(shí)器件常常需要測(cè)量其衰減和電延時(shí)，電延時(shí)是相位相關(guān)的，即測(cè)量S21的幅度信息和相位信息，因此我們只需要關(guān)心B接收機(jī)和R1接收機(jī)。

　　3. 長延時(shí)器件S21的幅度測(cè)量時(shí)問題分析以及解決方案

　　長延時(shí)器件測(cè)量連接如圖2所示：

　　當(dāng)測(cè)量S21的幅度時(shí)，幅度相應(yīng)看起來非常低，甚至?xí)�有一些跳變。此時(shí)，如果你增加掃描時(shí)間，你會(huì)發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果會(huì)變得準(zhǔn)確一些。很顯然，問題是由于網(wǎng)絡(luò)分析儀掃描速度太快導(dǎo)致，但是為什么快的掃描速度會(huì)引起較差的測(cè)試結(jié)果？

　　我們測(cè)量長延時(shí)器件的S21時(shí)，VNA的掃描類型是線性頻率掃描，也就是頻率隨著時(shí)間掃描，因此被測(cè)件(DUT)的時(shí)延會(huì)引起輸出頻率對(duì)輸入頻率有一個(gè)頻率偏移，頻率偏移是由VNA的掃描速率和DUT的時(shí)延共同決定：

　　由圖2可以看出，DUT的輸出信號(hào)到達(dá)B接收機(jī)，依據(jù)VNA的工作原理，B接收機(jī)被調(diào)諧到DUT輸入信號(hào)的頻率，因此DUT輸出信號(hào)的頻率與B接收機(jī)的工作頻率相差Fshift。最終導(dǎo)致接收機(jī)的中頻信號(hào)并不是在中頻濾波器的中心位置，濾波器的裙邊會(huì)對(duì)DUT的輸出信號(hào)有一些衰減。因此，掃描速率越快，頻率偏移越大，S21的幅度下降越嚴(yán)重。如果掃描頻率跨越幾個(gè)VNA頻帶，S21幅度可能會(huì)有跳變現(xiàn)象，因此VNA需要在不同的頻帶內(nèi)設(shè)置不同的掃描速率，但是對(duì)于每個(gè)頻帶可以設(shè)置相同的較慢的掃描速率。

　　當(dāng)你測(cè)量長延時(shí)器件的S21幅度時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果不正確，建議幾種如下解決方案

　　A. 降低VNA的掃描速度，直到S21幅度穩(wěn)定。

　　B. 使用“Stepped Sweep”步進(jìn)掃描模式，設(shè)置每個(gè)頻點(diǎn)的駐留時(shí)間。

　　C. 在參考通道，增加一個(gè)足夠長的電纜，讓這個(gè)電纜來匹配DUT的時(shí)延，但是這個(gè)方案會(huì)給校準(zhǔn)帶來一些麻煩。

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