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

  4. 長(zhǎng)延時(shí)器件的電延時(shí)測(cè)量問(wèn)題分析與解決方案

  很多工程師都知道安捷輪的VNA網(wǎng)絡(luò)分析儀具有群時(shí)延的測(cè)量功能,但是很少有人能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出長(zhǎng)延時(shí)器件的電子延時(shí),甚至有時(shí)候測(cè)量的群時(shí)延為負(fù)值。針對(duì)這一問(wèn)題,作者向大家提供三種測(cè)試方案

  A. 電子延時(shí)補(bǔ)償?shù)刃Х?/STRONG>

  首先,設(shè)置S21的顯示格式為Unwrapped Phase,然后調(diào)整VNA的Electric Delay進(jìn)行補(bǔ)償,直到S21的相位軌跡曲線變得非常平坦。調(diào)整時(shí),請(qǐng)注意當(dāng)曲線的斜率為正值時(shí),說(shuō)明過(guò)補(bǔ)償。最終的補(bǔ)償值為被測(cè)器件的電子延時(shí)長(zhǎng)度。

  B. 群時(shí)延法

  群時(shí)延的定義如下:

群時(shí)延

  圖3所示的Average Delay代表DUT的電子長(zhǎng)度或電延時(shí),Group Delay Ripple代表DUT的相位失真。群時(shí)延計(jì)算的前提條件是要保證任意兩點(diǎn)之間的相位差小于180度,否則出現(xiàn)相位反轉(zhuǎn),相位反轉(zhuǎn)的典型現(xiàn)象是群時(shí)延為負(fù)值。避免兩點(diǎn)之間相位反轉(zhuǎn),須保證以下不等式成立:

ΔΦ = -360*Δf*t0<180°
Δf =測(cè)量帶寬/(掃描點(diǎn)數(shù)-1)
t0 為被測(cè)件的電子長(zhǎng)度

  針對(duì)長(zhǎng)延時(shí)器件,要想滿足以上不等式,需要增加掃描點(diǎn)數(shù)和減少掃描帶寬。測(cè)量時(shí),設(shè)置S21的顯示格式為Group Delay,圖4給出群時(shí)延方法的測(cè)量結(jié)果,DUT的平均群時(shí)延為247.776微秒。

群時(shí)延方法的測(cè)量結(jié)果

  C. 電延時(shí)補(bǔ)償?shù)刃Хㄅc群時(shí)延法相結(jié)合

  這種方法結(jié)合電子延時(shí)補(bǔ)償?shù)刃Хㄅc群時(shí)延法,首先在VNA里設(shè)置Electric Delay為一個(gè)估計(jì)值,例如在圖4中可以估測(cè)電子延時(shí)為247.7微秒(這個(gè)值可以根據(jù)被測(cè)件的物理長(zhǎng)度,介電常數(shù)和光速大約計(jì)算出來(lái);這里也可以估算為240微秒),然后測(cè)量其群時(shí)延。測(cè)量結(jié)果如圖5所示,平均群時(shí)延為75.9納秒。如果過(guò)補(bǔ)償,會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果為負(fù)值,不過(guò)不影響最終測(cè)量結(jié)果。最終測(cè)量結(jié)果為補(bǔ)償值加上測(cè)量值,因此最終測(cè)量結(jié)果為247.7759微秒。

測(cè)量結(jié)果

  總結(jié)

  在測(cè)量長(zhǎng)延時(shí)器件時(shí),由于VNA掃描速度太快,導(dǎo)致傳輸系數(shù)S21幅度測(cè)量不準(zhǔn)確。群時(shí)延測(cè)量不準(zhǔn)確的原因是由于掃描相鄰兩點(diǎn)之間的相位差大于180度,從而導(dǎo)致相位翻轉(zhuǎn)。正確合理地設(shè)置VNA,準(zhǔn)確地測(cè)量長(zhǎng)延時(shí)器件就不會(huì)那么復(fù)雜了!微波EDA網(wǎng)

  

參考文獻(xiàn)

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3. 馬玉培,陳季文,要志紅.多延遲光纖傳輸系統(tǒng)[A].第十二屆全國(guó)化合物半導(dǎo)體材料、微波器件和光電器件學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].中國(guó):廈門(mén),2001,573.
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