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    微波网络分析仪VNA原理详解:电磁波测量基础
    来源: 时间:2024-08-21 10:41:51 浏览:1284次

    微波网络分析仪VNA原理详解:电磁波测量基础

     

    微波网络分析仪(Vector Network Analyzer,简称VNA)是一种用于测试和测量微波频段元件和网络特性的电子测试设备。

    一、电磁波

    电磁波是由电场和磁场相互垂直并相互依赖振荡传播的波动现象,在微波频段,电磁波的频率范围大约在1 GHz300 GHz之间;微波元件和网络的特性测量,本质上是对电磁波的反射、传输、衰减和相位变化的量化分析。

    二、工作原理

    VNA的核心功能是测量微波元件的S参数(散射参数),这些参数全面描述了网络在微波频段的性能S参数包括S11(反射系数)、S21(传输系数)等,它们分别表示输入和输出端口处的反射和传输特性。

    1. 双端口网络测量VNA通常采用双端口网络进行测量;测量时,一个端口作为激励源,另一个端口作为响应接收器。

    2. 频率扫描VNA通过内置的信号源发出连续变化的频率信号,这个信号通过待测网络(DUT),然后由接收器捕获反射和传输的信号。

    3. 矢量分析VNA不仅测量信号的幅度,还测量信号的相位,因此称为“矢量”网络分析仪通过矢量分析,可以准确地计算出S参数。

    三、测量过程

    a. 激励源VNA内置的信号源产生一个已知频率和幅度的信号,该信号通过一个定向耦合器部分地发送到待测件的一个端口。

    b. 反射和传输测量反射测量:信号源发出的部分信号被待测件的输入端口反射回来,通过定向耦合器被VNA的接收路径捕获,用于计算S11

    传输测量:信号通过待测件后,从另一个端口输出,这部分信号同样通过另一个定向耦合器被接收器捕获,用于计算S21

    c. 信号处理接收到的信号经过放大、滤波和下变频处理,转换成基带信号,然后通过数字信号处理(DSP)技术进行进一步分析。

    d. S参数计算DSP单元根据接收到的信号的幅度和相位信息,计算出S参数这些参数随后被显示在VNA的屏幕上,或者存储起来以供后续分析。

    四、关键技术和性能指标

    1. 精度和稳定性VNA的精度和稳定性取决于其内部校准的准确性通常,VNA会使用开路、短路和负载等校准标准件进行校准,以确保测量的准确性。

    2. 动态范围动态范围是指VNA能够同时测量非常小的反射系数(如-60 dB)和非常大的传输系数(如0 dB)的能力;一个高的动态范围意味着更好的测量分辨率。

    3. 系统动态系统动态是指VNA在整个频率范围内保持稳定测量性能的能力;这包括线性度、相位稳定性等。

    五、应用

    VNA广泛应用于微波电路、天线、滤波器、传输线等的设计和制造过程中;它们对于确保微波系统的性能至关重要。

     

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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