使用Agilent矢量網(wǎng)絡分析儀解決射頻和微波測量領域的難題

多端口測試系統(tǒng)提供更高測試速度和更高精度

多端口測試系統(tǒng)與多端口被測件間只需進行一組連接即可完成多個測量，它的測試時間與傳統(tǒng)的雙端口VNA相比具有顯著的降低。最初的多端口VNA測試系統(tǒng)只是一個位于VNA測試端口上的開關(guān)矩陣。該方法雖然操作簡單，而且經(jīng)濟高效，但無法在高頻率條件下提供現(xiàn)代化設備需要的高性能。使用基于耦合器的測試儀是一個更好的辦法，該測試儀的每個測試端口上都帶有定向耦合器。將信號發(fā)送回VNA所需的開關(guān)位于耦合器和VNA接收機之間。這些測試儀具有更佳的靈敏度和更高的穩(wěn)定性，這對于微波頻率上的測量尤其重要。

測試儀中的開關(guān)可以是電子開關(guān)也可以是機械開關(guān)。電子開關(guān)具有更高的開關(guān)速度和無限的使用壽命等優(yōu)點，但損耗較大、功率處理能力有限，而且價格昂貴，在測試端口達到12個或更多時操作更加復雜。機械端口具有最佳的射頻特性：損耗低、功率處理能力高,而且價格比電子開關(guān)低。其主要缺點在于開關(guān)觸點的使用壽命有限。高可靠性開關(guān)通常能夠使用5百萬次或更多，在大批量生產(chǎn)的應用中開關(guān)的使用壽命會縮短至1年以內(nèi)。安捷倫可以提供基于電子和機械開關(guān)的測試儀。開關(guān)的選擇依頻率范圍、端口數(shù)量和應用需求而異。許多測試儀擁有額外的開關(guān)，能夠?qū)ζ渌�元器件，例如信號合成器或噪聲系�?shù)分析儀類的測試設備，進行開關(guān)操作。這些額外的開關(guān)有助于提高整個測試系統(tǒng)的靈活性。

多端口測試系統(tǒng)的誤差校正是整個解決方案的關(guān)鍵部分�；�本的VNA校準程序校正被測路徑中的所有系統(tǒng)誤差。在多端口設備中，如果測試端口的負載匹配不在被測路徑上，將導致嚴重的測量誤差。測試端口越多，潛在的誤差就越大。出現(xiàn)的誤差總數(shù)與被測件各端口間的隔離程度有關(guān)。不管測量路徑中使用哪些端口，現(xiàn)代VNA都能夠校正所有由測試端口引起的性能下降。這種校正稱作N端口誤差校正，其中N是被測件和測試系統(tǒng)的端口數(shù)量。N端口誤差校正能提供最佳的精度，代價是掃描次數(shù)較多，測試時間較長。對于端口間隔離程度較低的設備或端口間隔離程度較高但需測量驗證的設備，需要進行N端口校正。例如功率分離器、混合器、開關(guān)和隔離器/多路復用器的組合。

新興的進行N端口誤差校正的應用是物理層結(jié)構(gòu)或數(shù)字網(wǎng)絡后面板中連接器串擾的測量，以及多芯網(wǎng)絡互連電纜間串擾的測量。例如，一對差分傳輸線就是一個基本的8端口設備。測量遠端串擾（FEXT）時，在差分線路的一端發(fā)出激勵信號，在另一端測量激勵的響應。如果在FEXT測量中沒有執(zhí)行N端口誤差校正，則FEXT測試中沒有用到的4個端口的負載匹配就會導致較大的誤差。用戶還可以對兩個相鄰的"進攻"差分線路之間的"受攻擊"差分線路進行類似的串擾測量。這些測量需要12端口系統(tǒng)和12端口誤差校正。最先進的物理層測試通常達50 GHz，有時可達67 GHz。

要縮短測量時間，多端口設備通常需要經(jīng)過若干組M端口測量的測試，其中M < N。例如，盡管移動電話的前端模塊擁有8個或更多端口，測試時通常一次只測量3個或4個端口。這是因為一個頻帶內(nèi)的元器件和另一個頻帶的元器件之間擁有充分的隔離。這時，只需執(zhí)行3端口或4端口誤差校正即可。在多端口測試系統(tǒng)中需要足夠的靈活性才能為被測件選擇合適的誤差校正水平。

總結(jié)

基于VNA的測試系統(tǒng)提供的核心測量引擎，可以測量現(xiàn)代無線通信和A/D系統(tǒng)，以及網(wǎng)絡物理層中的射頻和微波元器件。兩個內(nèi)置信號發(fā)生器在保持VNA高精度的同時，還能簡化并提高放大器、混頻器和轉(zhuǎn)換器的測量速度。測試放大器時，該信號源可以測量S參數(shù)、增益壓縮和諧波，也可以生成測量IMD所需的信號。測試混頻器和轉(zhuǎn)換器時，一個信號發(fā)生器用于生成混頻器或轉(zhuǎn)換器的輸入信號，另一個信號發(fā)生器用于提供LO信號。只需一套連接組件即可同時完成固定LO和掃描LO測量。

目前普遍使用的是4端口VNA，更高的集成水平提高了對擁有8個或更多測試端口的測試系統(tǒng)的需求。將VNA和由開關(guān)、耦合器和額外測試端口組成的外部測試儀進行組合就可以滿足這種需求。采用N端口誤差校正，能使多端口測試系統(tǒng)的精度提高到VNA用戶所期望的雙端口誤差校正的精度水平。選擇誤差校正水平可以優(yōu)化測試任意特定設備所需的總體測量精度和測試時間。

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