網(wǎng)絡(luò)分析儀測天線S參數(shù)應(yīng)用實例

1 概述

在微波探測系統(tǒng)中，通常天線都是系統(tǒng)自動控制環(huán)路的閉環(huán)點。天線作為一個收/發(fā)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣，將直接影響到全系統(tǒng)的檢測能力和探測精度。在實際使用中，對天線的電特性參數(shù)及組成部分 的各種微波裝置（如高頻電纜等）的散射參數(shù)，例如天線的匹配特性、天線阻抗、微波裝置的反射特性和傳輸特性參數(shù)等都要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測。而要準(zhǔn)確的對天線及其組成部分微波裝置的參數(shù)進(jìn)行測試，采用網(wǎng)絡(luò)分析儀無疑是最佳的途徑。由于篇幅有限，本文只探討網(wǎng)絡(luò)分析儀在天線S參數(shù)測試方面的應(yīng)用情況。

2. 天線S參數(shù)測試系統(tǒng)的設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)分析儀是用來刻劃有源和無源器件各種特性的，這些器件可以是單端口的，也可以是雙端口或多端口的。網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測量每個端口的輸入特性及一個端口到另一個端口的傳輸特性。

網(wǎng)絡(luò)分析儀，不管是標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀還是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測量電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時都依賴二極管檢波技術(shù)（寬帶）或超外差接收技術(shù)（窄帶）。窄帶檢測適合于相位測量和評估頻率抑制器件如濾波器等。寬帶檢測更適合于測量頻率轉(zhuǎn)換器件如調(diào)諧器等的特性，特別是那些具有內(nèi)部本振的器件。

相對于二極管檢波，利用調(diào)諧接收機(jī)可以提供測量時的高接收靈敏度和寬動態(tài)范圍，同時具有較好的諧波和寄生信號的抑制功能。但帶寬只有幾KHz的數(shù)量級。

本文應(yīng)用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀兩種設(shè)備，分別設(shè)計了兩種天線S參數(shù)的測試系統(tǒng)。

2.1 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試系統(tǒng)的設(shè)計

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是功能最強大的一種網(wǎng)絡(luò)分析儀，可以測量的頻率范圍為：5Hz－110GHz。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測量電網(wǎng)絡(luò)完整的幅值特性和相位特性，包括：S-參數(shù)的幅值和相位、駐波比（ SWR）、 插入損耗、衰減、 群延遲、 回波損耗、 反射系數(shù)和增益壓縮。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀一般由合成掃頻信號源、兩個測試端口（含信號分離部件）、多通道、相位相干、高接收靈敏度的調(diào)諧接收機(jī)組成。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一種高集成度的測量儀器，所需的外部配置較少，主要是各種校準(zhǔn)器，包括開路器、短路器、匹配負(fù)載、轉(zhuǎn)接電纜以及連接被測件所需的轉(zhuǎn)換裝置。

安立公司生產(chǎn)的37300系列微波一體化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀將合成掃頻信號源、鎖相接收機(jī)和S參數(shù)測試裝置有機(jī)地結(jié)合在一臺儀器中，具有兩個測試端口、四個接收通道。不僅可以快速、精確地測量被測件S參數(shù)的幅度、相位和群延遲特性，還可測量微波器件的絕對輸出功率。

2.1.1 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的組成

該測試系統(tǒng)由一臺37347D矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及其相關(guān)的校準(zhǔn)組件構(gòu)成。主要包括：

a) 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 37347D

b) 校準(zhǔn)箱 3650

開路器

短路器

3.5mm同軸校準(zhǔn)件

2cm波導(dǎo)校準(zhǔn)件

c) 時域功能 3700/A

d)下擴(kuò)頻 SM6164

e) 穩(wěn)相電纜： 3671a50－1

f) 各種轉(zhuǎn)換器\

g) 測試中必須的非標(biāo)零件

過渡波導(dǎo)

波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器

專用波導(dǎo)負(fù)載Ⅰ

專用波導(dǎo)負(fù)載Ⅱ

專用波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換Ⅰ

專用波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換Ⅱ

h) 產(chǎn)品支架

i) 吸波材料及支架

j) 打印機(jī)。

2.1.2 測試系統(tǒng)組成見圖1

測試系統(tǒng)中包含了部分非標(biāo)器件作為測量輔助設(shè)備，其作用是完成各非標(biāo)準(zhǔn)接口被測件非標(biāo)準(zhǔn)接口到標(biāo)準(zhǔn)接口的轉(zhuǎn)換，從而滿足與標(biāo)準(zhǔn)測試接口的連接。此外，還必須配置各種夾具及固定件等。為滿足天線的開場測試要求，必須配置吸波材料板和支架。

圖1 矢網(wǎng)系統(tǒng)的原理框圖

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