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基于安捷倫VNA網(wǎng)絡(luò)分析儀實現(xiàn)長延時器件的測量

  4. 長延時器件的電延時測量問題分析與解決方案

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

  A. 電子延時補償?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)行補償,直到S21的相位軌跡曲線變得非常平坦。調(diào)整時,請注意當(dāng)曲線的斜率為正值時,說明過補償。最終的補償值為被測器件的電子延時長度。

  B. 群時延法

  群時延的定義如下:

群時延

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

ΔΦ = -360*Δf*t0<180°
Δf =測量帶寬/(掃描點數(shù)-1)
t0 為被測件的電子長度

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

群時延方法的測量結(jié)果

  C. 電延時補償?shù)刃Хㄅc群時延法相結(jié)合

  這種方法結(jié)合電子延時補償?shù)刃Хㄅc群時延法,首先在VNA里設(shè)置Electric Delay為一個估計值,例如在圖4中可以估測電子延時為247.7微秒(這個值可以根據(jù)被測件的物理長度,介電常數(shù)和光速大約計算出來;這里也可以估算為240微秒),然后測量其群時延。測量結(jié)果如圖5所示,平均群時延為75.9納秒。如果過補償,會導(dǎo)致測量結(jié)果為負(fù)值,不過不影響最終測量結(jié)果。最終測量結(jié)果為補償值加上測量值,因此最終測量結(jié)果為247.7759微秒。

測量結(jié)果

  總結(jié)

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

  

參考文獻(xiàn)

1. Agilent PNA Series Network Analyzer Help, Agilent Technologies, Inc. 2007
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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].第十二屆全國化合物半導(dǎo)體材料、微波器件和光電器件學(xué)術(shù)會議論文集[C].中國:廈門,2001,573.
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