VNA有很多性能指標,包括:
頻率范圍:決定可測的頻率范圍
頻率分辨率:儀器可輸出的最小頻率步進,限制了所有測量的精度
測量準確度:底線,與幅度和相位的測量不確定性相關(guān)
輸出功率范圍:測試端口處的輸出功率。有的DUT對不同的輸入功率,響應不一樣。這些DUT被設(shè)計為在輸入功率范圍內(nèi)或以特定輸入功率運行。
功率分辨率:輸出功率可調(diào)的步進;更好的功率分辨率允許更準確的輸出功率設(shè)置。
輸出端口的諧波失真和非諧波雜散:測試端口出現(xiàn)的不需要的雜散信號。低失真可以提供更準確的結(jié)果,尤其是在測量 DUT 失真或諧波時。
測量速度:每個點的測量速度;當 VNA 激勵設(shè)置導致掃描時間較長時,會對總周期時間產(chǎn)生很大影響。
而步進衰減器的存在,則使得矢網(wǎng)在輸出功率范圍這一指標上表現(xiàn)優(yōu)異,使得矢網(wǎng)成為更好的矢網(wǎng)。
許多現(xiàn)代矢網(wǎng),都會在參考耦合器和測試耦合器之間,增加一個步進衰減器。
因為VNA中步進衰減器的存在,可以:
(1) 可以實現(xiàn)更大的功率輸出范圍。因為純ALC電路可提供的輸出功率范圍有限,步進衰減器使得源功率可以設(shè)置成更大的范圍。
(2) 衰減器減小了功率源匹配和比率源匹配之間的差異,從而改善輸出端口匹配。
在一般情況下,功率源匹配(power source match)和比率源匹配(ratio source match)是兩個不同的參量,而功率源匹配在常規(guī)校準的過程中,是不被表征的;比率源匹配可以在校準過程中確定。
步進衰減器把這兩個值的差異減小了衰減器衰減值的2倍。降低兩者的差異后,則可以根據(jù)比率源匹配計算源功率的誤差,這時作為正常校準過程中的一部分執(zhí)行的。
(3) 有助于在測試端口生成低噪聲信號。步進衰減器放置在參考耦合器和測試耦合器之間,另一個有吸引力的好處是與信號的噪聲水平有關(guān)。即使在測試端口需要小信號時,衰減器也允許參考通道中的大信號,這將有助于在測試端口生成低噪聲信號。
(4) 校準狀態(tài)可以在改變衰減器值的前后,基本保持有效。
步進衰減器的插損,可以很好的被補償,但是它對匹配的影響,確是無法補償?shù)摹?/p>
當步進衰減器具有一定的衰減值時,源匹配和負載匹配特性,主要由衰減器的匹配決定,而且這種情況下的匹配通常非常好。
因此,在測試過程中,如果不要求輸出最大端口功率的話,最好使用一些步進衰減器值。
因為當衰減值值大于0dB時,原始匹配通常會更好。因此,在設(shè)置一定的衰減值的情況下,進行校準,當衰減器切換到一個不同的非零值時,對校準測量的影響較小,也就是說,改變衰減器的值,對校準狀態(tài)影響不大。
但是一些老的VNA,沒有對標稱衰減器值的變化進行補償,所以,不允許在校準后,更改衰減器的值。通常來說,更改步進衰減器的值,會改變相應端口上,所有的原始誤差項。而在這些VNA中,誤差校正通常會因為步進衰減值的變化而關(guān)閉。所以,在這些矢網(wǎng)中,改變衰減器的值,會破壞原先的校準狀態(tài)。
VNA內(nèi)部對衰減值是怎么處理的?
在大多數(shù)VNA中,標稱的衰減值是已知的,參考接收機會針對衰減器值的變化有所補償。而且,ALC電路也會起作用,所以,改變衰減器的值,只會導致測試端口輸出功率值的輕微變化。標稱衰減值通常在實際衰減值的0.25~0.5dB范圍內(nèi)。
也就是說,當改變矢網(wǎng)的VNA設(shè)置時,矢網(wǎng)內(nèi)部的一系列操作,保證從端口處看到的輸出功率基本保持不變。假設(shè)衰減器的衰減量從10dB增加到15dB,那么內(nèi)部源的功率也會增加一定的值,比如也增加5dB。參考接收機位于步進衰減器之前,所以該接收機看到的信號也增加5dB。但是,由于希望參考接收機功率顯示與端口功率相同,所以其讀數(shù)也需要降低一個值,比如降低5dB。
參考資料:
https://coppermountaintech.com/what-makes-a-good-vna/
Joel P. Dunsmore HANDBOOK OF MICROWAVE COMPONENT MEASUREMENTS WITH ADVANCED VNA TECHNIQUES