Rigol RSA實時頻譜分析儀的VNA功能怎么用

這篇文章給大家介紹Rigol RSA實時頻譜分析儀的VNA功能怎么用，內(nèi)容非常詳細，感興趣的小伙伴們可以參考借鑒，希望對大家能有所幫助。

如果工程師想去測試一些微波器件的S參數(shù)，他們優(yōu)先想到的是網(wǎng)絡(luò)分析儀，筆者接觸過的矢網(wǎng)的品牌及種類也有很多種，主要還是像Keysight、Anritsu、R&S、中電41所及一些其它新興的國產(chǎn)品牌。今天主要跟大家分享的是一家國產(chǎn)儀表商Rigol通過頻譜分析儀實現(xiàn)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析模式的儀表。

通常頻譜分析儀實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析儀的功能是通過頻譜儀本身內(nèi)置TG跟蹤源，然后外接VSWR電橋來實現(xiàn)SNA即標題網(wǎng)絡(luò)分析儀的功能，Rigol的RSA N系列實時頻譜通過內(nèi)置定向耦合器的方法實現(xiàn)了單端口矢量的模式，對于一些單端口器件的測試提供了方便。

Rigol提供RSA5000和RSA3000兩種類型共五款標配VNA功能的儀表。RSA5000和3000系列實時頻譜分析儀的家族中，通過增加選件的方式可以提供包括：GPSA、RTSA、VSA（選件）、EMI（選件）、 VNA模式以廣泛的應用于企業(yè)研發(fā)、工廠生產(chǎn)、教育教學等諸多領(lǐng)域。其中后綴帶N的產(chǎn)品系列是標配VNA的選件模式的。

用戶可以通過實體按鍵的【Mode】菜單進行選擇。注意：在不同的工作模式下，前面板按鍵操作可能不同。

1、GPSA GPSA 模式采用掃頻和 FFT 兩種分析方法。GPSA 既可以完成頻域分析，也可以完成時域（零掃寬）分析。選擇掃頻測量的頻譜分析儀模式。

2、RTSA RTSA 模式提供了實時信號分析功能，可實現(xiàn)無縫捕捉復雜信號。選擇實時測量的頻譜分析儀模式。

3、VSA VSA 模式提供了標準的矢量信號分析測量功能。

4、EMI EMI 模式提供了 EMI 預兼容測量功能。

5、VNA VNA 模式提供了矢量網(wǎng)絡(luò)分析功能，可進行 S11、S21 和 DTF 的測量。在 VNA 模式下，您可通過 Meas 菜單選擇測量方式。

VNA模式可以實現(xiàn)對元器件、電路網(wǎng)絡(luò)的S11、S21以及故障點定位的測量，通過史密斯圓圖、極坐標等多種顯示更精確地表征被測件的網(wǎng)絡(luò)特性。通過【Mode】按鍵-->【VNA】即可進入網(wǎng)分模式。

VNA模式下，按鍵面板的【TG】按鍵燈常亮紅色，表示跟蹤源默認是打開的狀態(tài)，此時前面板的 【Gen Output 50Ω】端口連接器將輸出與當前掃描信號同頻率的信號，信號的功率可通過菜單設(shè)定。

VNA 模式下最多可同時顯示 4 條跡線，每條跡線用不同顏色標識：

跡線 1：黃色 

跡線 2：藍色 

跡線 3：綠色 

跡線 4：紫色

通過【Trace】按鍵可以更改每條跡線的格式。

1. 對數(shù)幅度Log Mag

跡線代表測量結(jié)果的對數(shù)幅度，單位為 dB。

2. 相位

跡線代表測量結(jié)果的相位，顯示范圍為 -180°至 +180°，單位為度（°）。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，之所以叫“矢量”，就是可以測試相位。更重要的是，可以進行校準的矢量修正，所以矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的相位測試能力是非常重要的。校準完畢后，晃動下電纜，看S21的相位是否抖動過大，大于5°@40GHz。

3. 群時延 

跡線代表 DUT 中的信號傳輸延遲，單位秒（s）。

4. 史密斯圓圖 

史密斯圓圖格式用于顯示基于 DUT 反射測量數(shù)據(jù)的阻抗。在此格式中，繪制跡線的位置與極坐標格式相同。史密斯圓圖格式允許用戶選擇以下任一種數(shù)據(jù)組作為 Marker 的顯示結(jié)果：— 線性/相位：線性幅度和相位。— 對數(shù)/相位：對數(shù)幅度和相位。— 實部/虛部：實部和虛部。— R + jX：阻抗圖。R: Resistance 電阻；X: Reactance 電抗。單位都為Ω?！?G + jB：導納圖。G: Conductance 電導；B: Susceptance 電納。單位都為 S。

5. 極坐標 跡線到極坐標原點的距離代表測量結(jié)果的幅度（線性），以與原點的位移表示幅度 （線性）、以偏離正 X 軸逆時針方向的角度表示相位。極坐標形式允許用戶選擇 以下任一種數(shù)據(jù)組作為 Marker 的顯示結(jié)果：— 線性/相位：線性幅度和相位?！?對數(shù)/相位：對數(shù)幅度和相位?！?實部/虛部：實部和虛部。

6. 線性幅度 

跡線代表測量結(jié)果的線性幅度。

7. 駐波比 

跡線代表駐波比，SWR= 1+???? 1????? ，其中 ρ 代表反射系數(shù)，單位：無

8. 實部 

跡線代表測得的復數(shù)參數(shù)的實數(shù)部分。

9. 虛部 

跡線代表測得的復數(shù)參數(shù)的虛數(shù)部分。 

10. 擴展相位 

跡線代表測量結(jié)果的相位，可以顯示+180°以上和-180°以下的相位，單位為度 （°）。 

11. 正相位 

跡線代表測量結(jié)果的相位，顯示范圍為 0° 至 +360°，單位為度（°）。 

12. 對數(shù)幅度(DTF) 跡線代表 DTF 測量下的時域?qū)?shù)幅度，單位為 dB。 

13. 線性幅度(DTF) 跡線代表 DTF 測量下的時域線性幅度。 

14. 回波損耗(DTF) 跡線代表 DTF 測量下的回波損耗，單位為 dB。

通過【Meas】按鍵可以修改S參數(shù)的設(shè)置，S11 測量時默認顯示為四窗口，窗口布局功能可用。S21 測量時默認顯示上下兩窗，窗口布局功能可用。DTF 測量時顯示上下兩窗，窗口布局功能禁用。

校準功能

通過【Meas Setup】菜單下的【校準】項提供開路、短路和負載校準。此校準方法可以有效地消除在使用該端口的反射測量中測試裝置的反射跟蹤誤差、方向性誤差和源匹配誤差。

同時在校準套用中支持自定義校準件，因為每個型號的校準件都有自己的校準參數(shù)。

包括開路、短路、負載、直通。

OPEN校準件的參數(shù)有：

C0，C1，C2，C3   +偏移長度或者時間（時間=長度/空氣中光速）

SHORT校準件的參數(shù)有：

L0，L1，L2，L3   +偏移長度或者時間

LOAD校準件的參數(shù)有：50或75 ohm

對于直通的定義Rigol用的是長度單位，這個跟Anritsu的儀表是一樣的，Keysight及41所的儀表均是用時間ps單位在定義直通。

校準完成后接負載的狀態(tài)，Smith圓圖是中心原點，表示50歐姆阻抗匹配，這樣是基本正常的。

口徑步長

口徑步長（Aperture Step width）k 決定了群時延????????所用到的口徑大小 ????????。VNA 通過離散的頻率測量 S 參數(shù)，頻率步長為?????，定義口徑步長k = ????????/?????。

群延遲????????由散射系數(shù)????11或????21的相位求微分，并由因子? 1/360°加權(quán)計算得到（以 S21 舉 例）：

其中????????表示測量口徑。群時延的測量精度取決于使用的口徑????????，其值過大會損失細節(jié)，過小會加大噪聲的影響?？趶竭x擇目前沒有統(tǒng)一的規(guī)則，只能通過經(jīng)驗來選擇適當?shù)目趶健?/p>

DTF測量

上窗口顯示傳輸損耗和距離的關(guān)系，跡線格式可以選擇線性幅度(DTF)和對數(shù)幅度(DTF)2 種格式。

下窗口顯示傳輸損耗和頻率的關(guān)系，跡線格式可以選擇線性幅度、駐波比、回波損耗(DTF) 3種格式。

Rigol目前頻譜分析儀的VNA模式雖然有一定的基本功能，但整體功能還是比較單一。諸如像校準功能中的波導校準、微帶校準、未知直通校準、接頭移除法校準都還不具備，未來的路還很長，但我相信不久的將來這些功能全都會有的。

各種校準方法總結(jié)

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