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采用安捷伦PNA-X系列网络分析仪对脉冲S参数进行测量

来源:未知 发布时间:2024-02-27 17:19

  矢量网络分析仪(VNA)的散射参数测量常采用给待测设备(DUT)加上连续波(CW)激励来进行。然而,在有些情况下,可能需要使用脉冲激励S参数测量。例如,CW测量中的热累积可能会损伤没有热耦合的DUT(如功率晶体管),而用脉冲测量就可以安全地测量到其特性。适当地选择脉冲激励的占空比,可将这些测量的平均功率保持在低水平下,避免过热现象的发生。另一个例子是测量可能在脉冲或突发信号下正常工作的DUT,如在雷达系统和很多数字调制通信系统中就有。脉冲S参数测量依靠能产生并能精确测量脉冲正弦信号的VNA。

  借助某些数学分析可形象化观察脉冲信号谱。方程1描述了一种时域脉冲信号。对脉冲宽度为PW的信号,脉冲信号的视觉表现首先构成矩形窗口[rect(t)]。

  然后构成一个Shah函数,此函数由一周期脉冲串组成,间隔为1/PRF,这里PRF为脉冲重复频率。这也可以看作间隔等于脉冲周期的脉冲。窗口形式的信号随后与shah函数卷积分,产生一个与此脉冲信号时间相关的周期脉冲串。

  方程2给出了时域脉冲信号的傅立叶变换,它说明脉冲信号的频谱是一正弦函数的采样,采样点数(得到的信号)等于PRF。

  图1a为一个信号脉冲谱的例子,信号的PRF为1.69kHz,脉冲宽度为7μs。图1b为相同的脉冲谱在基本频率处受到脉冲激发(曲线的中心)处的放大图。注意:该谱有多个离基频为nPRF的成分。此基频包含有测量信息。PRF频是基频受到激发的伪成分。另外还值得注意的是,靠近基频的谱分量的幅度相对要大。

  安捷伦公司的Agilent PNA-X系列VNA能够提供脉冲激励,并可精确测量脉冲响应。此高度集成的S参数测量系统(见图2a)的内部信号布线b),能产生并分析CW和脉冲激励响应。内部测试信号发生器由内部源调制,产生10MHz~26.5GHz频率的激励脉冲。

  采用一种集成脉冲发生器产生脉冲测量时序,这种集成脉冲发生器有4个主输出通道,每个通道的延迟和宽度都是独立的。可以在PNA-X内部对输出通道进行连接,以驱动调制器和采样电路,和/或在外部连接以驱动外设。脉冲发生器的定时建立在60MHz时钟基础上,因而时间分辨率为16.7ns。因为这些脉冲发生器的测量通道相互独立,每个通道都能有独立的脉冲发生器设定。这样,就可以同时测量并在单独一个显示器上显示多种测量结果,包括脉冲成形、脉冲内取点、增益压缩。PNA-X接收器专为CW和脉冲信号设计,使其有最佳灵敏度。

  PNA-X VNA能以宽带和窄带模式进行脉冲测量,两种模式各有优缺点。现代VNA(如PNA-X)两种检波模式都有,操作者可以灵活选择测量,使其适合DUT的特性。

  宽带检波适合多数脉冲RF谱落在VNA的接收器带宽范围内这种情况,可用模拟电路或数字信号处理(DSP)技术实现。对于宽带检波,VNA的各接收检波器与脉冲流同步,仅在脉冲处于“开”状态时,才进行数据采集。因为这一方法包含一个同步到PRF的脉冲触发器,用以触发分析仪,所以常常称作同步采集模式(图3)。这种模式下的时间分辨率是接收器检波带宽的函数。确定近似时间分辨率的一个好方法是使用带宽的倒数,即1/BW。

  宽带模式的优点是,对于低占空比脉冲,动态范围没有损失,信噪比(SNR)随占空比的变化相对固定。其缺点是可测量脉冲宽度的限值要低。随着信号脉冲宽度越来越窄,谱能量传播的带宽更宽。当落在接收器带宽之外的脉冲的功率足够大时,接收器无法继续正常检测脉冲。在时域范围来看,接收器不能再检测短于接收器上升时间的脉冲。要测量更短的脉冲,必须采用更宽的检波带宽。随着接收器带宽的增加,噪声量也随之提高,降低了测量的动态范围。

  PNA-X VNA提供的宽带模式检波带宽可宽至5MHz,这样就具有约250ns的时间分辨率(能精确测量的最小脉冲宽度)。在宽带模式下配置PNA-X很简单。可将脉冲发生器配置为不仅触发内部源调制,而且也可内部触发测量,以便数据采集与进来的RF脉冲同步(不需要外部触发线缆)。于是,PNA-X可配置为脉冲内取点、脉冲成形、或者脉冲-脉冲测量都在一个显示器上显示。

  在窄带检波模式中,脉冲宽度通常比数字化并获取一个分立的数据点所需要的最短时间要小得多(见图4)。有了这个技术,除中心频率成分外的所有脉冲谱都可以通过滤波除去,此中心频率成分代表RF载波频率。滤波后,脉冲RF信号表现为正弦或CW信号。采用窄带检波,分析仪取样与进来的脉冲不同步(因此不需要同步测量触发),所以此技术也称作异步采集模式。因为与接收器IF带宽相比,这种方法的PRF要高,所以也称作“高PRF”模式。

  安捷伦公司开发出了一种新颖的在IF带宽基础上实现窄带检波的方法,这种IF带宽比窄带模式下正常使用的带宽更宽。这种独特的方法称作“谱归零”(图5)。在此有效的检波模式方法中,在脉冲信号的PRF基础上产生一个“相匹配的”数字滤波器。此技术可让用户牺牲动态范围以换取速度,与用传统滤波来完成的脉冲测量相比,速度几乎总是更高。

  由于滤除了谱成分,窄带检波的优点是没有窄脉冲宽度限制,缺点是测量动态范围是占空比的函数。随着占空比的减小(即两脉冲之间的时间更长),平均功率减少,使信噪比(SNR)降低。这样会导致测量动态范围随占空比的减小而减小。这一效应称为“脉冲减敏现象”。在前几代脉冲VNA中,动态范围(单位为dB)的降低量可表示为20log(占空比)。通过增加新型的先进的脉冲检波方案,PNAX大大改善了接收器脉冲减敏现象。

  PNA-X采用了新的硬件和软件技术/算法,大大改善了这种局限性,这种技术/算法可充分减小20log(占空比)的脉冲减敏。两个主要进步是增强的硬件选通和软件选通。为改进PNA-X的时间分辨率,在IF路径上加入了选通开关(图6)。选通开关接收其中一个脉冲发生器输出通道的时序,此输出通道设置脉冲周期、宽度和延迟。选通开关的宽度提供脉冲内取点及脉冲成形测量的时间分辨率。

  IF路径的噪声指数常由上游接收器级决定。在IF选通之前,给来自上游接收器路径的信号提供尽可能大的增益,可改善IF。设置的水平要使选通开关不压缩,峰值脉冲包络能量可相对无改变地通过。选通开关然后用于时间区分(时间分辨率)。由于占空比随选通开关重复率和宽度而变化,所以噪声功率(单位为dB)以10log(占空比)降低,脉冲谱的中心频率成分以20log(占空比)降低。总结果是动态范围减小近10log(占空比),而非以前VNA实现方案的20log(占空比)。

  在不想要的脉冲谱和附加噪声到达下游放大器和数字转换器之前,使用晶体滤波器将其去除。注意:除去这些脉冲谱成分可减小峰值包络响应,因此可防止下游压缩,同时降低系统噪声。在以前的硬件选通中,选通开关后的噪声指数并没有比选通开关前的好多少,所以选通噪声不会使数字化噪声功率下降。这样会导致无噪声功率选通(噪声功率不随选通改变),使动态范围以函数20log(占空比)变化。谱归零匹配滤波器随后被用于数字数据,以除去感兴趣的RF载波以外的所有残留的脉冲谱。

  窄带检波模式是一种异步脉冲测量,其中数字转换器在连续测量信号的同时,分析仪在处理所有数字化信息。这就意味着即使选通开关关闭,仍在进行数据采样和处理(图7)。IF选通开关在关闭状态下的任何残留谱隔离和噪声都是不希望的,因为真正感兴趣的是在选通开关打开时所发生的情况。在理想情况下,完美的选通开关在关闭状态没有信号或噪声,以避免数字化额外噪声,否则,这种额外噪声会增加测量噪声,降低测量结果的精度。

  一种除去选通开关在关闭状态下不想要的残余谱的方法是使用软件选通(图8)。在VNA内部集成脉冲发生器的优点之一是“”精确的脉冲发生器时序是已知的,因而也可以准确地了解选通开关打开和关闭的时序。一旦数据被数字化,就可以有效地在数字数据上做时序标志,此数字数据对应于选通开关打开和关闭的时间。这样就能知道哪些数字数据成分对应于选通开关的导通状态,哪些成分对应于关闭状态。由于选通开关在关闭状态的残留谱只降低测量精度,所以将此数字数据设置为零,使此数字数据成为极好的无噪声无信号元素。由于极大地降低了SNR的噪声成分,这样可充分提高测量灵敏度。

  与以前的窄带检波技术VNA模式比较,增强的硬件和软件选通实现极大地提高了灵敏度。图9说明了在使用不同的脉冲检波技术情况下动态范围提高的情况。由于占空比很低(0.001%),脉冲宽度也非常窄,所以这种情况的测量难度很大。硬件和软件改进恰好补充了本身的不足,因为硬件选通将噪声减少到上游接收器链过度噪声点,之后,接收器选通和软件选通算法通过消除选通开关关闭状态的噪声来进一步减少噪声。在这些方面的增强充分改善了脉冲灵敏度,因此提高了测量精度。

  采用像安捷伦PNA-X系列的现代VNA,硬件集成和测量算法的进步极大地提高了灵敏度,脉冲S参数的精度也因此得以提高。宽带和窄带检波模式为精确测量DUT的脉冲S参数提供了灵活的测量场景。这些进步使动态范围比以前窄带检波技术的有了非常大的提高。测量脉冲S参数时,PNA-X系列网络分析仪应该配置为选项021、022、025和H08。关键字:引用地址:采用安捷伦PNA-X系列网络分析仪对脉冲S参数进行测量

  安捷伦科技日前公布了截至2013年7月31日的第三季度财务报告。报告显示,2013财年第三季度订单总额为16亿美元,比去年同期下降4%;公司营业收入为16.5亿美元,比去年同期下降4%。按美国通用会计准则计算,公司第三季度净收益为1.68亿美元,折合每股摊薄收益为0.49美元,而去年同期按美国通用会计准则计算的公司净收益为2.43亿美元,折合每股摊薄收益为0.69美元。 第三季度,安捷伦无形资产摊销为4800万美元,公司收购整合和业务转型方面支出1400万美元。去除上述几项和300万美元的其他净支出,安捷伦第三季度报告的调整后净收益为2.33亿美元,折合每股摊薄收益为0.68美元。 安捷伦科技首席执行官邵律文(

  一、仪器型号 是德N5230A网络分析仪 二、检测过程 仪器通电开机正常,接下来进行自检操作,发现仪器23G以上报错,SOURCE unlevel。 三、检修过程 网络分析仪出现开机报错,unleve故障属于常见常修的故障,发现故障就知道问题在哪里。 检测:经检测,仪器源模块损坏。 维修:更换源模块损坏组件,整机调整检测仪器 四、修复检测 开机进行自检通过,报错消失,测试仪器正常。 五、使用注意事项 1、测试产品时,不能直接加电测试。 2、测试功放前,必须在频谱仪上检测过没有自激,才能用网络仪测其它指标。 3、防止有大的直流电加入,网络仪最大能承受10V的直流电。 4、防止过信号的输入。 5、网络分析仪

  开机报错unlevel故障维修案例 /

  安捷伦科技和Beceem通讯公司日前宣布,要将WiMAXTM合作项目延伸到移动WiMAX第2波协议测试领域。安捷伦和Beceem将确保客户能够放心地使用安捷伦协议测试系统和Beceem公司的移动WiMAX参考设计。两家公司将验证其设计严格执行移动WiMAX标准,帮助客户将可靠的解决方案快速推向市场。 协议一致性测试(PCT)是WiMAX论坛(r)认证过程的关键部分。为保证最新WiMAX技术具有高度的设备互通性,严格、高效的协议测试解决方案是必不可少的。这种严格、高效的解决方案也可建立客户的信心,并推动市场的发展。 Beceem是领先的IEEE 802.16e-2005标准终端芯片组供应商。目前

  2007年6月7日,北京—— 安捷伦科技公司(NYSE:A)日前推出全球速度最快的增强型信号源分析仪Agilent E5052A。与以前的产品相比,它拥有提高10倍的测量吞吐率、更精确的分析功能,以及最佳的时钟抖动测量性能、最低的抖动本底噪声和100 MHz的频偏。这些特性再加上世界上最快的相位噪声性能,使Agilent E5052B成为航空/国防、元器件、无线和有线通信等行业用户进行多Gbps数据通信系统、信号源模块、信号发生器和系统设计与制造的理想选择。 新型Agilent E5052B 10 MHz至7 GHz信号源分析仪具备众多增强特性――例如更宽的频偏范围、更低的本地相位噪声以及更长的存储器――旨在增加其通用性。例如,

  安捷伦科技公司(NYSE:A)参加2014年美国光纤通讯展览会及研讨会(OFC),并展出多款测试与测量解决方案。安捷伦是目前测试测量行业中唯一能够覆盖整个Web 2.0 价值链的解决方案提供商:从元器件到数据中心再到电信,甚至包括硅光电和相干多载波传输等最新技术。     安捷伦光电产品事业部战略规划师StefanLoeffler表示:“网络和服务虚拟化、Web 2.0 以及云服务普及正在推动数据中心基础设施、大数据存储和分析产品的快速发展。业界需要新的标准,以适应数据中心和城域网或长途通信线G 以上的速度要求。这对光电高速元器件和系统设计人员提出了新的测试挑战,而安捷伦独有的专业技术可以帮助他们从容应对挑战。”

  传统的矢量网络分析仪VNA(vector networkanalyzer)在测量平衡/差分器件时,通常采用所谓的“虚拟”方法:网络分析仪用单边(single-ended)信号激励被测件,测出其不平衡(unbalanced)参数,然后网络分析仪通过数学计算,把不平衡参数转换成平衡参数。该方法对于分析小信号(线性)状态下的有源/无源器件已经够用。但是当器件处于大信号(非线性)工作状态时,该方法测试结果的精度就受限了。尽管人们想出了很多方法克服这个问题:例如采用“理想的”宽带功分器或耦合器,但是这些方法都无法进行全系统校准。幸运的是罗德与施瓦茨公司(Rohde& Schwarz)的多端口网络分析仪ZVA和ZVT,通过添加新的选件,就可以

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