網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)天線S參數(shù)應(yīng)用實(shí)例

1 概述

在微波探測(cè)系統(tǒng)中，通常天線都是系統(tǒng)自動(dòng)控制環(huán)路的閉環(huán)點(diǎn)。天線作為一個(gè)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(cè)能力和探測(cè)精度。在實(shí)際使用中，對(duì)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(cè)。而要準(zhǔn)確的對(duì)天線及其組成部分微波裝置的參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，采用網(wǎng)絡(luò)分析儀無(wú)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(cè)試方面的應(yīng)用情況。

2. 天線S參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)分析儀是用來(lái)刻劃有源和無(wú)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(cè)量每個(gè)端口的輸入特性及一個(gè)端口到另一個(gè)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(cè)量電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時(shí)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(cè)適合于相位測(cè)量和評(píng)估頻率抑制器件如濾波器等。寬帶檢測(cè)更適合于測(cè)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(duì)于二極管檢波，利用調(diào)諧接收機(jī)可以提供測(cè)量時(shí)的高接收靈敏度和寬動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)具有較好的諧波和寄生信號(hào)的抑制功能。但帶寬只有幾KHz的數(shù)量級(jí)。

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(jì)了兩種天線S參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)。

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

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是功能最強(qiáng)大的一種網(wǎng)絡(luò)分析儀，可以測(cè)量的頻率范圍為：5Hz－110GHz。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測(cè)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(hào)源、兩個(gè)測(cè)試端口（含信號(hào)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(cè)量?jī)x器，所需的外部配置較少，主要是各種校準(zhǔn)器，包括開(kāi)路器、短路器、匹配負(fù)載、轉(zhuǎn)接電纜以及連接被測(cè)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(hào)源、鎖相接收機(jī)和S參數(shù)測(cè)試裝置有機(jī)地結(jié)合在一臺(tái)儀器中，具有兩個(gè)測(cè)試端口、四個(gè)接收通道。不僅可以快速、精確地測(cè)量被測(cè)件S參數(shù)的幅度、相位和群延遲特性，還可測(cè)量微波器件的絕對(duì)輸出功率。

2.1.1 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的組成

該測(cè)試系統(tǒng)由一臺(tái)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(kāi)路器

短路器

3.5mm同軸校準(zhǔn)件

2cm波導(dǎo)校準(zhǔn)件

c) 時(shí)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(cè)試中必須的非標(biāo)零件

過(guò)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(cè)試系統(tǒng)組成見(jiàn)圖1

測(cè)試系統(tǒng)中包含了部分非標(biāo)器件作為測(cè)量輔助設(shè)備，其作用是完成各非標(biāo)準(zhǔn)接口被測(cè)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(cè)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(kāi)場(chǎng)測(cè)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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