使用 Agilent E5061B 低频-射频网络分析仪测量频率响应
应用指南
序言
测量元器件和电路的频率响应特性是确保电子设备性能的关键步骤。汽车、医疗设备、航空航天与国防行业对电子设备的可靠性要求极高，因此在从低频至高频的各种频率范围内对各类元器件和电路进行测量非常必要。在这些应用中，低频网络分析仪在确保低频模拟电路器件（例如传感器系统和电源部件）实现稳定可靠工作方面具有重要作用。为此，您需要在了解射频网络分析（S 参数测量）的同时，也需要很好地对低频网络分析（增益相位测量）的应用有所了解。
本应用指南通过对 E5061B LF-RF 网络分析仪的介绍，阐述了有关低频网络分析的基础原理。我们在此主要介绍简单的低频 2 端口器件测量，以及高阻抗探测技术和大衰减测量等相关主题。
目录
E5061B-3L5 LF-RF 网络分析仪 (3)
基本测量配置 (4)
50 Ω被测器件 (5)
非 50 Ω被测器件，实例 1 (5)
非 50 Ω被测器件，实例 2 (7)
使用探头在电路板上直接进行测量 (8)
低频测量的 IFBW 设置 (10)
使用高阻抗探头的测量方法 (11)
做比值测量时对信号的分离 (13)
在低频范围内测量大衰减器件 (15)
运算放大器测量实例 (20)
闭环增益 (20)
开环增益，相位裕量 (22)
CMRR (27)
PSRR (29)
输出阻抗 (31)
参考文献 (33)
表 1.
测试端口选择指南
2
3
E5061B-3L5 LF-RF 网络分析仪
包含选件 3L5 的 E5061B 矢量网络分析仪具有很宽的频率测量范围，从 5 Hz 至 3 GHz 。E5061B-3L5 包括 S 参数测试端口（5 Hz 至 3 GHz ，Z in = 50 Ω）和增益相位测试端口（5 Hz 至 30 MHz ，Z in = 1 M Ω/50 Ω）。两种测试端口都可以用于低频器件的测试（取决于测量需求）。表 1 举例说明了怎样选择使用这两种测试端口。
图 1. E5061B-3L5 简化方框图
增益相位测试端口（5 Hz 至 30 MHz ）S 参数测试端口
（5 Hz 至 3 GHz ）
增益相位测试
端口方框图
S 参数测试
端口方框图
直流
偏置源
端口1端口2
50 Ω被测件的基本测量配置
首先，针对使用低频网络分析仪测量 2 端口器件的传输特性的配置，
我们简要介绍一下典型的被测器件的连接方法。第一种情况是测量 50 Ω
的器件的传输响应特性，例如滤波器和电缆。图 2 显示的是使用仪表的增
益相位测试端口进行此类测试的配置情况。R 通道接收机（V R）用于测量
在 50 Ω系统阻抗的激励源的输出电压（50 Ω传输线输入信号的电压），
T 通道接收机（V T）用于测量经过被测器件传输之后输出信号的电压，然
后仪表计算测量到的电压比（V T/V R），即可得到传输系数 S21。
图 3 是用仪表的 S 参数测试端口进行测量的配置。在 S 参数测试端口
的后边有多个内置的定向桥，因此无需使用图 2 中从外部接入测量配置中
的功率分离器。大部分情况下，S 参数测试端口用于测量 50 Ω的器件的传
输响应特性。
对于大部分 50 Ω器件的传输响应特性的测试情况，使用仪表的 S 参
数测试端口就可以了。但是，对于大衰减器件的测量，例如测量 DC-DC
转换器和大电容旁路电容器的只有毫欧量级的阻抗时，通常需要采用分流
直通（Shunt-Thru）的测量方法，这种传输响应特性的测量就要使用仪表
的增益相位测试端口而不是 S 参数测试端口进行测量。在这种情况下，增
益相位测试端口接收机的半浮地结构可以避免低频范围的测量误差，该误
差是由激励号源与接收机之间测试电缆的接地环路引起的（稍后会有详细
介绍）。
功率
分离器
图 2. 使用增益相位测试端口测量 50 Ω被测器件传输系数的测量配置
端口 1端口 2
图 3. 使用 S 参数测试端口测量 50 Ω被测器件传输系数的测量配置
4
5
非 50 Ω 被测件，实例 1
低频 2 端口器件通常都是非 50 Ω 的阻抗，低频放大器电路就是一个最典型的例子。图 4 是用增益相位测试端口测量低频放大器的频率响应特性的测量配置实例。被测器件的输入阻抗很高，输出端口接的是一个非 50 Ω 的负载 ZL 。根据实际应用的要求，负载阻抗 ZL 可以是电阻性负载，也可以是电抗性负载。
待测参数是从被测器件输入端口到输出端口的电压传递函数，即 V out /V in 。与图 2 和图 3 显示的测量 50 Ω 器件的传输系数所不同的是，R 通道接收机（V R ）使用高阻抗探测方式直接测量被测器件输入阻抗 Z in 上的交流电压，而不是测量 50 Ω 系统阻抗上的电压。使用高阻抗探测可以在不影响被测器件的负载条件下测量输出电压（V out ）。
根据所要求的最高测量频率、探头的输入阻抗、探头的输入电容等不同的情况（会在后边进行介绍），可以用同轴测量电缆或 10:1 的无源探头把仪表的高阻抗测量接收机与被测器件连接起来。使用同轴测试电缆时，在 R 通道探测点上可以使用一个 T 型连接器。为了补偿两个探头/测试电缆之间的频率响应和相位误差，需要做直通响应校准，方法是把与 T 通道连接的探头点在 TP1 测试点上，然后进行测量。
图 4. 使用增益相位端口测量放大器的配置（最高测量频率可达 30 MHz ）
同轴测试电缆
或 10:1 无源探头
校准：把与 T 通道连接的探头点在 TP1 点上进行直通响应校准
高阻抗低阻抗
6非 50 Ω 被测件，实例 1（续）
如果要在 30 MHz 以上的测量频率上测量放大器的频率响应，或者需要使用电容极小的探头对放大器进行测量，那就要用有源探头在仪表的 S 参数测试端口上进行测量，如图 5 所示。与图 4 的配置所不同的是，在这里进行比值测量是以仪表内 R1 接收机的 50 Ω 阻抗为参考，并且必须要在 TP1 测试点上进行直通响应校准，才能正确地测量电压传递函数 Vout/Vin 。如果不进行直通响应校准（或者没有连接馈通件，如图 5 所示），测得的增益会比正确值高出 6 dB ，原因是内部 50 Ω 参考接收机测得的交流电压仅为 Vin 的一半。在几十 MHz 以上的高频范围内进行测量时，将 50 Ω 馈通件连接至被测器件的输入端口可以防止由仪表 50 Ω 阻抗和被测器件的高输入阻抗间的阻抗失配所引发的驻波。但是，连接馈通件会在测量电缆的中心导体与接地之间形成分流信号的路径，它可能会在进行大衰减器的测量（例如 CMRR 和 PSRR ）时产生与接地环路相关的测量误差，因此必须引起注意。如果严格考虑的话，最好不要连接馈通。图 5. 使用 S 参数测试端口和有源探头测量放大器的配置（最高测量频率可达 30 MHz ）校准：把有源探头点在 TP1 上进行直通响应校准端口 1端口 2，连接高阻有源探头馈通（可选）
高阻抗低阻抗
7
非 50 Ω 被测件，实例 2
图 6 和图 7 是测量 2 端口器件的配置实例，器件输入与输出阻抗的范围是数百 Ω 至 1 或 2 k Ω。典型应用为低频无源滤波器，例如陶瓷滤波器和 LC 滤波器。在这些实例中，只需连接一个串联电阻即可实现阻抗匹配。图 6 是使用增益相位测试端口进行测试的配置方式，比值 V T /V R 就是 1 k Ω 系统阻抗的传输系数。
在有些滤波器的测量中，需要与负载电阻并联一个负载电容 CL 再进行测试。为了防止测量中对滤波器的特征参数产生影响，高阻抗探头的输入电容必须极低。因此，高阻抗 T 通道接收机应连接输入电容约为 10 pF 的 10:1 无源探头。否则，如果被测器件对电容性负载很敏感的话，就应该用有源探头在仪表的 S 参数测试端口上进行测量，请看图 5 所示的测量放大器的配置。
使用 T 通道的 50 Ω 内阻而不用高阻抗探头进行测量，并且按照图 7 所示连接另一个匹配电阻器，可以得到等效的测量结果。这种配置更为简单，优点是在 T 通道内不会引入探头的电容。但是，此配置不适合测量高抑制比的滤波器，因为串联匹配电阻会降低测量的动态范围。在这种情况下，动态范围会下降 20*Log (50/1000) = 26 dB 。
图 7. 使用仪表 50 Ω 输入端口测量无源中频滤波器的测量配置
图 6. 使用高阻抗探头测量无源中频滤波器的测量配置（被测器件对电容性负载不是很敏感的情况）
端口 1端口 2
10:1 无源
探头功率
分离器校准：通过连接直通
器件替代
被测件来进行
直通响应校准
使用探头在电路板上直接进行测量
第二个应用的例子是使用探头直接在电路板上进行测量——测量被测
电路板上两个测试点之间的电路或器件的频率响应特性。图 8 显示的是如
何使用增益相位测试端口测量电路模块 2 的频率响应特性。通过使用两个
高阻抗探头在 TP1 和 TP2 测试点上进行探测，可直接测量电路模块 2 的频
率响应特性。
与图 4 中测量放大器的配置相似，在把仪表的高阻抗接收机与被测器
件连接时，应根据最高测试频率、探头的输入阻抗和探头的输入电容等情
况，适当地选择使用同轴测试电缆或 10:1 无源探头进行连接。
同轴测试
电缆或
10:1 无源
探头
电路模块2电路模块1
图 8. 使用增益相位测试端口和两个高阻抗探头对电路板上的被测器件进行测量（最高测试频
率达 30 MHz ）
8
9
使用探头在电路板上直接进行测量（续）
E5061B 增益相位测试端口的最高测试频率为 30 MHz 。如果使用探头对电路板上的器件进行测量的频率超过了 30 MHz ，解决办法是把一个有源探头连接在 S 参数测试端口上，然后按照图 9 所示分两步完成测量。
首先，把有源探头点在 TP1 测量点上测量电路模块 1 的响应特性，并把测量结果存为寄存器轨迹。然后把探头点在 TP2 测量点上测量电路模块 1 和 2 的整体响应特性，把测量结果存为数据轨迹。最后我们可以用仪表进行数据轨迹/寄存器轨迹的运算功能得出电路模块 2 的频率响应特性。
如果先把探头点在 TP1 测量点上做直通响应校准，然后再把探头点在 TP2 测量点上进行测量，这样也可能得到等效的测量结果。这样做无需使用轨迹的运算功能，直接就可以得出电路模块 2 相对于 TP1 参考点的响应特性。
如果被测器件在 TP2 点上的输出特征对 TP1 点的电容很敏感的话，第二步测量中被测器件的条件将会与第一步测量略有不同，由这两步测量结果的计算而得到的最终测量结果中会因此而有误差。为了最大限度地减少测量误差，如图 9 所示，仅仅在进行第二步测量时，需要连接一个电容值与有源探头的输入电容大致相当的虚拟电容 C2 。采用这种电容补偿方式的应用之一是使用上述两步测量法测量高速运算放大器的相位裕量，在后面我们会介绍一个实际测量的例子。
图 9. 使用一个高阻抗探头测量电路板内的器件（最高测试频率达 30 MHz ）
电路模块 1电路模块 2
第二步测量（B'/R1）
第一步测量
（B/R1）端口 2，连接高阻
有源探头
端口 1
10低频测量的 IFBW 设置
在测量中如何设置 IFBW （中频带宽）是许多低频网络分析仪的用户首先遇到的常见问题之一。进行高频测量时一般使用较宽的 IFBW 以获得更快的扫描速度；但低频测量需要用较窄的 IFBW ，以避免主要由 LO 馈通引起的测量误差。以测量一个大衰减的器件为例，假设测量的起始频率为 1 kHz ，IFBW 为 3 kHz ，通过被测器件衰减的小信号会上变频到一个中频（IF ）信号上，并能够通过接收机的中频滤波器。这时就会出现一个问题，如图 10 所示，本地振荡器的泄露信号（LO 馈通）的频率也是非常接近中频频率的，它也能通过中频滤波器，这会造成不真实的频率响应测量结果。图 11 显示的是一个用 E5061B 增益相位测试端口测量 60 dB 衰减器的测量结果，测量信号的功率为 -10 dBm ，测量起始频率为 1 kHz ，IFBW 设为 3 kHz ，T 测量通道和 R 测量通道的衰减器设置为 20 dB 。您可以在所显示的测量结果中看到，起始频率附近出现了由 LO 馈通导致的错误测量响应。即便是在测量像低通滤波器这样的器件，测得的射频信号的功率较高时，也会有类似的情况出现。在这种情况下，在起始频率附近测得的的轨迹会因与射频信号频率极为接近的 LO 馈通的干扰而变得不稳定。为了避免这些问题，可将 IFBW 设置为远低于起始频率的值（例如，设定为起始频率的 1/5），或者使用 IFBW AUTO （中频带宽自动）的模式——仪表在进行对数扫描时频率每变化十倍就由窄至宽自动设置 IFBW 的值，这样可以使总的扫描时间不会太长。E5061B 的 IFBW AUTO 模式随着扫描频率的增加把各个 IFBW 的值设定为每十倍频程起始频率的五分之一。图 11. 对 60 dB 衰减器进行测量的结果（开始频率 = 1 kHz ，IFBW = 3 kHz 和 AUTO ）
图 10. LO 馈通导致的测量误差待测射频信号 = 1 kHz 来自被测件接收机（LO 馈通）
11
使用高阻抗探头的测量方法
采用恰当的探测方法对于精确地使用高阻探头进行测量是十分重要的，要特别留意的地方是探头的输入电容。探头上较大的输入电容在高频测量条件下会降低探头的输入阻抗。例如，如果探头尖的输入电容（ C in ）为 100 pF ，在测量频率为 100 kHz 时它的输入阻抗为 15.9 k Ω（ 1/(2*pi*f*C in )），仍为高阻抗。但是测量频率若升至 10 MHz ，它的输入阻抗就成了 159 Ω，对很多测量的情况来说，这样的阻抗是不够高的。另外，探头的输入电容太高还会影响对电容性负载比较灵敏的器件的测量结果，例如无源中频滤波器、谐振电路和放大器的某些由电容条件决定的参数（例如放大器的相位裕量）。对于这些应用，如果网络分析仪有高阻抗输入端口（例如 E5061B ），则有必要使用低输入电容的探测方法。在测量时连接 DUT 的最简单的方法就是使用同轴电缆（例如一端是测试线夹的 BNC 电缆）或 1:1 的无源探头把 DUT 连接到仪表的高阻抗输入端口上，如图 12 所示 。
如果测量频率范围低于 1 MHz ，并且作为电容负载的探头的输入电容不会影响到被测器件，该方法是一个好的解决方案。与 10:1 的无源探头相比，这种 1:1 的探测方法不会降低测量的动态范围，即便是测量很小的信号，也可以有良好的信噪比（SNR ）。该方法的缺点是，由于测试电缆电容与高阻抗输入端口电容的叠加，探头的输入电容会较高。即使采用很短的电缆，电缆末端的输入电容也会达到几十个 pF 。因此，该方法不适合测量频率超过 1 MHz 的高频测量，也不适用于对电容性负载比较敏感的测量。
图 12. 同轴测试电缆或 1:1 无源探头
E5061B
高阻抗输入端口
Z in = 1 M Ω//30 pF ）
同轴电缆或 1:1 无源探头
C in = Cp + Cr
（例如 100 pF ，
取决于电缆长度）
12
使用高阻抗探头的测量方法（续）
如图 13 所示，用示波器常用的 10:1 无源探头可以降低探头输入电容，这种探头专门为与高阻抗输入端口一起使用而设计。10:1 无源探头末端的输入电容一般约为 10 pF 左右，这使它能够用于更高测量频率的探测。与通用示波器应用类似，如果仪表内有高输入阻抗测量端口的话，使用 10:1 无源探头进行高阻抗探测是常见的方式。它的缺点是测量动态范围会因受到探头 10:1 衰减的影响而降低 20 dB 。因此，该方法不适用于测量极小信号的情况。
有源探头有很高的输入电阻和极小的输入电容，而且因为在探头的端口附近有有源电路部件，因此它对被测信号不会进行衰减，如图 14 所示。例如，41800A 有源探头（从直流至 500 MHz ）的输入电阻//电容分别是 100 k Ω//3 pF 。另外，您可以通过在探头末端连接一个 10:1 的适配器，使得探头的阻抗和电容可以达到 1 M Ω//1.5 pF ，不过这样会使动态范围降低 20 dB 。如果您需要在超过 30 MHz 的高频率范围内进行测量，或是被测器件对电容性负载极为敏感，我们推荐您选择有源探头。
图 13. 10:1 无源探头
图 14. 有源探头
E5061B
高阻抗输入端口
Z in = 1 M Ω//30 pF ）
1:1 无源探头
C in = 1/(1/(Cr + Cp) + 1/Cs)
= (Cr + Cp)/10
= 10 pF 或其他
E5061B
50 Ω S 参数
测试端口
有源探头
C in = Cr
= 3 pF 或更少
做比值测量时对信号的分离
为了测量 50 Ω器件的传输系数，例如系统阻抗 Z0 = 50 Ω的无源滤波器，或特征阻抗 Z0 为其它值的器件的传输系数（需使用匹配电路对系统阻抗进行转换），需要把仪表激励源输出的信号分离开分别送给仪表 50 Ω的 R 通道测量接收机（参考信号）和被测器件的输入端口。如果所使用的激励源的输出端口没有内置的信号分离器件（例如，内置功率分离器或内置定向桥），则需要使用恰当的分离器件在仪表的外部完成信号的分离。
E5061B-3L5 有 S 参数测试端口，对大部分 50 Ω器件的传输特性的测量，都可以使用 S 参数测量端口而无需使用外部的信号分离器件。但在有些需要使用仪表的增益相位测试端口测量传输系数的应用中，例如用分流直通法（Shunt-thru）测量 DC-DC 转换器的输出阻抗，就有必要采用外部信号分离器件。
对于以测量线性器件为主的通用网络分析来说，对信号分离器件最重要的要求是能够在进行比值测量时保证有 50 Ω的激励源输出阻抗（源匹配）。最常见也是最被推荐使用的信号分离器件是双电阻型功率分离器，频率范围从 DC 至 GHz，能够在比值测量中保证有极好的源输出阻抗。
图 15-a 所示的使用功率分离器完成的比值测量等同于图 15-b 完成的两个测量——图 15-a 上分支点的交流电压（Vo）可以视为图 15-b 上的两个虚拟激励源电压。如图所示，R 通道和 T 通道测量中的等效源输出阻抗值为 50 Ω，这通常是 50 Ω网络测量的理想源匹配条件。
请注意，双电阻型功率分离器仅适用于比率测量，不适用于 50 Ω系统阻抗的绝对电压测量，原因在于从被测器件方向看过去分离器的物理输出阻抗为 83.3 Ω，而不是 50 Ω。
功率
分离器
图 15. 使用功率分离器对 50 Ω的器件进行比值测量
13
14做比值测量时对信号的分离（续）除了功率分离器之外，另外可以分离信号的器件是低频定向耦合器或无功功率分配器（与变压器交流耦合），它们的两个输出端口之间有较高的隔离度（25 或 30 dB ）。mini-circuits 公司（https://www.doczj.com/doc/422313721.html, ）生产的 ZFDC-15-6 定向耦合器（0.03 至 35 MHz ，BNC 接口）或 ZFSC 功率分配器（0.002 至 60 MHz ，BNC 接口）就是其中的代表产品。尽管它们的最高频率只有 30 MHz 或 60 MHz 左右，低频频率只能到几 kHz 或数十 kHz ，但在频率范围能够满足应用要求的时候，这些器件都是理想的选择。因为它们两个输出端口之间的高隔离度，被测件输入端口的反射信号不会直接进入 R 通道接收机，因此不会影响到 R 通道的测量结果。如果在比值测量中用上述器件作为分离信号的器件，它们的等效源匹配的效果会不如使用双电阻型功率分离器的效果，为了改善源匹配的效果，有时有必要在其输出端口与被测器件之间连接一个衰减器（6 dB 左右）。这种信号分离器件相对于功率分离器的优势在于其绝对源输出阻抗（端口匹配）为 50 Ω ，这使您能在 50 Ω 的环境下进行绝对电压测量，虽然一般情况下在低频测量的应用中进行电压的绝对测量不像在射频应用中进行绝对值测量那么有意义。由三个电阻组成的电阻功率分配器的三个电阻臂的电阻值为 Z0/3，这种功率分离器不适用于比值测量。如果我们将三电阻型电阻功率分配器的分支点作为虚拟信号源（与双电阻型功率分离器类似），那么其等效源输出阻抗就不是 50 Ω，而是 50/3 = 16.7 Ω，而且输出端口之间的隔离度也较低（只有 6 dB ）。除非被测器件的输入阻抗精确为 50 Ω，否则在比值测量中使用三电阻型功率分配器会产生严重的测量误差。图 17. 电阻功率分配器（不适用于比值测量）
图 16. 定向耦合器/电桥至 50 Ω R 通道输入至被测件来自 50 Ω 信号源
15
测量误差
使用传统低频网络分析仪测量大衰减的器件，当测量频率在 100 KHz 以下时，测量结果很可能会受到与测试电缆接地环路相关的误差的影响。这些误差在测量低频放大器的 CMRR 和 PSRR 等指标时会很明显。最严重的问题是由测量电缆的屏蔽电阻（金属编织层的电阻）引起的误差，该误差在 100 kHz 以下的低频范围内是不容忽视的。
图 18 是使用网络分析仪测量大衰减器件的情况。当被测器件的衰减值非常高时，被测器件的输出电压 V o 将非常小。在理想的情况下，测量接收机 V T 测到的 AC 电压也应该是 V o 。
但是，在低频范围内，外部共模噪声很可能会进入激励源与接收机之间的测试电缆的接地环路，如图 18 所示。在测量电缆外部屏蔽层电阻 Rc2 上的电压降为 Vc2。由于被测电压 Vo 本身就是很小的一个值，因此电压 Vc2 会引起接收机 V T 的电压测量误差，这样最终测得的衰减值将是错误的。
根据 Vo 和 Vc2 之间不同的相位关系，实际测量得到的衰减值可能会高于或低于被测器件真实的衰减值。或者在有些情况下，在测量结果的轨迹线上会出现一个比较明显的的下陷。
图 18. 由电缆屏蔽层电阻引起的测量误差（1）
同轴电缆的屏蔽（金属编织）层电阻
共模噪声
Rc2 = 10 m Ω 或几个 -10 m Ω
被测器件的衰减：< -80 dB Va
(=由噪声引起的接地波动)
大衰减被测器件理想情况下，
V T =V o ，
但事实上，
V T = V o + Vc2
误差
16
测量误差（续）
测试电缆的接地环路会在低频测量范围内引起另外的测量误差。您可以设想被测器件有一个分流信号路径，其阻抗 Zsh 非常小的情况，典型例子就是用分流直通（Shunt-thru ）方法测量供电网络（Power Distribution Network ）上的元器件在低频频段的毫欧量级的阻抗，例如直流－直流转换器和大容值旁路电容器的阻抗等。
理想情况下，激励源的信号在经过被测器件之后应该通过测量电缆的外部屏蔽层金属返回到激励源一侧。
但是，在低频测试时，激励源的电流也会流入到 T 通道测量接收机一侧测试电缆的屏蔽层中。与共模噪声的现象相似，流入 T 通道测量电缆屏蔽层的激励源电流会在测量电缆外屏蔽层的电阻 Rc2 上产生电压降 Vc2，这会在接收机 V T 的测量结果中造成误差。在这种情况下，测得的衰减值将大于被测件的真实衰减值。
需要注意的是，这些与测试电缆接地环路相关的测量误差只会在测量频率低于 100 kHz 的范围内出现。在较高的测量频率范围内，同轴测试电缆的电感起到了共模扼流器（巴仑）的作用，使得引起测量结果误差的电流不会通过 V T 接收机一侧测量电缆的屏蔽层。
图 19. 由电缆的屏蔽层电阻引起的测量误差（2）
理想情况下，
V T =V o ，
但事实上，
V T = V o + Vc2
误差激励源电流
理想情况下的激励源
电流的返回路径
激励源电流也会
流入 T 通道测量电缆的屏蔽层
Va
(= 由激励电流引起的接地波动)
传统解决方案
目前有几种技术可以最大程度地降低前面所述的测量误差。传统上最常用的方法是把小磁环套在测试电缆上或将测试电缆在大磁环上绕几圈，
这种使用磁环方法的等效电路如图 20 所示。磁环可以增加测量电缆屏蔽层
的阻抗并抑制流经电缆屏蔽层的电流，同时不会影响流入测量电缆中心导
体和返回到激励源一侧的电流。
由磁环自身的电感在测量电缆屏蔽层上产生的阻抗会降低流经接地环路的共模噪声电流和流入 V T接收机一侧测量电缆屏蔽层的激励源电流。
另外，在激励源一侧的测量电缆上也使用磁环可以使激励源电流通过电缆
的屏蔽层返回到激励源一侧。
但实际上这种方法做起来不太容易，因为我们需要找到电感量很高（高磁导率）的优质磁环，使其能完全消除出现在很低测量频率范围内的
误差。另外，有时候很难判断磁环是否在有效地工作，特别是在被测器件
的衰减特征不平坦的情况下。
针对这种应用，我们推荐使用的环形磁芯是 Metglas Finemet F7555G （Φ 79 mm），请参考 https://www.doczj.com/doc/422313721.html,。
同轴电缆
磁环磁环
共模噪声
图 20. 使用磁环降低测量误差的解决方案
17
使用 E5061B-3L5 的解决方案
E5061B-3L5 的增益相位测试端口（5 Hz 至 30 MHz）具有独特的硬件
体系结构，能够消除信号源至接收机测试电缆接地环路引起的测量误差。
图 21 是使用增益相位测试端口进行测量的简化方框图。接收机串接一个
半浮地的阻抗 |Zg|，该阻抗在 100 kHz 以下的低频范围内大约是 30 Ω。与
使用磁环的情况相似，我们可以直观地看到阻抗 |Zg| 阻止了测量电缆的屏
蔽层电流。或者，我们设被测器件接地一侧的电压摆幅是 Va，如图 21 所
示，由于 Rshield 要比接收机输入阻抗 50 Ω小得多，因此可通过以下公式
近似得出 V T：
V T = Vc2 + Vo
= Va x Rc2/(Rc2+Zg) + Vo
因为Rc2 << |Zg|，上式中的第一项可以忽略不计，所以 V T几乎就是我
们真正需要测量的V o。因此，可以通过最大程度地降低屏蔽电阻的影响，
能够正确地测量出被测器件的大衰减量或毫欧级并联阻抗。E5061B 的增益
相位测试端口可以轻松、精确地测量低频范围内的大衰减值。
另一方面，与其他现有的低频网络分析仪一样，E5061B-3L5 的 S 参
数测试端口的测量接收机采用标准的接地体系结构。如若使用 S 参数测试
端口（例如，测量测频超过 30 MHz 无法使用增益相位测试端口进行测量
时）测量低频大衰减器件，那么还是需要使用磁环来消除测试电缆的接地
环路引起的误差。
激励源电流
T 端口
R 端口
共模噪声
|Zg| 约为 30 Ω（在低频范围内）
Rc2 = 10 mΩ或若干 -10 mΩ
图 21. 使用 E5061B-3L5 增益相位测试端口的解决方案
18
19
增益相位测试端口的有效性
图 22 显示的是用 E5061B S 参数测试端口和增益相位测试端口对 90 dB 同轴衰减器进行传输测量的结果，测试频率范围为 100 Hz 至 10 MHz 。图中左侧通道 1 的测量轨迹是使用 S 参数测试端口的测量结果。如图所示，没有使用磁芯的测量结果在低频频段内显示出不正确的数值偏大的测量结果，这是由激励源和接收机之间测试电缆的接地环路引起的误差。同一图中的另一条轨迹是在测试电缆上加了磁环后的测量结果，虽然在低频频段上的测量结果有所改善，但在极低的测量频率上测量结果仍不够精确。
图的右侧通道 2 的测量轨迹是使用增益相位测试端口的测量结果。如图所示，该方法可以正确地测量出测量频率在 100 Hz 以下时 -90 dB 的衰减，测量结果不会受到测试电缆接地环路的影响。
图 22. 三种不同测量方法得到的测量结果的比较
测量电缆不用磁芯，用 S 参数测试端口进行测量的结果测量电缆使用磁芯，用 S 参数测试端口进行测量的结果
测量电缆不用磁芯，用增益相位测试端口进行测量的结果
20闭环增益以下章节详细说明测量运算放大器各种频率响应特征的实例。图 23 显示的是用增益相位测试端口（测量频率最高 30 MHz ）测量一个简单的反相放大器（Av = -1）的闭环增益配置的实例。为了最大限度地降低探头电容对放大器负载条件的影响，建议使用 10:1 探头，它具有相对较小的输入电容。为了精确测量增益和相位的频响特性，需要把 T 测量通道的探头点在 TP1 测试点上做直通响应校准，这样可以消除两个探头之间的增益和相位的误差。图 23. 使用增益相位测试端口进行闭环增益测量的配置实例
10:1 无源探头同轴电缆
文件编号: 文件版本: A ZVB矢量网络分析仪操作指导书 V 1.0 拟制 _____________ 日期_______________ 审核 _____________ 日期_______________ 会审 _____________ 日期_______________ 批准 _____________ 日期______________ 生效日期：2006.10
操作规范： 使用者要爱护仪器，确保文明使用。 1、开机前确保稳压电源及仪器地线的正确连接。 2、使用中要求必须佩戴防静电手镯。 3、使用中不得接触仪器接头内芯（含连接电缆） 4、使用时不允许工作台有较大振动。 5、使用中不能随意切断电源，造成不正常关机。不能频繁开关机。 6、使用射频电缆时不要用力大，确保电缆保持较大的弧度。用毕电缆接头上加接头盖。 7、旋接接头时，要旋接头的螺套，尽量确保内芯不旋转。 8、尽量协调、少用校准件。校准件用毕必须加盖放回器件盒。 9、转接件用毕应加盖后放回盒中。 10、停用时必须关机，关闭稳压电源。方可打扫卫生。 11、无源器件调试必须佩戴干净的手套。 ______________________________________________________________________________
概述：1、本说明书主要为无源器件调试而做，涵盖了无源器件调试所需的矢量网络分析仪基本能，关于矢量网络分析仪的其它更进一步的使用，请参照仪器所附的使用说明书。 2、本说明书仅以ZVB4矢量网络分析仪为例，对其它型号矢量网络分析仪，操作步骤基本相 同，只是按键和菜单稍有差别。 3、仪器使用的一般要求仪器操作使用规范。 4、方框内带单引号的键为软菜单（soft menu）， 5、本仪器几乎所有操作都可以通过鼠标进行。
矢量网络分析仪基础知识及S参数测量 §1 基本知识 1.1 射频网络 这里所指的网络是指一个盒子，不管大小如何，中间装的什么，我们并不一定知道，它只要是对外接有一个同轴连接器，我们就称其为单端口网络，它上面若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。注意：这儿的网络与计算机网络并不是一回事，计算机网络是比较复杂的多端（口）网络，这儿主要是指各种各样简单的射频器件（射频网络），而不是互连成网的网络。 。因为只有一个口，总是接在最后又称 1．单端口网络习惯上又叫负载Z L 终端负载。最常见的有负载、短路器等，复杂一点的有滑动负载、滑动短路器等。 2单端口网络的电参数通常用阻抗或导纳表示，在射频范畴用反射系数Γ（回损、驻波比、S ）更方便些。 11 2．两端口网络最常见、最简单的两端口网络就是一根两端装有连接器的射频电缆。 2匹配特性两端口网络一端接精密负载（标阻）后，在另一端测得的反射系数，可用来表征匹配特性。 2传输系数与插损对于一个两端口网络除匹配特性（反射系数）外, 还有一个传输特性，即经过网络与不经过网络的电压之比叫作传输系数T。 插损（IL）= 20Log│T│dB ，一般为负值，但有时也不记负号，Φ即相移。
2两端口的四个散射参量测量 两端口网络的电参数，一般用上述的插损与回 损已足，但对考究的场合会用到散射参量。两端口网络的散射参量有4个，即 S 11、S 21、S 12、S 22。这里仅简单的（但不严格）带上一笔。 S 11与网络输出端接上匹配负载后的输入反射系数Г相当。注意：它是网络 的失配，不是负载的失配。负载不好测出的Γ，要经过修正才能得到S 11 。 S 21与网络输出端匹配时的电压和输入端电压比值相当，对于无源网络即传 输系数T 或插损，对放大器即增益。 上述两项是最常用的。 S 12即网络输出端对输入端的影响，对不可逆器件常称隔离度。 S 22即由输出端向网络看的网络本身引入的反射系数。 中高档矢网可以交替或同时显示经过全端口校正的四个参数，普及型矢网不具备这种能 力，只有插头重新连接才能测得4个参数，而且没有作全端口校正。 1.2 传输线 传输射频信号的线缆泛称传输线。常用的有两种：双线与同轴线，频率更高则会用到 微带线与波导，虽然结构不同，用途各异，但其基本特性都可由传输线公式所表征。 2特性阻抗Z 0 它是一种由结构尺寸决定的电参数，对于同轴线： 式中εr 为相对介电系数，D 为同轴线外导体内径，d 为内导体外径。 2反射系数、返回损失、驻波比 这三个参数采用了不同术语来描述匹 配特性，人们希望传输线上只有入射电压, 没有反射电压, 这时线上各处电
网络分析仪原理及使用 康飞---芬兰贝尔罗斯公司 2007年10月 一般而言，网络分析仪在射频及微波组件方面的量测上，是最基本、应用层次也最广的仪器，它可以提供线性及非线性特性组件的量测参数，因此，举凡所有射频主被动组件的仿真、制程及测试上，几乎都会使用到。在量测参数上，它不但可以提供反射系数，并从反射系数换算出阻抗的大小，且可以量测穿透系数，以及推演出重要的S参数及其它重要的参数，如相位、群速度延迟(Group Delay)、插入损失(Insertion Loss)、增益(Gain)甚至放大器的1dB压缩点(Compression point)等。 基本原理 电子电路组件在高频下工作时，许多特性与低频的行为有所不同，在高频时，其波长与实际电路组件的物理尺度相比会相对变小，举例来说，在真空下的电磁波其速度即为光速，则c=λ×f，其中c为光速3×108m/sec，若操作在2.4GHz的频率下，若不考虑空气的介电系数，则波长λ=12.5cm，亦即在短短的数公分内，电压大小就会因相位的偏移而有极大的变化。因此在高频下，我们会使用能量及阻抗的观念来取代低频的电压及电流的表示法，此时我们就会引入前述文章所提「波」的概念。 光波属于电磁波的一种，当我们用光分析一个组件时，会使用一个已知的入射光源测量未知的待测物，当光波由空气到达另一个介质时，会因折射率的不同产生部分反射及部分穿透的特性，例如化学成分分析上使用的穿透及反射光谱。对于同样是属电磁波的射频来说，道理是相通的，光之于折射率就好比微波之于阻抗的概念，当一个电磁波到达另一个不连续的阻抗接口时，同样也会有穿透及反射的行为，从这些反射及穿透行为的大小及相位变化中，就可以分析出该组件的特性。 用来描述组件的参数有许多种，其中某些只包含振幅的讯息，如回返损耗(R.L. Return Loss)、驻波比(SWR Standing Wave Ratio)或插入损失(I.L. Insertion Loss)等，我们称为纯量，而能得到如反射系数(Γ Reflection coefficient)及穿透系数 (Τ Transmission coefficient)等，我们称之为向量，其中向量可以推导出纯量行为，但纯量却因无相位信息而无法推导出向量特性。 重要的向量系数 反射特性 在此，我们重点介绍几个重要的向量系数︰首先，我们从反射系数来定义，其中Vrefect为反射波、Vinc为入射波，两者皆为向量，亦即包含振幅及相位的信息，而反射系数代表入射与反射能量的比值，经过理论的演算，可以从传输线的特性阻抗 ZO(Characteristic Impedance)得到待测组件的负载阻抗ZL，亦即，在网络分析中，一般使用史密斯图(Smith Chart)来标示不同频率下的阻抗值。另外，反射系数也可以使用极坐标表示：，其中为反射系数的大小，φ则表示入射与反射波的相位差值。 接下来，介绍两个纯量的参数--驻波比及回返损耗，其中驻波的意义是入射波与被待测装置反射回来的反射波造成在传输线上的电压或电流驻波效应，而驻波比(SWR)的定义就是驻波中的最大与最小能量的比值，我们可以从纯量的反射系数中得到。 同样，我们也可以从ρ值定义出回返损耗(R.L.)，其意义是反射能量与入射能量的比值，其值愈大，代表反射回来的能量愈小。对于反射系数所衍生的相关纯量参数，我们将其整理成表1，基本上，它们之间是换算的过程，会因为产业及应用的不同而倾向于使用某一参数。 REMARK: 驻波系数又叫做驻波比,如果电缆线路上有反射波,它与行波相互作用就会产生驻波,这时线上某些点的电压振幅为最大值Vmax,某些点的电压振幅为最小值Vmin,最大振幅与最小振幅之比称为驻波系数.驻波系数越大,表示线路上反射波成分愈大, 也表示线路不均匀或线路终端失配较大.为控制电缆的不均匀性,要求一定长度的终端匹配的电缆在使用频段上的输入驻波系数S不超过 某一规定的数值.电缆中不均匀性的大小,也可用反射衰减来表示.反射系数的倒数的绝对值取对数,称为反射衰减.反射衰减愈大, 即反射系数愈小,也就是驻波比愈小,即表示内部不均匀性越小. 穿透特性 对于穿透的特性，一样有分为纯量与向量两种，对于向量系数而言，最重要的就是穿透系数，其中Vtrans为经过待测物后的穿透波、Vinc为入射波，而τ即为穿透系数的纯量大小，θ则表示入射与穿透波的相位差值。 对于纯量的定义上，以被动组件而言，最常使用的就是插入损失(I.L. Insertion Loss)，亦即与上述的τ值是相关的参数，定义为。若为主动组件如放大器等，穿透的信号有放大的效应则为增益(Gain)，此时定义为。
矢量网络分析仪的误差分析和处理 一、矢量网络分析仪的误差来源 矢量网络分析仪的测量的误差主要有漂移误差、随机误差、系统误差这三大种类。 1、漂移误差 漂移误差是由于进行校准之后仪器或测试系统性能发生变化所引起，主要由测试装置内部互连电缆的热膨胀特性以及微波变频器的变换稳定性引起，且可以通过重新校准来消除。校准维持精确的时间范围取决于在测试环境下测试系统所经受到的漂移速率。通常，提供稳定的环境温度便能将漂移减至最小。 2、随机误差 随机误差是不可预测的且不能通过误差予以消除，然而，有若干可以将其对测量精度的影响减至最小的方法，以下是随机误差的三个主要来源： （1）仪器噪声误差 噪声是分析仪元件中产生的不希望的电扰动。这些扰动包括：接收机的宽带本底噪声引起的低电平噪声；测试装置内部本振源的本底噪声和相位噪声引起的高电平噪声或迹线数据抖动。 可以通过采取以下一种或多种措施来减小噪声误差：提高馈至被测装置的源功率；减小中频带宽；应用多次测量扫描平均。
（2）开关重复性误差 分析仪中使用了用来转换源衰减器设置的机械射频开关。有时，机械射频开关动作时，触点的闭合不同于其上次动作的闭合。在分析仪内部出现这种情况时，便会严重影响测量的精度。 在关键性测量期间，避免转换衰减器设置，可以减小开关重复性误差的影响。 （3）连接器重复性误差 连接器的磨损会改变电性能。可以通过实施良好的连接器维护方法来减小连接器的重复性误差。 3、系统误差 系统误差是由分析仪和测试装置中的不完善性所引起。系统误差是重复误差（因而可预测），且假定不随时间变化，可以在校准过程中加以确定，且可以在测量期间用数学方法减小。系统误差决不能完全消除，由于校准过程的局限性而总是存在某些残余误差，残余（测量校准后的）系统误差来自下列因素：校准标准的不完善性、连接器界面、互连电缆、仪表。 反射测量产生下列三项系统误差：方向性、源匹配、频率响应反射跟踪。 传输测量产生下列三项系统误差：隔离、负载匹配、频率响应传输跟踪。 下面分别介绍这六项系统误差，其中提到的通道A为反射接收机，通道B为传输接收机，通道R为参考接收机。 （1）方向性误差 所有网络分析仪都利用定向耦合器或电桥来进行反射测量。对理想的耦合器，只有来自被测件（DUT）的反射信号出现在通道A上。实际上，有少量入射信号经耦合器的正向路径泄漏并进入通道A（如
网络分析仪工作原理及使用要点 本文简要介绍41所生产的AV362O矢量网络分析的测量基本工作原理以及正确使用矢量网络分析测量电缆传输及反射性能的注意事项。 1.DUT对射频信号的响应 矢量网络分析仪信号源产生一测试信号，当测试信号通过待测件时，一部分信号被反射，另一部分则被传输。图１说明了测试信号通过被测器件（DUT）后的响应。 图１DUT 对信号的响应 2.整机原理： 矢量网络分析仪用于测量器件和网络的反射特性和传输特性，主要包括合成信号源、S 参数测试装置、幅相接收机和显示部分。合成信号源产生30k～6GHz的信号，此信号与幅相接收机中心频率实现同步扫描；S参数测试装置用于分离被测件的入射信号R、反射信号A 和传输信号B；幅相接收机将射频信号转换成频率固定的中频信号，为了真实测量出被测网络的幅度特性、相位特性，要求在频率变换过程中，被测信号幅度信息和相位信息都不能丢失，因此必须采用系统锁相技术；显示部分将测量结果以各种形式显示出来。其原理框图如图２所示： 图２矢量网络分析仪整机原理框图 矢量网络分析内置合成信号源产生30k～6GHz的信号，经过S参数测试装置分成两路，一路作为参考信号R，另一路作为激励信号，激励信号经过被测件后产生反射信号A和传输信号B，由S参数测试装置进行分离，R、A、B三路射频信号在幅相接收机中进行下变频，产生4kHz的中频信号，由于采用系统锁相技术，合成扫频信号源和幅相接收机同在一个锁相环路中，共用同一时基，因此被测网络的幅度信息和相位信息包含在4kHz的中频信号中，此中频信号经过A/D模拟数字变换器转换为数字信号，嵌入式计算机和数字信号处理器
矢量网络分析仪实验报告 一、实验容 单端口：测量Open，Short，Load校准件的三组参数，分别进行单端口的校准。 a.设置测量参数 1)预设：preset OK 2)选择测试参数S11：Meas->S11; 3)设置数据显示格式为对数幅度格式：Format->LogMag; 4)设置频率围：Start->1.5GHz，Stop->2.5GHz（面板键盘上“G”代表 GHz，“M”代表MHz，“k”代表kHz； 5)设置扫描点数：Sweep Setup->Points->101->x1（或”Enter”键或按 下大按钮）； 6)设置信号源扫描功率：Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off （隐藏设置窗）。 b.单端口校准与测量 1)设置校准件型号：Cal->Cal Kit->85032F（或自定义/user）（F指femal 母头校准件，M指male公头校准件）； 2)Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->Set All->Open(m/f),返回到 Specify CLSs->Short->Set ALL->Short(m/f)； 3)选择单端口校准并选择校准端口：Cal-Calibrate->1-Port Cal->Select Port->1（端口1 的校准，端口2也可如此操作）； 4)把Open校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端），点击Open，校准提示（嘀的响声）后完成Open校准件的 测量；得到的结果如Fig 1：单口Open校准件测量 5)把Short校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端），点击Short，校准提示（嘀的响声）后完成Short校准件的 测量；得到的结果如Fig 2：单口Short校准件测量 6)把Load校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连
是德科技 网络分析仪测量：滤波器和放大器示例
引言 对于通信系统而言，元器件的幅度和相位特性是影响性能的重要因素。矢量网络分析仪可提供此类器件的相关信息，包括放大器和晶体管等有源器件，以及电容器和滤波器等无源器件。而且，由于增加了时域功能，网络分析仪还能在测量过程中去除不需要的响应，只留下需要的信息。本应用指南说明了对射频滤波器进行的扫频测量，以及对通信频段放大器进行的扫描功率测量。 测量滤波器 对滤波器的特性进行全面的表征通常可以借助扫频测量来实现。图 1 显示了滤波器的频率响应。在左侧和底部，我们可以看到以对数幅度格式表示的传输响应；在右侧，我们可以看到反射响应（回波损耗）。最常测量的滤波器特性是插入损耗和带宽，如下图所示，其垂直标度经过扩展。另一个经常测量的参数是带外抑制。这项测量用于了解滤波器在其带宽内传输信号，同时在其带宽外抑制信号的能力如何。测试系统的动态范围通常决定了其评测这一特性的能力。 以下回波损耗图显示了典型的无源反射滤波器特征，从图中可见其在阻带中显示为高反射（接近 0 dB），而在通带中表现出良好的阻抗匹配。吸收式滤波器则是一种不同的滤波器，其在阻带和通带 中都能很好地匹配，可在广泛的频率范围中提供良好的匹配。 参考 0 dB 图 1. 通过频率扫描测试滤波器
目录 误差来源和类型 04误差校正类型05单端口校准05适配器效应06双端口校正07电子校准08评定测量不确定度09执行传输响应校准11增强型传输响应校准12测量12全双端口校准13 TRL 校准13校准不可插入式器件14未知直通校准14移除适配器的校准15建议读数15
前面板：部件的名称和功能
按键 工作通道/迹线区 用于选择工作通道和迹线的一组按键。 输入区 E5061B 的前面板上提供了用于输入数字数据的一组按键。
仪器状态区 与宏程序功能、存储和调用功能、控制/管理功能以及预设 E5061B（将其返回到预设状态）相关的一组按键。
标记/分析区 用于通过使用标记等来分析测量结果的一组按键。 浏览区（前面板上没有标签） 浏览区中的按键和旋钮用于在功能键菜单、表格（极限表、分段表等）或对话框中的选定（高亮显示的）区域中进行浏览，以及通过增加或减少来更改数据输入区域中的数值。当使用屏幕上显示的浏览区按键，从两个或多个对象（功能键菜单、数据输入区域等）中选择一个要操纵对象的时，首先按输入区中的 Foc（聚焦）键，以选择要操纵的对象（将焦点置于该对象上），然后操纵浏览区按键（旋钮），在选定（高亮显示）的对象之间移动或更改数值。
下面的描述说明了当焦点在功能键菜单上时和当焦点在数据输入区域中时浏览区按键的作用。有关操纵表和对话框的更多信息，请参考所有这些功能的操纵步骤。 ?焦点位于功能键菜单上时（已选择功能键菜单） 旋钮 （顺时针旋转或 逆时针转动） 上下移动对功能键的选择（高亮显示）。 上/下 箭头键 上下移动对功能键的选择（高亮显示）。 右箭头键 显示上一层功能键菜单。 左箭头键 显示下一层功能键菜单。 Enter或 旋钮（按下） 执行选定功能键的功能。 ?焦点位于数据输入区域中时（已选择数据输入区域） 旋钮 （顺时针旋 转或逆时针 转动） 以小步长增加或减少数据输入区域中的数值。 上/ 下箭头键 以大步长增加或减少数据输入区域中的数值。 左/右箭在数据输入区域来回横向移动光标 键一起使用，以一次更改一个字符的方式更改数据。
空气微带天线测试 天线系统一般都有两方面的特性：电路特性（输入阻抗，效率，频带宽度，匹配程度等）和辐射特性（方向图，增益，极化，相位）。天线的测试任务就是用实验的方法测定和检验天线的这些参数特性。公司目前测试天线仪器—3G网络矢量分析仪（见图1），只能够测试电路方面的部分特性，因此测试的结果仅供参考，需要更为详细精确的数据，需要找天线生产厂商做进一步测定。 图1:3G矢量网络分析仪
一：频率设定 根据天线使用频段要求选择合适的频率范围（比如我们通常用到的902～928MHZ，可以设定频率为860～960MHZ，设定的频段需包含实际用到范围）步骤如下： 步骤①：3G矢量网络分析仪器的启动，按下仪器左下角的电源开关； 步骤②：频率范围设定，按“START”键，输入开始频率（如图2）→按“STOP”，输入终止频率（如图3）； 图2：设定开始频率
图3：设定终止频率 二：仪器校准 天线测量时，用仪器标配的50欧姆同轴电缆或合格馈线连接仪器PORT1，在标配电缆线的另一端口处按开路→短路→负载，顺序进行校准。 图4：校准用的转接头（从左到右依次为：开路→短路→负载）
步骤③：进入校准界面，按“FORMAT”键→“SMTIH CHART”→“MKR”→“CAL”→“CALIBRATE MENU”→“REFLECTION 1-PORT” 步骤④：开路校准，按下图所示连接仪器，标配50欧姆同轴电缆，N 母头转N母头及开路转接头，然后按“OPENS”→“OPEN(M)”→“OPEN(F)”→“DONE OPENS” 图5：开路校准 步骤⑤：短路校准，按下图所示连接仪器，标配50欧姆同轴电缆，N 母头转N母头及短路转接头，然后按“SHORTS”→“SHORT(M)”→“SHORT(F)”→“DONE SHORS”
网络分析仪使用手册 目录 ACTIVE CH/TRACE Block: Channel Prev：选择上一个通道 Channel Next：选择下一个通道 Trace Prev：选择上一个轨迹 Trace Next：选择下一个轨迹RESPONSE Block: Channel Max: 通道最大化 Trace Max: 轨迹最大化 Meas: 设置S参数 Format: 设置格式 Scale: 设置比例尺 Display: 设置显示参数 Avg: 波形平整 Cal: 校准 STIMULUS Block: Start: 设置频段起始位置 Stop: 设置频段截止位置 Center: 设置频段中心位置 Span: 设置频段范围 Sweep Setup: 扫描设置 Trigger: 触发 NAVIGATION Block: Enter: 确定 ENTRY Block: Entry off: 取消当前窗口 Back space: 退格键 Focus: 窗口切换键 +/-: 正负切换键 G/n, M/,k/m: 单位输入 INSTR STATE Block: Macro Setup: Macro Run: Macro Break: Save/Recall: 程序载入载出键 System: 系统功能键 Preset: 预设置键 MKR/ANALYSIS Block: Marker: 标记键 Marker Search: 标记设置键 Marker Fctn: 标记功能 Analysis: 分析 部分按键详细功能： ------------------------------------------------------------ System: (系统功能设定) Print: 将显示屏画面打印出来 Abort printing: 终止打印 Printer setup: 配置打印机 Invert image: 颠倒图象颜色 Dump screen image: 将显示屏画面保存到硬盘中 E5091A setup: 略 Misc setup: 混杂功能 Beeper: 发声控制 Beeper complete: 开/关提示音 Test beeper complete: 测试开/关提示音 Beep warning: 开/关警告音 Test beep warning: 测试开/关警告音 Return: 返回 GPIB setup: 略 Network setup: 略 Clock setup: 时钟设定 Set date and time: 设置日期和时间 Show clock: 开/关时间显示 Return: 返回 Key lock: 锁定功能 Front panel & keyboard lock: 锁定前端面板和键盘 Touch screen & mouse lock: 锁定触摸屏和鼠标
网络分析仪组成框图 图1所示为网络分析仪内部组成框图。为完成被测件传输/反射特性测试，网络分析仪包含； 1．激励信号源；提供被测件激励输入信号 2．信号分离装置，含功分器和定向耦合器件，分别提取被测试件输入和反射信号。 3．接收机；对被测件的反射，传输，输入信号进行测试。 4．处理显示单元; 对测试结果进行处理和显示。 图1 网络分析仪组成框图 传输特性是被测件输出和输入激励的相对比值，网络分析仪要完成该项测试，需分别得到被测件输入激励信号和输出信号信息。 网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号，信号源输出通过功分器均分为两路信号，一路直接进入R接收机，另一路通过开关输入到被测件相应测试口，所以，R 接收机测试得到被测输入信号信息。 被测件输出信号进入网络分析仪B接收机，所以，B接收机测试得到被测件输出信号信息。B/R为被测试件正向传输特性。当完成反向测试测试时，需要网络分析仪内部开关控制信号流程。
图2网络分析仪传输测试信号流程 反射特性是被测件反射和输入激励的相对比值，网络分析仪要完成该项测试，需分别得到被测件输入激励信号和测试端口反射信号。 网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号，信号源输出通过功分器均分为两路信号，一路直接进入R接收机，另一路通过开关输入到被测件相应测试口，所以，R 接收机测试得到被测输入信号信息。 激励信号输入到被测件后会发射反射，被测件端口反射信号和输入激励信号在相同物理路径上传播，定向耦合器负责把同个物理路径上相反方向传播的信号进行分离，提取反射信号信息，进入A接收机。 A/R 为被测试件端口反射特性。当需要测试另外端口反射特性时，需网络分析仪内部开关将激励信号转换到相应测试端口。
仪器仪表的技术性能及指标 假设带宽为10Hz,用85032F校准箱校准，运行环境温度为23℃±5℃，与校准温度差值<1℃且测量数据不取平均。 系统阻抗：50Ω； 频率范围：300KHz~1.5GHz； 最大功率：10dBm； 最小功率(不加衰减器)：-45dBm(-5dBm)； 系统动态范围(不加衰减器)：115dB(300kHz~1MHz)，120dB(1MHz~3GHz)扫描类型：线性，幂，对数，分段 波道数：4 每波道轨迹数：4 显示器：10.4英寸彩色LCD显示器 操作规范 使用者要爱护仪器，确保文明使用。 1)开机前确保稳压电源及仪器地线的正确连接。
2)使用中不得接触仪器接头内芯（含连接电缆） 3)使用时不允许工作台有较大振动。 4)使用中不能随意切断电源，造成不正常关机。不能频繁开关机。 5)使用射频电缆时不要用力大，确保电缆保持较大的弧度。用毕电缆接头 上加接头盖。 6)旋接接头时，要旋接头的螺套，尽量确保内芯不旋转。 7)尽量协调、少用校准件。校准件用毕必须加盖放回器件盒。 8)转接件用毕应加盖后放回盒中。 9)停用时必须关机，关闭稳压电源，方可打扫卫生。 7、使用细则 一、按左下方的电源键启动矢量网络分析仪，启动后，待仪器完成自检后进入启动界面。 初始状态的默认值如下： 起始频率----300KHz 终止频率----1.5GHz 端口输出功率----0dBm 测量点数----201个 轨迹代表的测量值----S21 显示格式----dBMAG 参考电平----0dB 参考线位置----第8格 二、起始状态设置： 1功率电平设定 ㈠按“POWER/BW/AVG”键，进入“功率/测量带宽/平均值设置”菜单 ㈡按“POWER”键－数字键－单位键完成功率电平设定。如：“POWER”键－0－X1,即设定功率电平为0dBm。，“－”为随后之意。注意功率设定不得超出仪器提示范围（本仪器的范围是-45dBm到+10dBm），否则无效。无源器件调试与检验推荐功率设定为0dBm（仪器的默认值0dBm），有源器件的测试建议功率设置小于-20dBm。
1 目的 本使用说明书为规范矢量网络分析仪的操作, 避免操作不当引起的仪器损坏; 作为培训文件使公司技术人员了解本仪器的使用。 2 适用范围 本使用说明书适用于公司范围内的所有Anglent E50系列矢量网络分析仪的使用( 其它型号具有一定的实用价值, 但最大区别在于按键位置以及功能方面有细小区别) 。 3 主要职责 3.1 各部门设备使用者负责实施设备一级保养工作。 3.2 各部门安排专人负责实施设备的定期保养管理,监督日常保养工作之实施。 3.3 对新进员工有必要学习此文件时进行培训学习。 4 仪器操作注意事项 4.1 测试产品时, 不能直接加电测试。 4.2 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。 4.3 防止有大的直流电加入, 网络仪最大能承受10V的直流电。 4.4 防止过信号的输入。 4.4.1 网络分析仪的最大允许输入信号为20dBm。
4.4.2 输入信号大于10dBm 时, 应加相应的衰减器。 4.5 仪器使用前确保已接地。 5 仪器面板介绍 5.1 按键区域 1·ACTIVE CH/TRACE: 活动通道区; 2·软驱; 3·RESPONSE: 响应区; 4·NAVIGATION: 导航区; 5·ENTRY: 输入区; 6·STIMULVS: 激励区; 7·MKR/ANALYIS: 标定点/分析; 8·INSTRSTATE: 设备状态区。 注: 见”11 按键翻译”。 TWTX( 深圳) 有限公司 矢量网络分析仪 使用说明书 文件编号 TW/QS-SC-02 版 次 V1.0 页 次 2/16 5.2 显示区域 1 2 3 4 5 Tr1 S11 SWR 1．000/Ref 1.0000 Tr2 S21 Logmag 10dB/Ref 0.00dB Tr3 S22 SWR 1．000/Ref 1.0000 1．表示通道编号; 2．表示通道类型; 1 2 3 6 4 5 7 8 软菜单 USB 接
矢量网络分析仪
产品简介
1
产品概述 1、T5113A
2、T5230A/T5215A
3、T5280A
2
产品概述 T5113A
T5113A矢量网络分析仪是一款频 率范围覆盖300kHz到1.3GHz、双 端口单通路经济型网分仪，端口 阻抗有50Ω和75Ω两种。
z应用领域
特别适用于广播电视、汽车电子、医疗、科研教育等领域射频器件和组 件的研发、生产测试。
3
产品概述 T5113A 主要指标
频率范围 频率精度 信号源输出功率 信号源功率精度 动态范围 测量带宽（IFBW） 迹线噪声 温度稳定性 测量点数 端口 扫描类型 通道数/迹线数/标记点数 校准能力 迹线功能 标记功能 数据分析功能 系统供电 功耗 机箱尺寸 重量 300kHz ～ 1.3GHz 分辨率：1Hz；精度：±5 ppm -55dBm ～ +3dBm 分辨率：0.05dB；精度：±1.5dB 125dB，典型值 130dB（IFBW=10Hz） 1Hz ～ 30kHz（步进值 1/3） 0.002dB rms （IFBW=3kHz） 0.02dB /oC 2～10001 双端口单通路；50Ω或75Ω 线性频率扫描，对数频率扫描，分段频率扫描，线性功率扫描 4/8/16 响应校准、全1端口校准、单通路2端口校准；支持机械校准件、电子校准件。 迹线显示、迹线运算、自动刻度、电延迟、相位偏置。 数据标记、参考标记、标记搜索、统计、带宽搜索 端口阻抗转换、去嵌入功能、嵌入功能、S参数转换、时域转换、时域门控、极限测试、纹波测试 220 ± 22 V （AC）, 50 Hz 20W 440mm（W）x231mm（H）x360mm（D） 10kg 4
矢量网络分析仪原理及其使用 本文阐述了矢量网络分析仪的基本原理和结构组成，探讨了矢量网络分析仪误差来源，二端口误差模型和误差修正方法，并简要介绍了典型元器件的测试方法及测试中需要注意的细节。 1引言 矢量网络分析仪是功能强大的一种网络分析仪，是微波电路设计和测试工程师必不可少的测量仪器。在我所科研生产中起着非常重要的作用，我室现有两台矢量网络分析仪，一台是安立37347A、一台是安捷伦E8363C。主要用于测量放大器、天线、微波元器件(电缆、滤波器、分路器、开关、接插件)参数的测试验证。进行可靠的网络测量必须深刻理解网络分析仪和被测件的特性，本文将探讨矢量网络分析仪的基本原理、结构组成、误差修正、校准原理和常用元器件特性的测量。 2测量原理及结构组成 网络分析仪有标量网络分析仪和矢量网络分析仪之分。标量网络分析仪只能测量网络的幅频特性，而矢量网络分析仪可同时测量被测网络的幅度信息和相位信息。通过测量被测网络（被测件）对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来表征被测网络的特性。 2.1结构组成 矢量网络分析仪一般由激励源、两个测试端口（含信号分离部件）、高接收灵敏度的调谐接收机、用于计算和观察结果的处理器和显示器组成。矢量网络分析仪是一种高集成度的测量仪器，所需的外部配置较少，主要是各种校准器，包括开路器、短路器、匹配负载、转接电缆以及连接被测件所需的转换装置。
S21 正向传输参数S12 反向传输参数Port 1 Port 2 a1 b2 a2 b1 S11 正向反射参数S22 反向反射参数被测件? S11= b1/a1 ? S21= b2/a1 ? S22= b2/a2 ? S12= b1/a2 ? a1，b1，a2，b2分别是入射信号和出射信号，可以看出S参数是两个信号的比值。? 此项比值包括幅度和相
矢网分析仪原理 目录 1.一类独一无二的仪器 2.网络分析仪的发展 3.网络分析理论 4.网络分析仪测量方法 5.网络分析仪架构 6.误差和不确定度 7.校准 8.工序要求 9.一台仪器，多种应用 10.其它资源: 1. 一类独一无二的仪器 网络分析仪是一类功能强大的仪器，正确使用时，可以达到极高的精度。它的应用也十分广泛，在很多行业都不可或缺，尤其对测量射频(RF)元件和设备的线性特性方面非常有用。现代网络分析仪还可用于更具体的应用，例如，信号完整性和
材料测量。随着NI PXIe - 5632的问世，用户可轻松地将网络分析仪应用于设计验证和生产线测试中，完全摆脱传统网络分析仪成本高、占地面积大的束缚。 2. 网络分析仪的发展 矢量网络分析仪，比如图1所示的NI PXIe-5632可用于测量设备的幅度、相位和阻抗。由于网络分析仪是一种封闭的激励-响应系统，因此可在测量RF特性时实现绝佳的精度。而充分理解网络分析仪的基本原理对于最大限度地受益于网络分析仪至关重要。 图1.NI PXIe-5632矢量网络分析仪 在过去的十年中，矢量网络分析仪由于其较低的成本和高效的制造技术受到越来越多业内人士的青睐，其风头已经盖过标量网络分析仪。虽然网络分析理论已经存在了数十年，但是直到20世纪80年代初期第一台现代独立台式分析仪才诞生。
在此之前，网络分析仪身形庞大复杂，由众多仪器和外部器件组合而成，且功能有限。NI PXIe-5632的推出标志着网络分析仪发展的又一个里程碑，它将矢量网络分析功能成功地添加到软件定义的灵活PXI模块化仪器平台。 通常我们需要大量的测量实践，才能精确地测量幅值和相位参数，避免重大错误。在部分射频仪器中，由于测量的不确定性，小误差很可能会被忽略不计，而对于网络分析仪等精确的仪器，这些小误差却是不容忽视的。 3. 网络分析理论 网络是一个高频率使用术语，具有很多种现代的定义。就网络分析而言，网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配，最大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时，总会有一部分信号被反射，一部分被传输。图2为类比图。这就好比光源发出的光射向某种光学器件，例如透镜。其中，透镜就类似于一个电子网络。当光射入透镜时，根据透镜的属性，一部分光将反射回光源，而另一部分光则会传输过去。根据能量守恒定律，被反射的信号和传输信号的能量总和等于原信号或入射信号的能量。在这个例子中，由于热量产生的损耗微乎其微，因此忽略不计。
1 目的 本使用说明书为规范矢量网络分析仪的操作，避免操作不当引起的仪器损坏；作为培训文件使公司技术人员了解本仪器的使用。 2 适用范围 本使用说明书适用于公司范围内的所有Anglent E50系列矢量网络分析仪的使用（其他型号具有一定的实用价值，但最大区别在于按键位置以及功能方面有细小区别）。 3 主要职责 3.1 各部门设备使用者负责实施设备一级保养工作。 3.2 各部门安排专人负责实施设备的定期保养管理,监督日常保养工作之实施。 3.3 对新进员工有必要学习此文件时进行培训学习。 4 仪器操作注意事项 4.1 测试产品时，不能直接加电测试。 4.2 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。 4.3 防止有大的直流电加入，网络仪最大能承受10V 的直流电。 4.4 防止过信号的输入。 4.4.1 网络分析仪的最大允许输入信号为20dBm 。 4.4.2 输入信号大于10dBm 时，应加相应的衰减器。 4.5 仪器使用前确保已接地。 5 仪器面板介绍 5.1 按键区域 1·ACTIVE CH/TRACE ：活动通道区； 2·软驱； 3·RESPONSE ：响应区； 4·NAVIGATION ：导航区； 5·ENTRY ：输入区； 6·STIMULVS ：激励区； 7·MKR/ANALYIS ：标定点/分析； 8·INSTRSTATE ：设备状态区。 注：见“11 按键翻译”。 1 2 3 6 4 5 7 8 软菜单 USB 接口
矢量网络分析仪使用说明书版次V1.0 页次2/16 5.2 1 2 3 4 5 Tr1 S11 SWR 1．000/Ref 1.0000 Tr2 S21 Logmag 10dB/Ref 0.00dB Tr3 S22 SWR 1．000/Ref 1.0000 1．表示通道编号； 2．表示通道类型； 3．表示通道的格式； 4．表示通道在显示屏上每格所表示的数值； 5．表示通道在显示屏上参考线所在的格子数值。 6 仪器的基本常用功能介绍 6.1 测量回波损耗（电压驻波比） 通道选择S11或S22，S11时，用电缆PORT1；S22时，用电缆PORT2。 测量单通道时，所测器件终端应加负载；测双通道时，器件输出与输入均应接电缆。器件为有源器件时，详见“4 仪器操作注意事项”。 6.2 测量插入损耗 通道选择S12（Port2接收Port1发射）或S21（Port1接收Port2发射）测量时，所测器件输出、输入应接电缆；测量有源器件时，S12、S21不能选错，其余详见“4 仪器操作注意事项”。 6.3 测量时延 所测器件端口接上仪器，通道选择视具体情况，仪器按键Format→GroupDelay，详见“4 仪器操作注意事项”。 6.4 测量史密斯圆图 通道选择S11或S22时，终端应加负载，所测端接电缆。双通道时，输出、输入应同时接电缆，仪器按键Format→Smith，详见“4 仪器操作注意事项”。 7 仪器校准按键介绍 7.1 手动校准（以下介绍了双通道的校准方法） 按Cal*键，选择Cal kit ，选择ⅹⅹⅹ（具体见校准件型号，一般仪器厂商有配置），再选择Calibrate，选择2-Port Cal（双通道校准），选择Reflection，再对应相应的通道及校准件进行校准（电缆接什么标准件并在仪器上具体按何键见按件翻译，这里用到的标准键有3种分别是，开路Open、短路Short和负载Load），结束后，选择Return返回
Agilent E5071C网络分析仪测试方法-李S135-8076-7730 买卖仪器没找到联系方式？请搜索《欧诺谊-李海凤》进入查看联系方式，谢谢！ E5071C网络分析仪测试方法 一．面板上常使用按键功能大概介绍如下： Meas 打开后显示有：S11 S21 S12 S22 （S11 S22为反射， S21 S12 为传输）注意：驻波比和回波损耗在反射功能测试，也就是说在S11或者S22里面测试。 Format 打开后显示有：Log Mag———SWR———-里面有很多测试功能，如上这两种是我们常用到的，Log Mag为回波损耗测试，SWR 为驻波比测试。 Display打开后显示有:Num of Traces (此功能可以打开多条测试线进行同时测试多项指标，每一条测试线可以跟据自己的需求选择相对应的指标，也就是说一个产品我们可以同时测试驻波比和插入损耗或者更多的指标） Allocate Traces (打开此功能里面有窗口显示选择，我们可以跟据自己的需求选择两个窗口以上的显示方式） Cal 此功能为仪器校准功能：我们常用到的是打开后在显示选择：Calibrate （校准端口选择，我们可以选择单端口校准，也可以选择双端口校准） Trace Prev 此功能为测试线的更换设置 Scale 此功能为测试放大的功能，打开后常用到的有：Scale/Div 10DB/Div 为每格测试10DB，我们可以跟据自己的产品更改每格测量的大小，方便我们看测试结果 Reference Value 这项功能可以改变测试线的高低，也是方便我们测试时能清楚的看到产品测试出来的波型。 Save/Recall 此功能为保存功能，我们可以把产品设置好的测试结果保存在这个里面进去以后按下此菜单Save State 我们可以保存到自己想保存的地方，如：保存在仪器里面请按 Recall State 里面会有相对应的01到08，我们也可以按SaveTrace Data 保存在外接的U盘里面，方便的把我们产品的测试结果给客户看。 二．仪器测试的设置方法 1.频率设置：在仪器面板按键打开 Start 为开始频率，Stop 为终止频率。如我们要测量 2.4G到5.8G，我们先按 Start 设置为2.4G，再按 Stop 设置为5.8G 2.传输与反射测试功能设置：在仪器面板按键打开Meas 打开后显示菜单里面会有 S11 S21 S12 S22 （S11 S22为反射，S21 S12 为传输）注意：驻波比和回波损耗在反射功能测试，也就是说在S11或者S22 里面测试，S11和S21为第一个测试端口测试，S22和S12为第二个端口测试。
矢量网络分析仪 使用说明书 版 次 V1.0 页 次 1/16 1 目的 本使用说明书为规矢量网络分析仪的操作，避免操作不当引起的仪器损坏；作为培训文件使公司技术人员了解本仪器的使用。 2 适用围 本使用说明书适用于公司围的所有Anglent E50系列矢量网络分析仪的使用（其他型号具有一定的实用价值，但最大区别在于按键位置以及功能方面有细小区别）。 3 主要职责 3.1 各部门设备使用者负责实施设备一级保养工作。 3.2 各部门安排专人负责实施设备的定期保养管理,监督日常保养工作之实施。 3.3 对新进员工有必要学习此文件时进行培训学习。 4 仪器操作注意事项 4.1 测试产品时，不能直接加电测试。 4.2 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。 4.3 防止有大的直流电加入，网络仪最大能承受10V 的直流电。 4.4 防止过信号的输入。 4.4.1 网络分析仪的最大允许输入信号为20dBm 。 4.4.2 输入信号大于10dBm 时，应加相应的衰减器。 4.5 仪器使用前确保已接地。 5 仪器面板介绍 5.1 按键区域 1·ACTIVE CH/TRACE ：活动通道区； 2·软驱； 3·RESPONSE ：响应区； 4·NAVIGATION ：导航区； 5·ENTRY ：输入区； 6·STIMULVS ：激励区； 7·MKR/ANALYIS ：标定点/分析； 8·INSTRSTATE ：设备状态区。 注：见“11 按键翻译”。 1 2 3 6 4 5 7 8 软菜单 USB 接口
矢量网络分析仪使用说明书版次V1.0 页次2/16 5.2 1 2 3 4 5 Tr1 S11 SWR 1．000/Ref 1.0000 Tr2 S21 Logmag 10dB/Ref 0.00dB Tr3 S22 SWR 1．000/Ref 1.0000 1．表示通道编号； 2．表示通道类型； 3．表示通道的格式； 4．表示通道在显示屏上每格所表示的数值； 5．表示通道在显示屏上参考线所在的格子数值。 6 仪器的基本常用功能介绍 6.1 测量回波损耗（电压驻波比） 通道选择S11或S22，S11时，用电缆PORT1；S22时，用电缆PORT2。 测量单通道时，所测器件终端应加负载；测双通道时，器件输出与输入均应接电缆。器件为有源器件时，详见“4 仪器操作注意事项”。 6.2 测量插入损耗 通道选择S12（Port2接收Port1发射）或S21（Port1接收Port2发射）测量时，所测器件输出、输入应接电缆；测量有源器件时，S12、S21不能选错，其余详见“4 仪器操作注意事项”。 6.3 测量时延 所测器件端口接上仪器，通道选择视具体情况，仪器按键Format→GroupDelay，详见“4 仪器操作注意事项”。 6.4 测量史密斯圆图 通道选择S11或S22时，终端应加负载，所测端接电缆。双通道时，输出、输入应同时接电缆，仪器按键Format→Smith，详见“4 仪器操作注意事项”。 7 仪器校准按键介绍 7.1 手动校准（以下介绍了双通道的校准方法） 按Cal*键，选择Cal kit ，选择ⅹⅹⅹ（具体见校准件型号，一般仪器厂商有配置），再选择Calibrate，选择2-Port Cal（双通道校准），选择Reflection，再对应相应的通道及校准件进行校准（电缆接什么标准件并在仪器上具体按何键见按件翻译，这里用到的标准键有3种分别是，开路Open、短路Short和负载Load），结束后，选择Return返回