矢量网络分析仪图表的数据映射技术
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矢量网络分析仪使用教程矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,简称VNA)是一种用于测量和分析电磁器件和电路的工具。
它可以通过模拟和数字信号处理技术,对电压和电流的振幅、相位以及其它参数进行精确测量。
本教程将介绍如何正确使用矢量网络分析仪进行测试和分析。
1. 连接仪器:首先,将矢量网络分析仪的射频输出端口与待测设备连接。
确保连接的线缆和连接头无损坏,并保持良好接触。
接下来,将矢量网络分析仪的射频输入端口与信号源连接,用以提供测试信号。
同样,确保连接线缆无损坏,保持良好接触。
2. 设置测试参数:通过矢量网络分析仪的操作界面,设置测试参数。
通常包括频率范围、功率级别、带宽等。
根据测试的需求,选择适当的参数设置。
3. 校准:在进行任何测试之前,必须进行校准。
校准过程旨在消除测试系统中的误差,确保测量结果的准确性。
常见的校准方法包括开路校准、短路校准和负载校准。
根据厂家提供的说明书,按照指示进行校准操作。
4. 进行测量:校准完成后,可以开始进行测量。
根据需要选择所需的测量参数,如S参数、功率、相位等。
通过修改测试参数,可以获取更详细的信息。
5. 分析数据:测量完成后,可以对数据进行分析。
矢量网络分析仪通常提供丰富的数据分析和显示功能。
可以通过画图、计算和查看不同参数的数值等方式,深入了解被测设备的性能特征。
6. 导出结果:最后,将测量结果导出到计算机或其他设备中。
矢量网络分析仪通常提供多种数据导出格式,如CSV、TXT 等。
选择合适的格式,并保存数据。
以上是使用矢量网络分析仪的基本步骤。
根据具体的应用场景和要求,可能还需要进行更复杂的操作和分析。
因此,在实际使用中,建议参考矢量网络分析仪的用户手册和厂家提供的技术支持,以获得更详细的指导和帮助。
矢量网络分析仪学习矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,VNA)是一种用来测量网络参数的仪器,主要用于研究和设计微波和射频电路。
它能够精确测量反射系数、传输系数、相位和群延时等参数,为电路设计和信号分析提供重要的工具。
本文将对矢量网络分析仪的原理、应用和使用方法进行详细介绍。
一、矢量网络分析仪的原理矢量网络分析仪的信号源产生高度稳定的射频信号,并通过测试通道将信号发送给被测设备。
测试通道通常由方向耦合器和同轴、微带线等传输线组成,用于控制和分配信号。
接收器接收来自被测设备的反射和透射信号,并将其转换为电压或功率信号。
计算机对接收到的信号进行处理和分析,通过数学算法计算出被测试设备的网络参数。
二、矢量网络分析仪的应用1.网络分析:矢量网络分析仪可以测量和分析被测试设备的频率响应、增益和相位等参数,帮助工程师设计和优化电路。
2.频率响应测试:矢量网络分析仪可以测量被测设备在特定频率范围内的频率响应,帮助工程师分析和解决信号衰减、失真和干扰等问题。
3.滤波器设计:矢量网络分析仪可以通过测量和分析滤波器的传输系数和反射系数,帮助工程师设计和调整滤波器的性能。
4.天线测试:矢量网络分析仪可以测量天线的增益、驻波比和波束宽度等参数,帮助工程师优化天线设计和性能。
5.信号分析:矢量网络分析仪可以测量和分析信号的相位、群延时和频率特性,帮助工程师了解信号的传播和失真情况。
三、矢量网络分析仪的使用方法1.设备连接:将测试端口与被测试设备连接,并确保连接可靠和稳定。
2.仪器校准:在进行测量之前,需要对矢量网络分析仪进行校准。
常见的校准方法包括开路校准、短路校准和负载校准等。
校准操作将确定参考平面和参考电阻等参数,确保测量的准确性。
3.参数设置:根据具体需求,设置待测设备的频率范围、功率级别和测量模式等参数。
4.数据采集:通过控制软件或前面板操作,启动测量并收集数据。
矢量网络分析仪将发送射频信号,并接收被测设备的反射和透射信号。
矢量网络分析仪矢量网络分析仪是一种广泛应用于通信、无线电设备和电子电路实验的精密测试仪器。
它可以测量电路中各种参数,如反射系数、传输系数和阻抗等,并为分析电路的性能提供数学模型。
本文将对矢量网络分析仪的原理、结构和应用进行详尽介绍。
一、矢量网络分析仪的原理矢量网络分析仪的原理是基于麦克斯韦方程组和电磁场理论。
在基础电磁理论的基础上,矢量网络分析仪将电信号分为正弦波和相位两部分进行测量,通过计算这些部分的幅度和相位差异,可以确定电路中各种参数的值。
这里简单介绍一下矢量网络分析仪的基本工作原理。
1.1 反射系数的测量反射系数是指信号在电路中反射时与源信号之间的关系。
在矢量网络分析仪的测量中,反射系数的测量可以通过向电路输入一个特定频率的正弦信号,并在电路的接收端检测到其反射信号,然后测量两个信号之间的相位和振幅差异,来计算反射系数的值。
1.2 传输系数的测量传输系数是指信号从电路的输入端到输出端的传输效率。
在矢量网络分析仪的测量中,传输系数可以通过在电路的输入端和输出端分别加入正弦信号,并测量两个信号之间的相位和振幅差异,来计算传输系数的值。
1.3 阻抗的测量阻抗是指电路对电流和电势差的响应,其强度和方向受到电路的各种参数的影响。
在矢量网络分析仪的测量中,阻抗可以通过向电路输入一个特定频率的正弦信号,并通过测量电路中的电流和电势差,来计算阻抗的值。
二、矢量网络分析仪的结构矢量网络分析仪的结构主要分为三部分:源信号、接收器和计算机控制系统。
源信号负责向电路中输入正弦信号,接收器负责检测电路中的反射和传输信号,计算机控制系统则负责数据处理和分析。
下面将对这些部分的结构和功能进行详细介绍。
2.1 源信号源信号是矢量网络分析仪的核心部分之一。
它主要通过向电路中输入不同频率和振幅的信号来测量电路的性能。
源信号通常由射频信号发生器(RF signal generator)或特定的示波器(oscilloscope)提供,其输出功率和波形必须具有高度稳定性和可控制性。
矢量网络分析仪使用教程矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,简称VNA)是一种用于测量和分析电磁网络参数的高精度仪器。
它主要用于测试和优化射频和微波器件的性能,如天线、滤波器、放大器、集成电路等。
本文将为您提供一份针对矢量网络分析仪的使用教程,帮助您快速上手使用该仪器。
一、仪器介绍矢量网络分析仪是一种精密仪器,主要由信号源、接收器和调制器等组成。
它能够通过在被测设备上施加相应的输入信号,并测量输出信号的幅度和相位,从而计算出设备的散射参数(S-parameters)。
矢量网络分析仪通常具有高精度、宽频率范围和高灵敏度等特点,能够提供准确的测量结果。
二、基本操作1. 连接被测设备:首先,将矢量网络分析仪的输出端口与被测设备的输入端口连接,确保连接牢固。
如果被测设备具有多个端口,需要逐个连接。
2. 仪器校准:在测量之前,需要对矢量网络分析仪进行校准,以确保测量结果的准确性。
通常有三种常见的校准方法:全开路校准、全短路校准和全负载校准。
具体的校准方法可以根据被测设备的性质和实际需求进行选择。
3. 设置测量参数:在测量之前,需要设置一些测量参数,如频率范围、功率级别、测量类型等。
这些参数可以根据被测设备的特性和实际需求进行调整。
4. 启动测量:配置好测量参数后,可以开始进行测量。
在测量过程中,矢量网络分析仪会自动控制信号源和接收器,并采集输入和输出信号的数据。
5. 数据分析:测量完成后,可以通过矢量网络分析仪的软件对测量数据进行分析和处理。
常见的数据处理操作包括绘制频率响应图、计算散射参数、优化器件设计等。
三、注意事项1. 确保连接正确:在使用矢量网络分析仪进行测量前,需要确保所有连接正确无误,以避免测量误差的发生。
同时,还需要确保连接的电缆和连接器的质量良好,以减小测量误差。
2. 避免干扰源:在进行测量时,需要避免与其他无关信号源相互干扰,如电源噪音、射频噪声等。
可以通过在实验室中采取屏蔽措施来减小干扰。
矢量网络分析仪的原理介绍矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,简称VNA)是用于测量微波电路参数的一种测试仪器。
它可以同时测量幅度和相位,由此可以得到电路的S参数,进而确定电路的电学特性。
原理VNA的核心是一组相互独立的大功率信号源和敏感的接收器,它们分别通过大量的各向异性元件、耦合器以及各种整流器、差分与单端平衡器和放大器等等电路连接起来。
VNA中最基本的组件是频率控制单元,它使用一个可变频率信号源来生成一个宽频信号作为输入信号,并令它经过电路中的传输诸元、非线性元件、各种过渡网络等,从而获得电路的各种参数。
VNA的工作原理可以简单地分为以下几个步骤:1.VNA内置的信号源生成一个可变频率的信号,并将该信号通过耦合器输入待测电路中;2.信号在待测电路中进行传播,经过一些变化,并从待测电路中输出;3.输出信号再通过耦合器进入VNA中的接收器,接收器将输出的信号与输入的信号进行比较,以测量待测电路的各种参数;4.VNA将测量所得的各种参数进行处理,即可确定待测电路的S参数。
优点VNA具有以下几个优点:1.高精度和高灵敏度:VNA的测量精度通常可达到0.1 dB,接近于理论计算值,测试范围也非常宽;2.测量速度快:VNA的测量速度通常可以达到数毫秒,节省了大量的时间;3.大量的参数:VNA可以测量电路的各种参数,如S参数、Y参数、Z参数等等;4.多功能应用:VNA不仅可以测量微波电路,也可以用于其他领域如光学、无线通信等。
应用VNA的主要应用领域有以下几个:1.无线通信:VNA可以测量各种无线通信设备的电学特性,如天线、滤波器、变频器等等;2.微波电路设计和生产:VNA可以帮助设计人员快速准确地了解电路的性能,并帮助改进电路设计;3.光学:VNA可以用于测量光学器件的特性,并对光学器件进行性能评估;4.材料研究:VNA可以帮助研究人员了解各种特性材料的电学特性。
总结矢量网络分析仪是一种常用的微波测试仪器,它可以测量电路的各种参数,具有高精度和高灵敏度等优点,已经成为无线通信、微波电路设计和生产、光学、材料研究等领域必备的测试仪器。
矢量网络分析仪简单操作手册矢量网络分析仪是现代测试仪器的重要组成部分,它能够对电路、天线系统、微波元器件等进行频率域分析,并且能够有效地对电路进行仿真与优化。
但是对于初学者来说,操作起来可能会有些困难。
本文将为大家介绍矢量网络分析仪的简单操作手册,方便大家更好地掌握这一设备的使用方法。
一、矢量网络分析仪基本原理矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,VNA)是用于测量高频电磁信号传输、反射、损耗等特性的测试仪器。
矢量网络分析仪将测试信号分为两路,一路称为正向信号,一路称为反向信号,通过正反两路信号的相位差和幅度差,可以准确地测量出样品在频率范围内的反射系数、传输系数、阻抗等参数。
矢量网络分析仪的工作频率通常在几千兆赫至数十吉赫之间,是一种高频仪器。
二、矢量网络分析仪的基本操作方法矢量网络分析仪的基本操作方法分为以下几步:1、打开电源:启动仪器时,需要首先打开电源开关,待仪器自检过程完成后,可以进入相关测试操作。
2、连接测试样品:将测试样品接入机器测试接口,最好选用高质量的测试线缆,并确保线缆的末端没有过长,以保证测试的精度。
3、设置测试参数:在进行测试前,需要设定相应的测试参数,例如频率范围、增益、测量模式、环境温度等,以便仪器能够对测试样品进行正确的测试。
4、执行测试:按下测试按钮开始测试,矢量网络分析仪会通过正反两路信号的相位差和幅度差计算出测试样品的反射系数、传输系数、阻抗等参数。
5、记录测试结果:测试完成后,需要记录测试结果,并根据测试结果进行分析及优化。
三、矢量网络分析仪的应用场景矢量网络分析仪广泛应用于电磁场测量、微波元器件测试、天线系统测试、电子设备测试、通信系统测试等领域。
在电路设计和测试中,矢量网络分析仪可以帮助工程师精确地分析、优化和改进电路性能,提高电路设计的可靠性和稳定性;在通信领域,矢量网络分析仪可以用于测试天线系统的性能,优化信号传输效果,提高通信的可靠性和稳定性。
矢量网络分析仪的功能要点都有哪些呢矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,VNA)是一种广泛应用于射频(RF)和微波领域的仪器,用于测量和分析线性电路中的传输和反射特性。
它可以测量信号的传输、驻波比(VSWR)、S参数(散射参数)、衰减、相位延迟等,是RF工程师进行射频器件和系统分析以及测试的重要工具。
以下是矢量网络分析仪的主要功能要点:1.高精度的测量:矢量网络分析仪可以实现高达10位以上的测量精度,可以对微小的信号和相位差异进行测量和分析。
它可以提供非常准确的频率、幅度和相位的测量结果。
2.宽频率范围:矢量网络分析仪可以覆盖从几kHz到数十GHz的宽频率范围,并且可以非常方便地切换和选择测试频率。
这使得它适用于不同频率范围的应用,包括射频通信、微波器件、卫星通信等。
3.双向测量:矢量网络分析仪可以同时测量信号在正向和反向方向的传输和反射特性。
这样可以更全面地了解电路的特性,包括信号的损耗、反射以及功率传输效率等。
4.散射参数分析:矢量网络分析仪可以测量和分析电路的S参数,包括S11、S21、S12和S22、这些S参数可以描述信号在电路中的传输和反射特性,是电路设计和分析中非常重要的参数。
5.驻波比测量:矢量网络分析仪可以测量信号的驻波比(VSWR),用于评估电路中的匹配情况和损耗程度。
它可以帮助工程师找出传输线路和电路中的匹配问题,并进行相应的调整和优化。
6.相位延迟测量:矢量网络分析仪可以准确测量信号在电路中的相位延迟,包括群延迟和相对延迟等。
这对于设计和分析相干系统、滤波器、延迟线路等非常重要。
7.校准和校正:矢量网络分析仪可以进行校准和校正,以确保测量结果的准确性。
常见的校准方法包括开路、短路和负载校准,以及用参考标准进行插入损耗和相位校准等。
8.数据分析和图形显示:矢量网络分析仪可以将测量结果以图形和数据表格的形式显示出来,以便工程师进行数据分析和处理。
它可以绘制频率响应曲线、相位曲线、功率图等,方便用户对不同参数进行比较和评估。
矢量网络分析仪原理矢量网络分析仪是一种用于测量和分析微波网络参数的仪器,其原理基于电磁波在网络中的传播和反射特性。
在现代通信系统和雷达系统中,矢量网络分析仪被广泛应用于网络性能的评估和优化。
本文将介绍矢量网络分析仪的原理及其工作过程。
首先,矢量网络分析仪通过向被测网络中注入测试信号,并测量其在网络中的传播和反射情况来获取网络参数。
其工作原理基于电磁波在网络中的传播和反射特性。
当测试信号进入网络后,部分信号会被网络中的各种元器件反射回来,而另一部分信号则会继续向前传播。
通过测量这些传播和反射信号的幅度和相位,矢量网络分析仪可以计算出网络中各种参数,如传输损耗、驻波比、相位延迟等。
其次,矢量网络分析仪的工作过程可以分为两个主要步骤,校准和测量。
在进行测量之前,矢量网络分析仪需要进行校准以确保测量结果的准确性。
校准过程包括对矢量网络分析仪的各种内部参数进行调整,以消除系统误差和衰减。
一旦完成校准,矢量网络分析仪就可以进行网络参数的测量。
通过向网络中注入测试信号,并测量其在网络中的传播和反射情况,矢量网络分析仪可以计算出网络的各种参数,并将其显示在屏幕上供用户分析和评估。
在实际应用中,矢量网络分析仪可以用于多种场景,如天线测试、滤波器设计、无线通信系统性能评估等。
其高精度和灵活性使其成为微波领域中不可或缺的工具。
通过对网络参数的准确测量和分析,矢量网络分析仪可以帮助工程师们优化系统性能,提高系统的可靠性和稳定性。
总之,矢量网络分析仪是一种用于测量和分析微波网络参数的重要工具,其原理基于电磁波在网络中的传播和反射特性。
通过对网络中的传播和反射信号进行测量和分析,矢量网络分析仪可以准确地计算出网络的各种参数,并帮助工程师们优化系统性能。
在未来的发展中,矢量网络分析仪将继续发挥重要作用,推动微波技术的发展和创新。
矢量网络分析仪矢量网络分析仪是一种用于测量电路参数并分析信号传输性能的仪器。
它通常用于测试无线电频率器件、天线和电缆等。
工作原理矢量网络分析仪通过在设备端口发送测试信号并测量信号在设备输入端口处的幅度和相位响应来评估设备性能。
该仪器能够测量设备的反射损耗、传输损耗、驻波比等参数,从而帮助工程师优化电路设计。
矢量网络分析仪通过控制测试频率和功率等参数,可以测量各种射频和微波设备的性能。
应用领域矢量网络分析仪在通信、雷达、卫星通信等领域都得到广泛应用。
在通信系统中,矢量网络分析仪可用于评估天线性能、分析信号传输特性,从而提高系统性能和稳定性。
在雷达系统中,矢量网络分析仪可以用于测试反射损耗、驻波比等参数,帮助工程师调试和优化系统。
在卫星通信系统中,矢量网络分析仪可以用于测试信号传输质量,确保通信系统正常运行。
常见类型根据测试频率范围不同,矢量网络分析仪可以分为LF、HF、VHF、UHF、SHF、EHF等不同类型。
同时,根据测试端口数量,还可以分为单口和多口矢量网络分析仪。
一般来说,多口矢量网络分析仪可同时测量多个端口之间的相互作用,适用于复杂系统的测试和分析。
矢量网络分析仪的发展趋势随着通信技术的发展和射频微波领域的不断创新,矢量网络分析仪的性能要求也越来越高。
未来,矢量网络分析仪将更加智能化,具有更高的测量精度和频率覆盖范围,以满足日益复杂的电路设计和测试需求。
同时,随着5G技术的广泛应用,矢量网络分析仪在通信系统中的重要性将进一步提升。
总结矢量网络分析仪作为一种重要的电子测量仪器,在射频微波领域有着广泛的应用。
它可以帮助工程师评估设备性能,优化电路设计,提高系统性能和稳定性。
随着技术的不断进步,矢量网络分析仪将不断演化,更好地满足工程师对电路测试的需求。
矢量网络分析仪的工作原理研究矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,简称VNA)是一种用于测量电信号的物理特性的仪器。
它主要用于分析电路中的信号传输和反射特性,可以帮助工程师评估电路的性能以及找出潜在的问题。
本文将介绍矢量网络分析仪的工作原理及其在电子领域的应用。
一、概述矢量网络分析仪是一种精确测量电路中微小信号的仪器,通过发送和接收电磁波来测量电路中的反射和传输特性。
它可以测量的参数包括:幅度响应、相位响应、频率响应和群延迟等,这些参数对于分析和优化电路设计至关重要。
二、工作原理矢量网络分析仪的工作原理基于电磁波的传输和反射。
它通过电磁波与待测电路交互后的特性来分析电路的性能。
1. 电磁波的发送与接收矢量网络分析仪首先会通过一根耦合线将电磁波引导至待测电路。
在引导线的一个端口通过发射器发出电磁波,而另一个端口通过接收器接收反射回来的电磁波。
2. S参数测量S参数是指待测电路对应于入射波势和出射波势的幅度和相位之间的关系。
矢量网络分析仪通过测量S参数来分析电路特性。
2.1 反射系数的测量当电磁波传输至待测电路时,部分电磁波会被电路反射回来。
矢量网络分析仪通过测量反射系数(Reflection Coefficient)来评估电路对入射波的反射情况。
2.2 传输系数的测量除了反射系数,矢量网络分析仪还可以测量电路对电磁波传输的影响。
传输系数(Transmission Coefficient)用于表示电路中电磁波的传输效果。
3. 参数计算和结果显示通过测量反射系数和传输系数,矢量网络分析仪可以计算得到其他参数,如增益、驻波比、相位差等。
这些参数可用于评估电路的性能,并可通过显示器或计算机界面进行实时显示。
三、应用领域矢量网络分析仪广泛应用于电子领域的多个方面。
以下是几个常见的应用领域:1. 无线通信矢量网络分析仪在无线通信系统中起到了至关重要的作用。
它可以用于测量天线的电气特性、射频功率放大器的增益、射频滤波器的频率响应等。
矢量网络分析仪的基本原理目录一、内容概览 (2)1.1 矢量网络分析仪的重要性 (3)1.2 矢量网络分析仪的应用领域 (4)二、矢量网络分析仪的基本原理概述 (5)2.1 矢量信号与标量信号的差异 (6)2.2 矢量网络分析仪的工作原理 (7)三、矢量网络分析仪的主要组成部分 (8)3.1 射频模块 (10)3.2 混频器模块 (11)3.3 功率计模块 (12)3.4 天线与开关模块 (13)3.5 控制与显示模块 (14)四、矢量网络分析仪的工作流程 (15)4.1 开启仪器 (17)4.2 连接测试夹具 (17)4.3 设置测试参数 (18)4.4 执行测试 (20)4.5 分析测试结果 (21)五、矢量网络分析仪的测量原理 (22)5.1 矢量电压与电流的计算 (23)5.2 矢量信号的幅度与相位测量 (24)5.3 矢量网络的阻抗与导纳计算 (25)六、矢量网络分析仪的性能指标 (27)6.1 测量范围 (28)6.2 分辨率 (29)七、矢量网络分析仪的选择与使用注意事项 (30)7.1 根据需求选择合适的矢量网络分析仪 (32)7.2 使用前的准备工作 (33)7.3 测试过程中的注意事项 (34)7.4 测试后的数据处理与结果分析 (35)八、结论 (37)8.1 矢量网络分析仪在现代无线通信领域的应用价值 (37)8.2 对矢量网络分析仪未来发展的展望 (38)一、内容概览矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,VNA)是一种先进的微波测量设备,用于评估射频(RF)和微波系统的性能。
它通过精确测量和计算传输功率、反射功率以及其它关键参数,帮助工程师设计和优化无线通信系统、雷达系统和卫星通信系统等。
VNA的工作原理基于电磁波的叠加和干涉。
当一束电磁波通过一个同相位、同频率的平面波信号与一个反射波信号叠加时,会产生一个矢量信号。
这个矢量信号包含了关于系统性能的有用信息,如回波损耗、插入损耗、传输系数等。
矢量网络分析仪基本原理
矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,VNA)是一种用
来测量电路参数的仪器。
它基于矢量信号的特性,可以测量和分析电路的传输、反射和衰减等参数。
矢量网络分析仪的基本原理是通过将被测电路与信号源和接收器相连,发送一系列频率和幅度可调的信号,并通过接收器测量被测电路的响应。
通过在发送和接收信号之间引入相位测量,可以得到复数形式的传输函数,进而得到电路的各种参数。
具体来说,在测量过程中,矢量网络分析仪会通过输入端口向待测电路发送信号,并通过输出端口接收到反射信号和传输信号。
反射信号是由待测电路中的反射和反射损耗引起的,而传输信号是通过电路中传输的信号。
测量过程中,矢量网络分析仪会比较输入信号和输出信号之间的相位和振幅差异。
从而,可以得到待测电路的反射系数和传输系数。
反射系数用于描述信号从待测电路反射回来的程度,传输系数用于描述信号从待测电路传输的程度。
通过测量反射系数和传输系数,矢量网络分析仪可以得到待测电路的S参数(Scattering Parameters),即反射系数和传输系
数与输入和输出端口之间的关系。
S参数可以用于描述电路的
功率传输、阻抗匹配和波导特性等。
总之,矢量网络分析仪通过测量反射和传输信号的相位和振幅差异来分析待测电路的特性。
它可以实时测量电路的S参数,
并提供精确的电路分析结果。
在电子设计、射频工程和通信系统等领域中,矢量网络分析仪被广泛应用于电路设计和性能分析。
矢量网络分析仪简单操作手册(三)
本周我们给大家带来的是网络分析仪的入
门操作,图文并茂,拿着说明就能对网分进行
简单的操作。
当然每个仪器都有非常多的功能,
本次系列主要涉及S11参数查看和常用功能操
作。
仪器操作说明
----初级版
仪器信息如下图:
一、驻波测试说明
1. 选定好要测试的频率范围后进行校准,然后按区域二面板按键Format,在显示器上单击SWR选项,进入驻波测试界面
2. 使用区域五面板的 Maker按键,进行maker点设置,如下图
然后将待测物接到网分的1号端口上,如下图;
二、存图、数据对比操作
1. 按区域二面板的 Display按钮,进入如下界面:
选Display 选项可以进行显示选择。
Data:显示当前待测物驻波
Mem:显示存储波形
Data&Mem:同时显示当前待测物与存储的波形。
OFF:关闭显示
Display 选项下方Date->Mem 将当前波形图存储,存储后才可使用Display选项内的:Mem和Data&Mem功能
当前波形:
当前与存储波形同时显示。
三、测试其他参数
按面板上Format 按键进入如下界面,直接点击选择需要测试的参数。
矢量网络分析仪介绍矢量网络分析仪(Vector Network Analyzer,VNA)是现代无线通信领域中不可或缺的测试设备之一,用来测量网络中各个点之间的复数反射系数、传输系数、延迟等特征参数。
它的应用场景非常广泛,包括电磁兼容性测试,毫米波通信测试,天线设计优化,信号测量分析,信号灵敏度研究等。
矢量网络分析仪一般是由频率源,微波信号传输和接收件,数据处理与显示设备组成。
通过矢量网络分析仪可以获得电路中各个测试端口的传输参数,包括S参数,即散射参数。
S参数是指有源器件或无源器件中存在的散射系数,包括反射系数(S11,S22)和传输系数(S21,S12)两种。
反射系数和传输系数是矢量网络分析仪的明星参数,因为它们能够完整地描述某个端口的性能,并可以用它们来计算其他参数,如误差系数、电功率、噪声系数等。
S11反射系数表征能量从端口1反射回同一端口1的程度,S22反射系数则是表征能量从端口2反射回同一端口2的程度。
而S21传输系数则反映了从端口1到端口2的传输效率,S12则反映了从端口2到端口1的传输效率。
除了S参数,矢量网络分析仪还可以进行时域仿真,即测量电路中不同信号随时间的变化情况。
矢量网络分析仪还可以进行功率扫描测试,测试器件的故障情况。
除了传统的基础测试外,矢量网络分析仪还有一些应用领域的拓展。
电磁兼容性测试:电磁兼容性是指不同设备之间共享和保护电磁环境的能力。
矢量网络分析仪可以用于电磁兼容性测试中,测量不同设备之间的干扰和抗干扰能力。
毫米波通信测试:毫米波通信是5G通信的关键技术之一,用于实现高速数据传输。
矢量网络分析仪可以在毫米波波段进行测试,测量毫米波通信信号的传输和反射特性。
天线设计优化:天线是无线通信领域中的关键组件之一,它的性能直接影响到通信质量。
矢量网络分析仪可以测量不同天线设计的反射系数、辐射模式和带宽等特征参数,来实现天线设计的优化。
信号测量分析:在实际应用场景中,矢量网络分析仪可以用于测量和分析信号的特性,如时域特性、频域特性、噪声特性等。
电子质量2017年第02期(总第359期)作者简介:杨青(1981-)男,工程师,硕士,研究方向为电子测量技术与仪器仪表。
0前言为了满足各种测量需求,矢量网络分析仪(以下简称矢网)通常需要支持多种图表格式,常见的图表格式包括对数幅度、相位、驻波比、Smith 圆图、极坐标、群延迟等。
图表的数据映射就是将原始复数数据映射为图表的迹线像素点坐标,再将该迹线绘制在特定的坐标系下的过程[1]。
这一过程的特点是算法的执行步骤一致,但步骤中的具体实现有所不同,因此有必要利用面向对象的模板方法为数据映射定义算法骨架,通过继承和多态机制提高代码的复用性和可扩展性。
1技术思路模板方法的特点是定义一个操作中的算法骨架,而将步骤的具体实现延迟到子类中,可以在不改变一个算法结构的前提下重定义算法的某些特定步骤。
它适用于以下情况:一次性实现一个算法的不变部分,并将可变的行为留给子类来实现;各子类中的公共行为可被提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复;控制子类扩展,模板方法只允许子类在特定点上进行扩展[2]。
矢网图表的数据映射可以采取模板方法来设计,这是因为,1)数据映射算法存在一个通用的算法骨架,即原始数据均需要先映射为迹线的像素点坐标,再在特定坐标系下绘制该迹线;2)算法的不变部分和可变部分划分清晰,其中绘制迹线是算法的不变部分,原始数据到迹线像素点坐标的映射以及绘制坐标系属于算法的可变部分。
数据映射模板方法的设计过程是先建立图表继承体系,然后将数据映射过程分解为若干步骤,将步骤对应为类的公开方法,分析步骤中的共性和差异,将共性在父类中直接实现,而将差异延迟到子类中实现,最后在矢网软件的主程序框架中通过父类引用具体图表实例,采用统一的算法步骤执行数值映射,达到一个模板适用于所有图表的目的。
在这种设计下,主程序框架的代码中不会涉及到各种具体的图表类型,因此保持了主框架与具体子模块的相互隔离,可以有效降低模块之间的耦合度和整机软件的复杂度。
2建立图表继承体系按照坐标系的不同,矢网图表可分为两种类型:一类是笛卡尔坐标系,另一类是极坐标系。
笛卡尔坐标系矢量网络分析仪图表的数据映射技术The Data Mapping Technology of VNA Chart杨青,牛大胜(中国电子科技集团公司第四十一研究所,山东青岛266555)Yang qing,Niu Da-sheng (The 41st institute of CETC,Shandong Qingdao 266555)摘要:矢量网络分析仪需支持多种测试图表,数据处理过程复杂,为了有效控制设计复杂度,提高软件可扩展性,该文引入了一种数据映射技术,该技术通过建立图表继承体系,定义图表类的三个公开方法来完整描述数据映射过程,然后为数据映射制定模板,达到所有图表数据映射使用同一模板的目的。
关键词:矢量网络分析仪;图表;数据映射;模板方法中图分类号:TM935文献标识码:A文章编号:1003-0107(2017)02-0004-04Abstract:Various formats of chart are supported by VNA which may complicate the software design.In order to control the complication and enhance the extendibility of software,a data mapping technology is introduc-ed in this paper.A VNA chart hierarchy is created and three public methods are defined at first,then a unique data mapping template is designed to fit all chart formats.Key words:vector network analyzer;chart;data mapping;template method CLC number:TM935Document code:AArticle ID :1003-0107(2017)02-0004-04的图表包括对数幅度、相位、驻波比、群延迟,这些图表的X轴坐标单位均为Hz,Y轴坐标则各不相同,例如对数幅度图表表征原始数据的幅度,其Y轴单位为dB;相位图表表征原始数据的相位,其Y轴单位为角度。
极坐标系的图表包括Smith圆图和极坐标,在极坐标系下,原始数据的实部和虚部可直接映射到X轴和Y轴。
按照以上分析所建立的图表继承体系如图1所示。
图1矢网图表继承体系3定义数值映射方法图1中,矢网图表是所用图表的父类,在该类中需公开图表数值映射过程的方法,这些方法应能够完整描述数值映射过程,并且适用于所有的图表。
以最一般化的视角看待矢网图表的数据映射过程,它有且仅有三个步骤:(1)坐标映射———将原始数据映射到图表迹线的像素点;(2)绘制背景———绘制图表坐标系格线、标尺;(3)绘制前景———绘制图表的迹线、光标。
因此,以上三个步骤可定义成矢网图表的三个公共方法,其中方法1和方法2由于具体图表的实现细节各不相同,应设计为虚方法;方法3只要给定像素点坐标,即可绘制迹线和光标,这种行为在各图表中表现一致,因此可在矢网图表类中直接实现。
具体到该继承体系的第二级,也就是笛卡尔坐标系与极坐标系图表,针对方法1坐标映射,在极坐标系下,Smith圆图和极坐标均为复数实/虚部到X/Y轴的直接映射,因此可以在极坐标系图表中实现之。
在笛卡尔坐标系下,方法1可以分解为:X轴映射和Y轴映射,X轴映射是复数数组索引到频率的转换,可直接实现,而Y 轴映射在各具体的笛卡尔坐标系图表中行为各异,不可直接实现。
虽然可以将Y轴映射完全放到子类中实现,但通过分析,笛卡尔坐标系下Y轴映射在差异中存在共性,因此可以将Y轴映射进一步分解,分离差异和共性,将大部分共性操作在笛卡尔坐标系图表类中实现,而将仅存的差异在子类中实现。
具体的,Y轴映射可进一步细分为“复数转实数”和“实数转Y轴坐标”,其中的“实数转Y轴坐标”行为一致,可以在笛卡尔坐标系图表类中实现,“复数转实数”行为不一致,可在笛卡尔坐标系下的各子类图表中实现。
针对方法2绘制背景,极坐标系下的Smith圆图和极坐标图具有不同的绘制方式,极坐标图表的坐标系是一组组同心圆,而Smith圆图的坐标系是多组位置大小各不相同的圆形成的圆图,因此应下放到具体类中实现。
笛卡尔坐标系的各类图表的坐标系均为方格线,可以在笛卡尔坐标系图表类中实现。
再具体到该继承体系的第三级,也就是各个具体图表类型,对于极坐标系下的Smith圆图和极坐标图而言,仅需要实现方法2绘制背景。
具体到笛卡尔坐标系下的四个具体图表,也仅需要实现方法1中的“复数转实数”。
该方法的实现可参照如表1所示的公式。
表1四种笛卡尔坐标系图表的复数转实数公式图表格式转换公式对数幅度Data(n)=20×log10|S11(n)|相位Data(n)=arctan[B(n) A(n)]驻波比Data(n)=1+|S11(n)|1-|S11(n)|群延迟Data(n)=-1000000000360°×[arctan[B(n)A(n)]-arctan[B(n-1)A(n-1)]/[F(n)-F(n-1)]电子质量2017年第02期(总第359期)图2数据映射的实现原理框图4数据映射过程设计根据面向对象的多态机制,使用父类引用子类的实例来调用上述三个公开方法,差异性细节将被隐藏,因此可以采用模板方法,对数据映射过程进行一般化处理。
为了做到主程序模块与子模块的有效隔离,也就是无需让主程序模块知道具体有哪些图表类型存在,在使用模板方法之前,有必要先设计一个工厂类来辅助主程序模块创建所需的图表。
该工厂类的作用就是根据所需要的具体图表类型,能够动态创建出该类型的图表实例。
当主程序模块需要执行某个图表下的数据映射时,先利用该工厂类间接的创建出图表实例,主程序通过图表父类的变量引用该实例即可,而不需要知道该实例的具体类型。
当主程序引用到图表的实例之后,就可以将原始复数数据作为参数,调用父类的坐标映射方法,将其转换为特定图表迹线的像素点,再依次调用绘制背景和绘制前景方法,将迹线在特定的坐标系下呈现出来。
上述过程也就是图表数据映射的统一模板,它在主程序框架的源代码中是唯一的,但在运行时,由于多态的动态绑定特性,根据所引用的图表实例的不同,该模板中的方法会绑定到不同的实现,从而原始数据将被映射成不同的图表格式,如图3所示。
值得注意的是,在实际的矢网软件中,坐标映射和绘制操作运行于不同的线程,以便前台用户交互与后台数据转换异步执行,确保前台交互的响应速度。
通过上述自顶向下的设计,矢网图表的数据映射过程被分解为三个方法,并在图表的继承层次中一一实现,这三个方法的设计如图2所示。
图中的虚方框表示该方法为虚,实方框表示该方法已实现。
图3数据映射的执行过程5结论本文所阐述的数据映射技术,通过建立合理的矢网图表继承体系,定义完整描述映射的方法,模板化了数据映射过程。
当用户要求增加新的图表格式时,只需要在新图表类中实现标准方法即可,而无需改动软件主框架,由此软件的复杂度得到有效控制,可扩展性得到增强。
参考文献:[1]全凌云.矢量网络分析仪校准方法研究[J].电子质量,2010,(3):61-63.[2]Gamma E,Helm R,Johnson R,et al.设计模式:可复用面向对象软件设计的基础[M].李英军,马晓星,蔡敏,等,译.北京:机械工业出版社,2000.。