矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀外置耦合器擴(kuò)展測試S參數(shù)具體測試案例（上）

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(矢網(wǎng))是進(jìn)行微波芯片的微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測試的常用儀器，集成度高，可用于微波功率放大等芯片或部件的測試，但使用矢網(wǎng)進(jìn)行微波芯片S參數(shù)測試時(shí)，測試功率將有所限制。如3672系列矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀本機(jī)最大輸出功率約為+20dBm左右。而隨著信息技術(shù)的發(fā)展和微波功率半導(dǎo)體芯片工藝的改進(jìn)，小至微波功率芯片單片的輸入功率要求已經(jīng)大于矢網(wǎng)的最大輸出功率，此時(shí)使用單臺(tái)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行放大器測試明顯違背測試規(guī)律，測試結(jié)果不能完全表征被測件特性，并且不能準(zhǔn)確獲得增益壓縮、功率效率和交調(diào)等參數(shù)。

　　針對(duì)此問題，本文給出了一種基于3672系列矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的功率擴(kuò)展方法，設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)，利用3672靈活的前面板信號(hào)接口，使用本公司配套的定向耦合器、功率放大器和自主的校準(zhǔn)技術(shù)，提高微波網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的測試功率。測試輸入功率目標(biāo)為+25dBm，組成的測試系統(tǒng)框圖如圖1所示：

　　圖1 測試系統(tǒng)框圖

　　1、系統(tǒng)組成

　　大功率輸入信號(hào)測試系統(tǒng)主要組成部分為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、放大器、兩個(gè)定向耦合器、被測件和衰減器組成，如圖2所示。網(wǎng)絡(luò)儀輸出信號(hào)經(jīng)由前面板跳線源輸出端口到達(dá)放大器，信號(hào)被放大器放大后接入定向耦合器1，定向耦合器1的直通端連接定向耦合器2，耦合端經(jīng)過固定衰減器衰減后接入前面板跳線R輸入。定向耦合器2接收到被測件返回的信號(hào)后，通過耦合端連接的衰減器直接反饋到前面板跳線A輸入端口。

　　圖2 測試系統(tǒng)實(shí)物圖

　　此系統(tǒng)主要組成部分：

　　(1)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，型號(hào)3672D，頻段10MHz~50GHz;

　　(2)固態(tài)功率放大器，型號(hào)3871DC，頻段6GHz~18GHz;

　　(3)功率計(jì)，型號(hào)87233L，頻段50MHz~67GHz;

　　(4)定向耦合器兩個(gè)，耦合度20dB;

　　(5)大功率衰減器一個(gè)，衰減值30dB;

　　(6)固定衰減器兩個(gè)，衰減值20dB;

　　(7)機(jī)械校準(zhǔn)件，型號(hào)31121;

　　(8)測試電纜若干。

　　2、測試流程

　　2.1 系統(tǒng)設(shè)置

　　連接儀器和測試附件，設(shè)置頻率、硬件通道和功率等測試參數(shù)。

　　(1) 按照原理圖連接測試系統(tǒng)。由于本方案需要使用系統(tǒng)前面板新號(hào)接口，因此需要進(jìn)行通道配置：【通道】→【硬件設(shè)置】→【圖形配置】，端口1參考混頻器開關(guān)切換到“外部”;配置源1為低波段高功率模式，如圖3所示。

　　圖3 射頻通道設(shè)置對(duì)話框

　　(2)設(shè)置測試參數(shù)，分別設(shè)置頻率范圍(6G~18G)、中頻帶寬(1KHz)、掃描點(diǎn)數(shù)(201)等參數(shù)。

　　(3)設(shè)置功率偏移。網(wǎng)絡(luò)儀的源輸出功率經(jīng)由放大器放大后進(jìn)入被測件，實(shí)際輸出功率與設(shè)置功率存在偏差，因此需要設(shè)置功率偏移。

　　【激勵(lì)】→【功率】→【功率和衰減】，對(duì)話框中點(diǎn)擊【偏移和門限】按鈕，設(shè)置功率偏移(如設(shè)置源輸出功率為-10dBm時(shí)，經(jīng)過放大器放大到端口輸出功率為25dBm，則設(shè)置偏移為35dB)。

　　圖4 偏移和門限設(shè)置對(duì)話框

　　2.2 校準(zhǔn)

　　進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)，需要校準(zhǔn)系統(tǒng)的S參數(shù)測試誤差、源輸出功率誤差和接收機(jī)誤差。

　　(1)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和固態(tài)功率放大器開機(jī)30分鐘以上，充分預(yù)熱。

　　(2)進(jìn)行源功率校準(zhǔn)。

　　第一、配置功率計(jì)。

　　【校準(zhǔn)】→【功率校準(zhǔn)】→【源功率校準(zhǔn)】，配置功率校準(zhǔn)參數(shù)，點(diǎn)擊【功率計(jì)配置】，配置功率計(jì)的GPIB地址或USB連接地址(點(diǎn)擊【USB檢測】可以自動(dòng)檢測USB功率計(jì));

　　第二、編輯損耗補(bǔ)償表。

　　端口輸出功率超出功率計(jì)的額定功率，則需要在功率計(jì)前端接衰減器。衰減器的衰減值需要寫入損耗補(bǔ)償表。點(diǎn)擊【編輯損耗補(bǔ)償表】，根據(jù)源功率校準(zhǔn)時(shí)功率計(jì)前方所需的衰減器特性，增加損耗信息。

　　圖5 編輯損耗補(bǔ)償表對(duì)話框

　　第三、執(zhí)行源功率校準(zhǔn)。

　　設(shè)置容差和最大讀取次數(shù)，點(diǎn)擊【執(zhí)行校準(zhǔn)掃描】，等待校準(zhǔn)完成,校準(zhǔn)完畢，點(diǎn)擊【確定】。

　　圖6 源功率校準(zhǔn)對(duì)話框

　　(3)接收機(jī)校準(zhǔn)。

　　創(chuàng)建兩條軌跡R1和A，源端口為1，分別進(jìn)行接收機(jī)校準(zhǔn)。

　　端口1輸出連接負(fù)載，選中軌跡R1，【校準(zhǔn)】→【功率校準(zhǔn)】→【接收機(jī)校準(zhǔn)】。

　　圖7 接收機(jī)校準(zhǔn)對(duì)話框

　　端口1輸出連接開路器，選中軌跡A，進(jìn)行接收機(jī)功率校準(zhǔn)。

　　(4)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)校準(zhǔn)，本系統(tǒng)選擇增強(qiáng)型響應(yīng)校準(zhǔn)。

　　在網(wǎng)絡(luò)儀中選擇【校準(zhǔn)】→【非向?qū)?zhǔn)】，進(jìn)入非向?qū)?zhǔn)的對(duì)話框。選擇校準(zhǔn)類型為增強(qiáng)型響應(yīng)校準(zhǔn);

　　圖8 非向?qū)?zhǔn)-選擇校準(zhǔn)類型對(duì)話框

　　點(diǎn)擊【下一步】，選擇校準(zhǔn)件為31121;

　　按照界面顯示，依次連接開路器、短路器和負(fù)載，最后將兩個(gè)端口直通，完成校準(zhǔn)步驟;

　　圖9 選擇校準(zhǔn)類型對(duì)話框

　　校準(zhǔn)完成后，點(diǎn)擊【確定】，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)打開并應(yīng)用。

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