矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀同軸法測(cè)量原理及應(yīng)用介紹

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(Vector Network Analyzer， VNA)是一種用于測(cè)量微波電路和有源/無(wú)源微波器件參數(shù)的重要儀器。它可以測(cè)量電路的反射系數(shù)、傳輸系數(shù)、阻抗等特性，為電路設(shè)計(jì)和故障診斷提供重要依據(jù)。在VNA測(cè)量過(guò)程中，使用同軸連接線與待測(cè)設(shè)備連接是最常見的方式之一，因此同軸法成為重要的測(cè)量方法。

一、同軸法測(cè)量原理

同軸法測(cè)量的基本原理如下：

1. 待測(cè)設(shè)備通過(guò)同軸連接線與VNA端口相連。同軸線的特性阻抗一般為50Ω或75Ω，與VNA端口的匹配阻抗一致。

2. VNA發(fā)射微波信號(hào)，經(jīng)過(guò)同軸線傳輸?shù)酱郎y(cè)設(shè)備。由于待測(cè)設(shè)備的阻抗與特性阻抗不匹配，會(huì)產(chǎn)生反射信號(hào)。

3. VNA接收反射信號(hào)和透射信號(hào)，根據(jù)幅相信息計(jì)算出S參數(shù)。常用的S參數(shù)包括反射系數(shù)S11、傳輸系數(shù)S21等。

4. 通過(guò)分析S參數(shù)的幅值和相位，可以得到待測(cè)設(shè)備的阻抗、增益、損耗等特性。

二、同軸法測(cè)量注意事項(xiàng)

同軸法作為VNA測(cè)量的常用方法，需要注意以下幾個(gè)方面：

1. 同軸線的質(zhì)量要求高，要求低損耗、低輻射、穩(wěn)定的特性阻抗。常用的同軸線有RG-58、RG-223等。

2. 連接處要求良好的接地和屏蔽，避免信號(hào)泄露和干擾。連接頭如N型、SMA型要求嚴(yán)格匹配。

3. 校準(zhǔn)是同軸法測(cè)量的關(guān)鍵步驟，需要采用開路、短路、匹配負(fù)載等標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)，消除測(cè)試系統(tǒng)本身的誤差。

4. 待測(cè)設(shè)備的阻抗要盡量與同軸線特性阻抗匹配，否則會(huì)產(chǎn)生較大的反射，影響測(cè)量精度。

5. 測(cè)量頻率范圍要考慮同軸線的截止頻率，避免在高頻段出現(xiàn)模式轉(zhuǎn)換等問(wèn)題。

6. 同軸法測(cè)量對(duì)環(huán)境溫濕度、振動(dòng)等因素也比較敏感，需要注意相關(guān)因素的控制。

三、同軸法在VNA測(cè)量中的應(yīng)用

同軸法在VNA測(cè)量中有廣泛應(yīng)用，主要包括以下幾個(gè)方面：

1. 無(wú)源器件測(cè)量：包括各種無(wú)源微波濾波器、耦合器、隔離器等的S參數(shù)測(cè)量。

2. 有源器件測(cè)量：包括放大器、混頻器等有源器件的S參數(shù)、噪聲系數(shù)等測(cè)量。

3. 天線測(cè)量：通過(guò)測(cè)量天線的反射系數(shù)S11，可以獲得天線的阻抗特性、駐波比等參數(shù)。

4. 電纜測(cè)量：可以測(cè)量各種同軸電纜的特性阻抗、衰減系數(shù)、延遲時(shí)間等參數(shù)。

5. 集成電路測(cè)量：對(duì)集成電路中的微波/射頻電路進(jìn)行S參數(shù)測(cè)量，為電路設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

總的來(lái)說(shuō)，同軸法作為VNA測(cè)量的重要方法，在微波電路和器件的設(shè)計(jì)、優(yōu)化、故障診斷等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。隨著微波技術(shù)的不斷發(fā)展，同軸法測(cè)量技術(shù)也在不斷完善和創(chuàng)新，為微波領(lǐng)域的研究與應(yīng)用提供了有力保障。