08_第八讲 矢量信号分析仪原理_83709619
矢量信号分析仪的特点
传统信号分析仪只有信号幅度测量功能，可测量幅度 与频率的关系，可测量幅度与时间的关系。 矢量信号分析仪具有同时测量幅度和相位的功能，可 测量幅度和相位与频率的关系，可测量幅度和相位与 时间的关系。 待测信号波形经ADC后的数字化数据，从其中提取幅 度和相位的数字化信息数据，再存入Capture RAM中。 再由Measurement RAM和DSP进行测量和数据分析： 模拟已调信号的解调、数字已调信号的解调、网格图、 星座图、矢量图、眼图和误差矢量幅度EVM。
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射频集成电路测试
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89400系列矢量 系列矢量 系列 信号分析仪功能
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89600S_矢量信号分析仪
高达6.0GHz的频 率范围 36MHz带宽（基 带带宽39MHz） 低到小于1Hz的频 域分辨率带宽 可用于无线通信、 无线局域网、卫星 和宽带接入系统的 测试 系仪器室有
用可选的第二个10MHz输入信道（选件AY7），还 可以同时分析基带I和Q信号。 可以按各种方式和表格来显示测量结果。星座图、 眼图、网格图和误差矢量图是分析数字调制信号的 常用工具。 通过产生一个理想基准信号与接收到的信号相比较， 可提供误差测量。测量结果包括误差矢量幅度EVM 等。
7 射频集成电路测试 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2009春季学期
硬件的复杂程度与占有频带宽度之间折衷
2。信息是如何调制到正交I和Q信号上？ 3。数字调制的不同类型
三种数字调制类型和三种数字调制类型的变种
4。限制带宽的滤波器技术
限制带宽和减小码间干扰
5。观察数字调制信号的方法
时域图、频域图、星座图、眼图、相位网格图和误 差矢量图
25 射频集成电路测试 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2009春季学期
9 射频集成电路测试
AY8
RF front-end
DUT
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基本结构（续2）
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现有选件：
1BH（General Export License）； AY7（Second 10MHz Input Channel）； AY9（Extended Time Capture）； AYA（Vector Modulation Analysis）； AYB（Waterfall and Spectrogram）； B73（Digital Wideband CDMA Analysis）； B79（Digital ARIB 1.0-1.2 W-CDMA Analysis）； UG7（Advanced LAN Support）； UTH（20Mb Extended RAM and Additional I/O）。
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射频信号源选件
89431A（RF）： dc to 2.65 GHz 范围。 另有内部RF信 号源（选件 AY8--本机没 有）。
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精密的射频前端
89441A的射频前端将高达2.65GHz的射频信号 下变频为带宽7MHz的中频信号； 带宽为7MHz的中频信号经过滤波和数字化后， 7MHz 进入高分辨率的A/D变换器； 后续的数字混频器和数字滤波器的带宽可以窄 到1Hz； 后面的高性能微处理器提供快速的频域、时域、 调制域分析和测量结果显示。
基于快速富里叶变换（FFT） 可分析单次出现信号 可同时获得测量信号的幅度和相位 目前技术条件下，其频率范围、灵敏度和动态范围 都不如超外差式频谱分析仪
6 射频集成电路测试 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2009春季学期
89441A的矢量调制分析功能
可以分析各种已调制信号，包括：
BPSK、QPSK、OQPSK、DQPSK、pi/4DQPSK、8PSK、 16-256QAM、VSB、MSK、2至4电平FSK等非标准格式 NADC、GSM、EDGE、DECT、CDMA等标准格式
基本结构（89410A（IF））
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基本结构 （续1） ）
1.软功能硬键 软功能硬键 2.显示屏幕 显示屏 显示 3.电源开关 电源开关 4.软盘驱动器 软盘驱动器 5.外键盘连接器 外键盘连接器 6.连接到 连接到DUT的信号源 连接到 的信号源 连接器（有AY8） 连接器（ ） 7.外触发连接器 外触发连接器 8.探头电源连接器 探头电源连接器 9.待测信号输入或 待测信号输入或DUT 待测信号输入或 的输出 10.显示功能硬键菜单组 显示功能硬键菜单组 11.系统功能硬键菜单组 系统功能硬键菜单组 12.测量功能硬键菜单组 测量功能硬键菜单组 13.REMOTE和LED显示 和 显示 14.MARKAR硬键菜单 硬键菜单 组 15.手动调节 手动调节MARKAR 手动调节 旋钮键 16.MARKAR/Entry硬键 硬键 17.数字量等输入硬键 数字量等输入硬键 18.通道 输入连接器 通道2输入连接器 通道
Agilent公司的矢量信号分析仪把时域、频域和 调制域分析集于一体，为复杂的时变信号提供 最先进的测量。 复杂的时变信号包括突发信号、脉冲信号、瞬 变信号、跳频信号以及模拟和数字调制信号。
5 射频集成电路测试 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2009春季学期
89441A的时域和频域分析功能
利用89441A的“射频示波器”功能，可以对复 杂的时变信号进行时域分析。 基于快速富里叶变换（FFT），可以进行高性 FFT 能频谱分析和时间选通频谱分析。 与超外差式频谱分析仪相比:
19 射频集成电路测试 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2009春季学期
射频和基带性能
射频性能：
灵敏度：-160dBm/Hz； 相位噪声：-124dBc/Hz（10KHz偏移）； 内部射频源：选件AY8 （本机没有）。
基带性能：
25.6 Msa/s的A/D采样速率； FFT变换； 频域和时域的误差修正功能； 第二个10MHz基带输入信道：选件AY7。
21 射频集成电路测试 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2009春季学期
8.3 数字调制与解调
目的：使传输的数字信号与信道特性相匹配， 便于有效地进行信息传输。 分类：
调制信号：模拟调制和数字调制； 相位连续：相位不连续调制和相位连续调制（例如： PSK、GMSK等）； 信号恒定：恒包络调制和非恒包络调制（例如： FSK、QAM等）。
4.30-5.4放假五天（第10周），4月30日（星期四）的课程调至 4月28日（星期二）进行 5.28-5.30放假三天（第14周，5.28（星期四）：端午节）
2 射频集成电路测试 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2009春季学期
参考文献
Agilent仪器说明书\89441A_矢量信号分析仪\Complex Meas_5965-8554E.pdf ..\Operators Guide_89400-90038.pdf ..\Started Guide_89441-90076.pdf ..\Time and Frequency Domain_5962-9217E.pdf ..\Time Capture_5091-8686E.pdf ..\Digital Modulation_5965-7160E.pdf ..\EVM Meas_5965-2898E.pdf ..\Phase Noise_5091-7193E.pdf ..\Data Sheet_5965-5425E.pdf Agilent仪器说明书\89600S_矢量信号分析仪\89600矢量 信号分析仪_5980-0723CHA.pdf
89411A的IF（89410A）部分
Source、Optional RF source、Precision RF front-end。
DUT
（Option AY8） ）
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IF（89410A）的Source部分
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射频集成电路测试
4 射频集成电路测试 清华大学电子工程系 李国林 雷有华 2009春季学期
8.1矢量信号分析仪的基本结构
89441A矢量信号分析仪有两部分：IF和RF部分
89410A（IF）：dc to 10MHz范围，内部信号源（正 弦、chirp、随机和32,768点的任意波形）； 89431A（RF）：dc to 2.65 GHz范围。另有内部RF 信号源（选件AY8--本机没有）。
干扰受限的信道，抗干扰能力强； 解调一般采用非相干方式，或插入导频的相干解调； 产业化问题
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成本低，易于实现。
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射频集成电路测试
数字调制方法的分类
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射频集成电路测试
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数字调制与解调
1。为什么要进行数字调制？
1。为什么要进行数字调制？
硬件的复杂程度与占有频带 宽度之间折衷。 工业发展的趋势（QPSK、 FSK、MAK、QAM等）。
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射频Байду номын сангаас成电路测试
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2。信息是如何调制到正交I和Q信号上？
矢量网络分析仪原理
7
CENTER SPAN
8 INSTRUMENT
BACK LIGHT SAVE RECAL COPY
SYSTEM
L
ENT
7 4 1 0 PRESE T
8
9
5
6
2
3
GP-IB PROGRAM
X1
BS GHz MHz kHz X1 REMOTE X1
R3767B NETWORK ANALYZER 40MHz-
３PORT、４PORT也相同
正确测定的注意事项
◆ CAL KIT的选择 CONNECT种类 (N,3.5mm,7mm)和极性 ◆ ＴＨＲＵ ＳＴＤ的电气长补正
正确校正执行的场合
Ｓ２１的波形应该和Ｓ12重叠
正确测定的注意事项
★CAL ＫＩＴ选择错误时的波形
实际的CAL KIT : 3.5mm 被选择的CAL KIT: N50(Female)
TEST
3.8GHz
TEST
PORT1
PORT2
电气特性的种类
接收部
ANT
发射部
RF AMP DPX
行动电话机的高频电路例
RF Filter
RF Filter
IF Filter
RX SYNTHE
RF Filter
ＴX SYNTHE
PA
入射波 反射波
传送波
传送特性
测试入射波和传送波的比、传送损失、 传送系数、相位、延遅时间等表示。
・ 通过频带内测定、确保没LOSS 値测定时 （降低TRACE的NOISE）
・ 在高衰减域测定时、提高测定范 围时
（降低NOISE准位）
１ｄＢ
ＲＢＷ １０ｋＨｚ
矢量网络分析仪原理和使用方法课件
利用矢量网络分析仪自带的软件或第三方软件， 对采集到的数据进行处理和分析。
结果解读
根据测量结果，解读被测设备的性能指标，评估 其性能优劣。
04
矢量网络分析仪应用实例
通信系统测试
通信系统测试
矢量网络分析仪能够测试通信系统的传输性能，如信号的幅度、相 位和群延迟等，以确保系统性能稳定可靠。
信号完整性分析
微波元件测试
对于微波元件，如滤波器、放大器等，矢量网络 分析仪可以测试其频率响应、增益和群延迟等特 性。
可靠性分析
通过矢量网络分析仪，可以对电子元件进行可靠 性分析，如温度循环、湿度试验等，以评估元件 的寿命和稳定性。
雷达系统测试
雷达散射特性测试
01
矢量网络分析仪可以测试雷达系统的散射特性，如RCS（雷达
校准
根据需要，进行系统校准 ，以确保测量精度。
操作界面与设置
界面介绍
熟悉矢量网络分析仪的各 个功能键和显示窗口，了 解其基本功能。
设置参数
根据测量需求，设置合适 的频率范围、扫描参数等 ，确保测量准确度。
保存设置
完成设置后，保存参数， 以便下次使用。
数据采集与分析
数据采集
按照测量需求，选择合适的测试端口和电缆类型 ，进行数据采集。
高精度测试技术
误差校正和补偿技术
高精度测试技术需要采用误差校正和 补偿技术，如校准件校正、误差模型 拟合等，以减小测试误差和提高测试 精度。
信号处理算法优化
高精度测试技术需要优化信号处理算 法，如滤波、插值、拟合等，以提高 数据处理的速度和准确性。
自动化测试技术
自动化校准和测试流程
自动化测试技术需要实现自动化校准 和测试流程，以提高测试效率和降低 人工操作误差。
矢量网络分析仪
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。
矢量网络分析仪原理26页PPT
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向பைடு நூலகம் 靡。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
矢量网络分析仪的原理及测试方法
矢量网络分析仪在通信测试中的应用
1 2
S参数测量
矢量网络分析仪可以测量散射参数（S参数）， 用于描述线性微波网络的反射和传输特性。
阻抗测量
通过测量S参数，可以进一步计算得到设备的阻 抗特性，包括输入阻抗、输出阻抗和特性阻抗等。
3
相位测量
矢量网络分析仪可以测量信号的相位信息，用于 分析信号的传播延迟和相位失真等。
PART 04
矢量网络分析仪在通信领 域的应用
通信系统中的传输线效应
传输线的分布参数特性
传输线具有电阻、电感、电容和电导等分布参数，这些参数会影响 信号的传输性能。
传输线的反射和传输
当信号在传输线上传播时，会遇到反射和传输两种现象，反射系数 和传输系数是描述这两种现象的重要参数。
传输线的阻抗匹配
连接测试设备
将矢量网络分析仪、测试电缆、连接器 等设备和配件按照测试要求连接好，确
保连接稳定可靠。
进行测试
启动矢量网络分析仪，按照设定的测 试参数进行测试，记录测试结果。
设置测试参数
根据测试目标和要求，设置矢量网络 分析仪的测试参数，如频率范围、扫 描点数、中频带宽等。
重复测试
根据需要，对同一测试对象进行多次 重复测试，以获得更准确的测试结果。
接收机对反射信号和传输信号进行幅 度和相位测量，并将测量结果送至处 理器。
DUT对入射信号进行反射和传输，反 射信号和传输信号分别被定向耦合器 接收并送至接收机。
处理器对测量结果进行数字信号处理， 提取幅度和相位信息，并根据需要进 行校准和误差修正，最终输出测试结 果。
关键性能指标解析
频率范围
矢量网络分析仪能够测量的频率范围， 通常覆盖多个频段，如微波、毫米波 等。
向量网络分析仪的原理与应用
向量网络分析仪的原理与应用向量网络分析仪是一种可以对电路参数进行测量的专用电子仪器，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
它可以测量信号的幅度、相位、插入损耗、回波损耗等各种重要参数，在信号处理、系统优化等方面具有非常重要的作用。
本文将从向量网络分析仪的原理和应用两个方面进行探讨。
一、向量网络分析仪的原理向量网络分析仪是通过对电路中的信号进行反射和传输的测量，以确定电路的特性和参数。
它主要是利用微波技术的三种基本元件：定向耦合器、相移器和反射器。
在测量过程中，向量网络分析仪几乎可以实现无失真测量，保证了测量数据的精确性。
1. 定向耦合器的原理定向耦合器是将一部分信号从一个端口向另一个端口传递，并将另一个端口的反向信号从另一个端口向一个端口返回的装置。
它可以将一个场景中的能量确定地分成两个部分，一部分能量从一个端口进入，另一部分能量从第二个端口向一个端口返回，而且这两个部分可以在方向和幅度上确定。
定向耦合器的原理是根据耦合器内部设计的传输线和阻抗变化，使信号以一定的比例从一个端口传输并把另一个端口的反向信号反射回来，从而达到测量的目的。
2. 相移器的原理相位移器是一种能够改变微波信号相位的电路元件。
它通过改变传输线的长度或绕线数来改变传输线的电路长度，从而实现对信号的相位进行调节。
在向量网络分析仪中，相位移器常用于相量分析，即对于多个信号的相位关系进行测量和分析。
3. 反射器的原理反射器是将入射波全部或部分反射回来的装置，用于衡量电路中反射损耗等参数。
反射器的原理是将电流反射回来，利用反射后波和原来波的干涉来衡量相对相位差的大小。
通过对反射波和入射波的干涉分析，可以得到入射波和反射波之间的相位差和幅度比值。
二、向量网络分析仪的应用向量网络分析仪除了在电路测量中广泛应用外，还有很多其他的应用场景。
1. 无线通信向量网络分析仪在无线通信方面有着非常广泛的应用。
它可以帮助测试无线设备的输入输出电平、信道传输特性、增益损耗等参数，从而提高无线传输的效率和可靠性。
矢量网络分析仪的基本原理
Sin 360º * f * t Time
Input
DUT
f1 Frequency
A
A * Sin 360º * f (t – to)
Time to
A phase shift =
to * 360º * f
f 1
Frequency
Output
Linear behavior input and output frequencies are the same (no additional frequencies created)
矢量网络分析的 基本原理
基本原理
目录
引言 ................................................................................................................................... 3 通信系统中的测量要求 ...............................................................................................3 矢量测量的重要性 ........................................................................................................ 5 入射功率和反射功率的基本概念 ............................................................................ 6 史密斯圆图 ......................................................................................................................6 功率传送条件 ................................................................................................................. 7 网络分析的名词术语 ................................................................................................. 10 测量群时延 ....................................................................................................................12 网络的表征 ....................................................................................................................13 Related Literature............................................................................................................15
矢量网络分析仪的原理及测试方法
13
Advantest 网络分析仪的应用范围
应用 元器件
通信 车用电子 IT 设备
VHA N/A RF NA
游戏机
TV/DVD
晶体谐振器
晶体滤波器 陶瓷振荡器 陶瓷滤波器
SAW 滤波器 介貭滤波器
14
蜂巢式手机的电路框图与使用的主要元器件
高频器件
VHF NA RF NA (R3765/R3767CG) RF Filter ANT
VCO
MOD CODE Microphone
Power Amp RF Filter
15
网络分析仪做元器件测试的系统配置
测试方案
网络分析仪 做生产线测试
VHF band
Semi-microwave Microwave
band
band
Mili-wave band
频率带宽
高产量
工位测试
低成本
貭检测试
高可靠性
RF IN
1 ED Es ER S11A
S11M
S11AER S11M = ED + 1 – ES S11A
12
2 端口全校正
* 定向性 * 信号源匹配 * 负载匹配 * 传输跟踪 * 补偿反射跟踪 * 高精度校正2端口器件的所有 S 参数 - 需用 开路/短路/负载/直通 4种标准校正器具
反射特性: 在每个端口得到开路/短路/负载的较正数据.每个标准 器具应有与直通器相同的电子长度去消除电长误差. 传输特性: 用直通标准器连接并做直通短路校正.
O O O O O
驻波比
6
网络分析仪原理 矢量网络分析参数
传输 * 幅度响应 * 衰减/增益 * 相位响应 * 群延时 * 前向/反向传输 反射 * 反射系数 * 阻抗 * 导纳 * 电压驻波比 * 输入/输出反射
矢量信号分析仪FSQ和测量功能介绍
fNyquist
28 MHz BW
DC
20.4 MHz
40/40.8 MHz
fSample 80/81.6 MHz
矢量信号分析 50MHz RBW 对应的幅度／相位／群延时特性
2 0
ns 0
-
20
-15
-10
2
grad 0
2
-15
-10
2
0
dB -
2
-
4-15
-10
Group Delay
4
-5 Phas0e
5
10
15
-5
0
5
Amplitude
10
15
-5
0
5
10
15
Frequency offset in MHz
矢量信号分析的性能参数 支持的调制方式
符号速率 25Msps, 标配 with raised cosine filtering, max symbol rate 28 MHz/(1+alpha) example for a= 0.22 -> max. symbol rate = 22.95 MS/s 81.6Msps (at 4 points/symbol) with FSQ-B72
14 bit A
D
32 MHz
Q mixer IF
Digital Resolution Bandwidths
Lowpass filter
I
Inphase Host Memory
512 k
LO 90°
I mixer
Q
IF LO
filter coefficients Lowpass filter
矢量网分析仪的测量及电磁波仿真
矢量网分析仪的测量及电磁波仿真一、实验原理无线电波在自由空间的传播过程中不同传输媒质会对电磁波的传播产生影响。
由于大气对电波的吸收或散射引起的或电波绕过球形地面或障碍物的绕射引起而产生的传输损耗。
出现衰落现象分为快衰落（干涉型衰落）、慢衰落（吸收型衰落）。
产生传输失真由于媒质的色散效应和随机多径传输效应，从而导致幅度和相位上产生失真。
电磁波传播方向也会因为传输媒质的不同而发生改变。
天波传播通常是指自发射天线发出的电波在高空被电离层反射后到达接收点的传播方式。
关注折射。
地波是指沿地面传播的无线电波，垂直极化波较水平极化波衰减小。
这是因为水平极化波的电场与地面平行，导致地面的感生电流增大，故产生较大的衰减。
所以地波关注垂直极化波。
二、实验目的1、学会用矢量分析仪测量短路、开路、匹配条件下反射系数的模值。
2、理解极化的概念，会判断极化方式。
3、观察极化叠加而成的合成波，比较不同极化方式形成的合成波的不同。
4、了解驻波是怎样合成的。
5、探究传输媒质不同对于电磁波的影响。
‘三、实验内容及步骤1、矢网校准频率设置为500-1500MHZ ，频点设为500.①短路校准：点击屏幕右侧calibration type 中的SOLT （T/R ）选项，将短路电阻连接到接收系统矢量网络分析仪DUT 端口，点击右侧short 选项，等待一会儿，按钮变为紫色即为校准完成。
②开路校准：将开路电阻连接到接收系统矢量网络分析仪DUT 端口，点击右侧open 选项，等待一会儿，按钮变为紫色即为校准完成。
③匹配校准：将匹配电阻连接到接收系统矢量网络分析仪DUT 端口，点击右侧load 选项，等待一会儿，按钮变为紫色即为校准完成。
④通路校准：用一根SMA 线将DUT 和DET 连接，点击右侧Thru 选项，等待一会儿，按钮变为紫色即为校准完成。
所有校准完成按下apply 键可以开始测量。
2、矢网测量（1）连线：将矢量分析仪的DUT端口与开槽传输线的输入相连接，输出分别接短路，开路，匹配负载。