低频矢量网络分析仪的设计

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自制全频段的矢量网络分析仪

自制全频段的矢量网络分析仪摘要：本文介绍了一种全频段的矢量网络分析仪(VNA)的自制方法。

该系统可以测量从1MHz到6GHz的信号，并提供S参数测量结果。

该系统的核心部件是一组廉价的软件定义无线电(SDR)设备和一个自制的校准负载。

我们在实验室内测试了该系统，并与商业型号进行了比较。

结果表明，该系统的性能可以媲美商业型号，并且具有成本效益和可自定义性的优点。

关键词：矢量网络分析仪，软件定义无线电，校准负载，S参数，全频段正文：引言：矢量网络分析仪是电子工程师常用的测试仪器。

它们可以测量电路的S参数，用于测试电路性能，设计匹配网络以及进行射频调试。

商业型号的价格通常很高，而且限制了用户的自定义能力。

本文介绍了一种自制全频段的矢量网络分析仪。

材料与方法：该系统基于软件定义无线电(SDR)技术。

我们选择了两个广受欢迎的SDR设备：HackRF One和RTL-SDR。

这些设备可以接收从1MHz到6GHz的信号。

我们使用GNU Radio软件来控制设备，并将其配置为矢量网络分析仪。

为了获得准确的测量结果，我们设计了一个自制校准负载。

该负载可以提供50Ω和75Ω的阻抗。

结果与讨论：我们在实验室内测试了该系统。

我们通过将它与商业型号进行比较来评估其性能。

结果表明，该系统的性能可以媲美商业型号，并且具有成本效益和可自定义性的优点。

我们采用了两个不同的SDR设备(HackRF One和RTL-SDR)，并使用了GNU Radio软件。

我们将SDR设备配置为矢量网络分析仪，并设计了一个自制校准负载，以获得准确的测量结果。

我们测试了不同的电路并测量其S参数。

我们通过比较该系统与商业型号的结果来评估其性能。

我们发现，该系统在整个频段内提供了与商业型号相当的准确性和精度。

结论：本文介绍了一种具有成本效益和可自定义性的全频段矢量网络分析仪的自制方法。

该系统基于软件定义无线电技术，可以测量从1MHz到6GHz的信号，并提供S参数测量结果。

微波测量实验报告

电子科技大学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA微波测量实验报告报告题目：微带带通滤波器的测量学科专业：电磁场与无线技术指导教师：作者姓名：联系方式：班级学号：一实验目的：1.掌握矢量网络分析仪的操作步骤以及测量方法。

2.掌握矢量网络分析仪的校准步骤。

3.利用矢量网络分析仪对滤波器的实际端口性能进行测量，并分析结果。

二实验内容：1.熟悉适量网络分析仪的控制面板和初始设置。

2.对矢量网络分析仪进行校准。

3.基于矢量网络分析仪对微带带通滤波器的测量。

三实验步骤及结果：1.矢量网络分析仪的初始设置：（1）开启RS公司生产的3GHz的矢量网络分析仪，按下Preset键初始还原。

（2）设置起始和终止等频率参数。

（3）Power BW A VG>>Bandwidth>>1KHz。

Average>>Factor>>10>>on。

（5）设置显示网格参数。

Scale>>Scale/div>>20dB。

22.矢量网络分析仪的校准步骤：（1）.按CAL键激活校准菜单。

（2）.按“start cal”键进入下一级校准菜单。

（3）.按“Two-Port- P1 P2”键，选择2端口校准，并进入下一级菜单。

（4）.按“TOSM”键选择TOSM校准方式，选择正确的接头形式，以及正:确的校准件（Calibration Kit）型号（如图所示）a.在1端口接开路校准件接口，用鼠标点击“开路OPEN”。

b.在1端口接短路校准件接口，用鼠标点击“短路SHORT”。

c.在1端口接负载校准件接口，用鼠标点击“负载LORD”。

d.在2端口接开路校准件接口，用鼠标点击“开路OPEN”。

e.在2端口接短路校准件接口，用鼠标点击“短路SHORT”。

f.在2端口接负载校准件接口，用鼠标点击“负载LORD”。

矢量网络分析仪高级应用之混频器测试

并分别介绍了针对混频器和变频模块的三种主要技术：标量混频器测量技术，矢量混频器测量技术，内置本振变频模块群延时测量技术。

J i a n k a i.L i 11.2009-目录1 前言 (3)2、矢量网络分析仪测量混频器的方法 (8)2.1标量混频器测试技术 (9)2.1.1变频损耗测量 (10)2.1.2隔离度测量 (26)2.1.3射频和本振回波损耗测量（端口驻波测量） (36)2.1.4三阶交调测试 (40)2.2矢量混频器测试 (49)2.2.1混频器的相位特性 (49)2.2.2参考混频器测量法 (50)2.2.3双向矢量混频器测量法 (51)2.3内置本振变频模块群延时测量 (59)2.3.1群延时测量基础 (59)2.3.2 R&S 双音测试技术 (60)2.3.3内置本振变频模块群延时测试 (61)2.3.4如何降低群延时轨迹噪声 (67)2.3.5校准 (70)3、总结 (72)4、订货信息 (73)1 前言为了用电磁波将信息传播到目的地，无线通信要求把含有信息的基带信号搬移到适合电磁传播的频率上。

在目的地再将这个过程逆转，把接收到的射频（RF ）信号搬回基带，以恢复信号中的信息。

这种频率搬移功能传统上称为“混频”，完成混频的装置称为混频器。

任何具有非线性特性的器件都可以作为一个混频器，因为，器件对输入端信号的非线性失真会产生新的频率信号，甚至在天线单元上生锈的螺钉或螺栓也能充当混频器，使接收机的输入端产生不希望的IMD 成分。

矢量网络分析仪时域测量技术分析与MATLAB仿真

矢量网络分析仪时域测量技术分析与MATLAB仿真申龙（中国空空导弹研究院，河南洛阳471009）摘要:矢量网络分析仪因具有频率测量范围宽、测试精度高等优点，被广泛应用与射频微波领域。

时域测量技术作为其一项重要的拓展功能,在进行时间域分析及解决特定场景下的测试问题时十分有用。

分析了矢量网络分析仪的时域测量理论基础，探究了时、频域转换及时域选通实现的原理及方法，同时通过使用MATLAB软件对整个过程进行了仿真，实现了时域选通的过程并对结果与原始频域响应进行了对照分析。

关键词:网络分析仪;时域选通;时域门;线性调频Z变换;MATLAB中图分类号:O1/3文献标识码:A国家标准学科分类代码：460.4022DOI：17.159//ii.1004-6941.ZOH.4.002The Analysit of VNA Time Domain Technique and MATLAB Simulation/HEN LotAbstract:VNA is wiaty us；in rania fyquency ank microwave feias becnnsy of O s winn fyquency ranae ank high pacisiok in meesy re.As at importakt fukctioo of VNA,timn Somain meesyrement tecnkoloou is usefut foe time Somain analysis ank solvink proOlem in syeciftc situatioos.This paner was coocentraten oo timn Somain mens-urement theore in VNA ank anpOen MATLAB software te estanlisy mathematicnt moOets Uo realizing the process of time-Uequency<31X610(1ank time-gatink WchricOooy.The simulatioo resylts were analyzen with the originat Uequency Somain resyoosy ank the validite of mathematicnt mokets were verifien.Keeworat:betworU analyzer；time Somain gating；time-gating；Chire-Z；MATLAB0引言矢量网络分析仪（VNA）是一种基于频域扫频测量的精密仪器,用于测量在单或多端口条件下网络的散射参数（/参数），并通过内置的数据处理模块将其在频域上以不同的参数形式表示出来。

安捷伦网络分析仪选型指南

射频网络分析的业界标准
ENA 网络分析仪 E5071C
Agilent ENA 为双工器和耦合器等多端口器件提供快速精确的测量解决方案。E5071C 在 4.5、6.5、8.5、 14 和 20 GHz 的测量频率范围内最多可以配置成 4 个内置测量端口。
ENA 中内置了测量平衡器件的先进功能，用户很容易就可以对用在手机或其它射频终端设备中的元器件，例如平衡 SAW 滤波器等进行测量。使用内置的夹具仿真功能，用户可以完成匹配电路嵌入、测试夹具去嵌入和阻抗转换等更复杂一些的测量工作，ENA 也支持混合模式 S 参数的测量。
E5061B 适用于测量各种低频器件，例如直流至直流转换器、无线电系统和无线接口中使用的射频器件、传感器电路等，这为用户改善终端产品的性能和质量提供了保障。当然，它也非常适用于所有需要对被测器件进行网络分析测量的实验室和教学机构。
● 内置直流偏置源 (高达 ± 40 Vdc) ● 外形紧凑 (254 毫米长) ● 内置 Visual Basic 应用程序设计语言 (VBA)
ENA的频率偏置测量模式 (FOM) 可以让用户精确地对混频器和变频器的特性进行表征。
用户可以使用 ENA 在制造过程中轻松高效地完成测量任务。使用内置的微软 Visual Basic 应用编程语言 (VBA) 可以快速开发自动化测量程序; ENA的器件拣放机械手接口的数据通讯速度极快，使它很容易集成到完全自动化的生产系统中。
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网络分析仪概览射频网络分析仪
1.5 GHz/3 GHz
低成本基础射频网络分析的新标准
ENA-L 射频网络分析仪 E5061A、E5062A
Agilent ENA-L 网络分析仪具有领先的现代技术和应用灵活性，可在多种行业和应用 (例如无线通信、有线电视、汽车制造、教育) 中完成基础的矢量网络分析测量任务。它旨在帮助用户缩短被测器件的调谐和测量时间，提高测量效率，让生产线具有更高的生产能力。

浅谈矢量网络分析原理矢量测量的重要性

矢量网络分析网络分析是指设计制造人员和制造厂家对较复杂系统中所有元件和和电路的电气性能进行测量的过程。

当这些系统传送具有信息内容的信号时，我们最关系的是如何以最高效率和最小失真使信号从一处传递到另一处。

矢量网络分析是通过测量元件对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来精确表征元件特性的一种方法。

这里我们将介绍矢量网络分析的基本原理。

讨论的内容包括可测量的通用参数，其中涉及散射参数（S参数）的概念。

还对一些射频基本知识，如传输线和史密斯原图进行回顾。

是德科技公司能够提供各种各样用于在DC-110 GHz 范围内表征元件特性的标量网络分析仪和矢量网络分析仪。

还可以为这些仪器提供各种选件，以简化实验室和生产环境中的测试。

通信系统中的测试要求在任何通信系统中，都必须考虑信号失真的影响。

尽管我们一般只考虑非线性效应引起的失真（例如，当所应用的载波信号引起互调失真时），但纯粹的线性系统也可能引入信号失真。

由于线性系统可能改变信号各个频谱分量的幅度或相位关系，所以有可能改变所通过信号的时间波形。

现在，我们来仔细的研究线性特性和非线性特性直间的差别。

线性器件使输入信号产生幅度和相位变化（图1）。

在输入端出现的任何正弦曲线也将以相同频率出现在输出端，而不会形成新信号。

无论是有源或是无源非线性器件，都可能使输入信号的频率偏离原来的位置，或增加其它频率分量，如谐波信号或寄生信号。

过大的输入信号通常会迫使线性器件进入压缩或饱和状态，从而引起非线性工作。

图1 。

线性特征和非线性特征的比较为了进行线性无失真的传输，被测器件（DUT）在所要求的整个带宽内，其幅度响应必须平坦，而相位响应必须呈线性。

作为例子，我们来研究在经过带通滤波器时含有丰富高频分量的方波信号，该带通滤波器以很小的衰减让选定的频率通过，而通带之外的频率则有不同程度的衰减作用。

即使滤波器具有线性相位性能，方波的带外分量也将受到衰减。

这使本例中的输出信号在本质上更具正弦属性（见图2）。

高效矢量网络分析仪自动测试方法

高效矢量网络分析仪自动测试方法随着网络技术的发展，网络分析仪已经成为了现代网络维护人员必备的工具之一。

矢量网络分析仪比起传统的网络分析仪具有更高的分辨率、更快的速度、更高的动态范围和更丰富的分析能力，因此被广泛应用于网络测试与分析领域。

本文将介绍一种基于高效矢量网络分析仪的自动测试方法，以提高测试效率和质量。

一、测试目标和原理网络分析仪主要用于分析和测试网络连接质量和性能，包括网络时延、吞吐量、丢包率等指标。

对于高效矢量网络分析仪来说，主要测试目标包括：1. 测试网络带宽和吞吐量2. 进行网络延迟测试，包括网络时延、延迟抖动等指标3. 分析网络丢包，包括网络丢包率、重传率等指标4. 检测网络设备的频谱响应和信噪比5. 对网络质量进行全面评估，包括网络稳定性、可靠性、带宽利用率等指标高效矢量网络分析仪主要原理是利用时间和频率上的采样进行信号分析，在不同的频段上测量信号的功率和相位，来分析信号的传输特性和性能指标。

其具体测试方式可以通过设置测试参数和测试场景来完成。

二、自动测试流程自动测试流程的设计需要考虑到测试类型、测试环境和测试资源等因素，以确保测试的准确性和稳定性。

一般包括以下步骤：1. 定义测试目标和测试方式：根据测试需求和场景，确定测试类型、测试对象、测试时长和测试方式等参数。

2. 设置测试参数：根据测试目标和测试方式，设置测试参数，包括采样率、带宽、中心频率、阈值等，也可以针对不同的应用场景进行优化设置。

3. 开始测试：启动高效矢量网络分析仪，并按照设置好的测试参数进行测试。

可以采用单点测试或多点测试的方式，对不同的网络节点和链路进行测试。

4. 数据分析：将测试结果导出并进行数据分析，包括对网络时延、网络吞吐量、网络丢包率等指标进行分析和对比。

5. 生成测试报告：将分析结果整理成测试报告，并进行可视化展示，方便用户进行快速检索和预览。

三、自动测试的优势相比于传统的手动测试方式，自动测试具有以下优势：1. 提高测试的效率和质量：自动测试能够大大节约测试时间和人力成本，避免了人为因素带来的误差，提高了测试的精确性和准确性。

S参数定义,矢量网络分析仪基本知识和S参数测量

S参数定义、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。

1．单端口网络习惯上又叫负载Z L。

因为只有一个口，总是接在最后又称终端负载。

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。

➢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、S11）更方便些。

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。

➢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。

➢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。

V2➢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S11、S21、S12、S22。

S参数的基本定义：S11：端口2匹配时，端口1的反射系数Г及输入驻波，描述器件输入端的匹配情况，S11=a2/a1;也可用输入回波损耗RL=-2Olg(ρ)（能量方面的反应）表示。

S22：端口1匹配时，端口2输出驻波，描述器件输出端的匹配情况，S22=b2/b1。

S21：增益或插损，描述信号经过器件后被放大的倍数或者衰减量。

S21=b1/a1. 对于无源网络即传输系数T或插损，对放大器即增益。

S12：反向隔离度，描述器件输出端的信号对输入端的影响，S12=a2/b2。

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低频矢量网络分析仪的设计
一、任务
设计制作一个低频矢量网络分析仪，可以测量双口网络的幅频特性和相频特性，并
能显示传输特性曲线。

控制电路
显示电路

键盘电路
扫频信号源

被测
网络

幅频测量
相频测量

二、要求
1、基本功能
（1）制作幅频特性测试装置
① 频率范围：1Hz～500KHz；
② 频率步进：10 KHz；
③ 测量精度：小于5%；
④ 能在全频率范围和特定频率范围内自动步进测量，也可手动预置测量范围及步
进值；
⑤ 采用液晶显示被测网络的幅频特性曲线。
（2）制作相频特性测试装置
① 频率范围：1Hz～100KHz；
② 相位测量分辨率≤5°；
③ 采用液晶显示被测网络的相频特性曲线。
（3）制作一个带通滤波器被测网络
① 中心频率：50KHz；
② 带宽：50KHz；
③ 通带增益Av＝1；
④ 计算此网络的幅频和相频特性，并绘制相频特性。
2、发挥部分
（1）幅频特性测试装置频率范围：0.1Hz～2MHz；
（2）相频特性测试装置频率范围：0.1Hz～2MHz，相位测量分辨率≤2°；
（3）在特性曲线中显示频标，频标可以通过按键控制移动，同时显示对应的频率，
幅度和相位信息；
（4）其它。