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網絡分析的基本原理

一種獨特的儀器

網絡分析儀是一種功能強大的儀器,正確使用時,可以達到極高的精度。它的應用也十分廣泛,在很多行業都不可或缺,尤其在測量無線射頻(RF)元件和設備的線性特性方面非常有用。現代網絡分析儀還可以應用于更具體的場合,例如,信號完整性和材料的測量。隨著業界第一款PXI網絡分析儀—NIPXIe - 5630的推出,你完全可以擺脫傳統網絡分析儀的高成本和大占地面積的束縛,輕松地將網絡分析儀應用于設計驗證和產線測試。

網絡分析儀的發展

你可以使用圖1所示的NIPXIe-5630矢量網絡分析儀測量設備的幅度,相位和阻抗。由于網絡分析儀是一種封閉的激勵-響應系統,你可以在測量RF特性時實現絕佳的精度。當然,充分理解網絡分析儀的基本原理,對于你最大限度的受益于網絡分析儀非常重要。

在過去的十年中,矢量網絡分析儀由于其較低的成本和高效的制造技術,流行度超過了標量網絡分析儀。雖然網絡分析理論已經存在了數十年,但是直到20世紀80年代早期第一臺現代獨立臺式分析儀才誕生。在此之前,網絡分析儀身形龐大復雜,由眾多儀器和外部器件組合而成,且功能受限。NIPXIe-5630的推出標志著網絡分析儀發展的又一個里程碑,它將矢量網絡分析功能成功地賦予了靈活,軟件定義的PXI模塊化儀器平臺。

通常我們需要大量的測量實踐,才能實現精確的幅值和相位參數測量,避免重大錯誤。由于射頻儀器測量的不確定性,小的錯誤很可能會被忽略不計。而網絡分析儀作為一種精密的儀器能夠測量出極小的錯誤。

網絡分析理論

網絡是一個被高頻率使用的術語,有很多種現代的定義。就網絡分析而言,網絡指一組內部相互關聯的電子元器件。網絡分析儀的功能之一就是量化兩個射頻元件間的阻抗不匹配,最大限度地提高功率效率和信號的完整性。每當射頻信號由一個元件進入另一個時,總會有一部分信號被反射,而另一部分被傳輸,類似于圖2所示。

這就好比光源發出的光射向某種光學器件,例如透鏡。其中,透鏡就類似于一個電子網絡。根據透鏡的屬性,一部分光將反射回光源,而另一部分光被傳輸過去。根據能量守恒定律,被反射的信號和傳輸信號的能量總和等于原信號或入射信號的能量。在這個例子中,由于熱量產生的損耗通常是微不足道的,所以忽略不計。

我們可以定義參數反射系數(G),它是一個包含幅值和相位的矢量,代表被反射的光占總(入射)光的比例。同樣,定義傳輸系數(T)代表傳輸的光占入射光的矢量比。圖3示意了這兩個參數。

通過反射系數和傳輸系數,你可以更深入地了解被測器件(DUT)的性能。回顧光的類比,如果DUT是一面鏡子,你會希望得到高反射系數。如果DUT是一個鏡頭,你會希望得到高傳輸系數。而太陽鏡可能同時具有反射和透射特性。

關鍵詞: 網絡分析儀

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