化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
是德E5071C矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀助力諧波失真測量方案
閱讀：295 發(fā)布時間：2024-8-9一、測量示例
E5071C ENA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進行一個多端口測量的示例。本例以蜂窩手機中常用的矢量多端口開關(guān)作為被測件，要求對所有路徑執(zhí)行S參數(shù)測量，并對被測件發(fā)射路徑執(zhí)行諧波失真測量。為了通過單一連接執(zhí)行這些測量,使用外部EM開關(guān)。
圖1和2顯示了測量的基本配置示例。因為兩種配置的重點都是對設(shè)備上的多個端口進行雙端口測量，所以可能需要額外的EM開關(guān)以構(gòu)成完整的測量設(shè)置。圖6顯示了對被測件施加低功率信號時的s參數(shù)測量，而圖7顯示了對被測件施加高功率信號時的諧波失真測量。通過改變EM開關(guān)端口，可以在這兩種測量中進行選擇。
圖1.低功率測量(S 參數(shù)測量)配置示例
圖2.高功率測量(諧波測量)配置示例
由于被測件通常與功率放大器連接來執(zhí)行蜂窩手機中的發(fā)射操作，所以該器件的失真測量通常是在高輸入功率電平的條件下進行的，因此需要使用一個外部升壓放大器來獲得高功率電平(超過網(wǎng)絡(luò)分析儀的大輸出功率電平)。在升壓放大器的后面插入一個隔離器，以改善由于放大器的S22特征不佳導(dǎo)致的失配。對于諧波性能測量，需要置入一個低通濾波器(LPF) 來清除放大器或網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號源所生成的多余諧波。這時需要用一個高通濾波器(HPF) 來抑制接收機路徑上的基本頻率，以便大限度地提高使用網(wǎng)絡(luò)分析儀的接收機進行測量時的信噪比(S/N)。 Agilent EM開關(guān)由于具有保證的0.03 dB的插入損耗可重復(fù)性，可以確保精度并減少校準次數(shù)，所以非常適合此類應(yīng)用。優(yōu)異的隔離性(>60dB)也是大限度提高測量精度和改善系統(tǒng)動態(tài)范圍的重要因素。
二、諧波測量過程
本節(jié)將詳細說明使用ENA進行諧波失真測量的過程。信號從ENA的端口1傳送到2端口被測件,接著從被測件的輸出端傳送到ENA的端口2,就可以在基本頻率.上進行測量;如果是傳送到ENA的端口3,就可以在諧波頻率上進行測量。當被測件上的端口增加時,E5091A多端口測試儀可以發(fā)揮重要作用。
必要的步驟包括:
1參數(shù)設(shè)置
2接收機校準
3信號源功率校準
4測量
（1）參數(shù)設(shè)置
(1-1)測量參數(shù)設(shè)置
應(yīng)正確選擇所有必要的測量參數(shù),例如頻率、點數(shù)和IFBW。在這個測量示例中，ENA信號源端口發(fā)送的基本信號的測量頻率范圍為800MHz至1GHz?；绢l率的測量在ENA的通道1.上執(zhí)行，而二次諧波激勵的測量在通道2上進行。
設(shè)置起始頻率和終止頻率
[Start] > [Start] (800 MHz)
[Stop]> [Stop] (1 GHz)
顯示屏.上用于測量的兩個通道
[Display] > [Allocate Channels]> [x2]
[Meas]> [Absolute]> [B (1)](針對通道1)
[Meas]> [Absolute]> [C (1)] (針對通道2)
(1-2)激活頻偏模式(FOM)
通過激活FOM,您可以在不同頻率下調(diào)諧ENA的信號源和接收機;還可以在ENA的接收機上獲得被測件中生成的諧波激勵。要激活這個功能，需要有用于ENA的選件E5071C-008或升級產(chǎn)品E5003A。
針對通道1和2激活FOM
[Sweep Setup] > [Frequency Offset]> [Frequency Offset] (激活)
針對通道2調(diào)諧信號源(端口1)和接收機(端口3).上的諧波頻率
[Sweep Setup]> [Frequency Offset]> [Port 1]> [Multiplier] (2)>[Port 3]> [Multiplier] (2)
針對信號源(端口1)和接收機端口(端口2)， 將通道1的頻率范圍設(shè)置為800 MH至1 GHz;針對這兩個端口(端口1和端口3),將通道2的頻率范圍設(shè)置為1.6 GHz至2 GHz。根據(jù)所需的諧波激勵，選擇乘法器的一個整數(shù)。
（2）接收機校準
可以使用接收機校準對ENA上的接收機端口的功率電平進行校準。通過校準，除去接收機路徑上的插入損耗效應(yīng)，ENA屏幕在校準面
板上顯示功率電平值。
接收機校準是在選定信號源端口的頻率范圍內(nèi)執(zhí)行。因此對于諧波測量，信號源端口的頻率范圍應(yīng)與接收機端口的相同。
建議在進行接收機校準之前先執(zhí)行功率校準，以便獲得更精確的輸入信號功率電平。
(2-1)功率校準
在通道1和2.上設(shè)置ENA的功率電平。
[Sweep Setup] > [Power] > [Power] (dBm)
注:接收機校準的輸入功率電平不得超過ENA的大輸出功率電平。
對通道1和2進行功率校準。ENA和功率計通過USB/GPIB接口(例如，Agilent 82357B)相連。(圖3)
[Cal] > [Power Calibration] > [Take Cal Sweep]
圖3.功率校準(用于接收機校準)
(2-2)接收機校準
連接信號源與接收機路徑，然后執(zhí)行接收機校準。(圖4)
通道1:
[Cal]> [Receiver Calibration] > [Select Port] (2)
> [Source Port] (1)
> [Take Cal Sweep]
通道2:
[Cal] > [Receiver Calibration] > [Select Port] (3)
> [Source Port] (1)
> [Take Cal Sweep]
圖4.接收機校準
（3）信號源功率校準
(3-1)降低ENA的功率電平對于使用升壓放大器的高功率測量,必須將ENA信號源端口的輸出功率電平設(shè)置在一個適當?shù)闹?，以使接收機端口的輸入信號不會導(dǎo)致ENA出現(xiàn)硬件故障。注: ENA測試端口的大損壞電平通常為+26 dBm,E5091A測試端口的大損壞電平通常為+20 dBm。
通道1和2:
[Sweep Setup] > [Power] > [Power] (dBm)
(3-2)設(shè)置信號源端口的頻率
在基本頻率范圍內(nèi)設(shè)置通道2的信號源端口(端口 1)的頻率。
通道2:
[Sweep Setup] > [Frequency Offset] > [Port 1] > [Multiplier] (1)
現(xiàn)在，對于基本信號,兩個通道中的信號源端口(端口1)的頻率范圍為800MHz至1GH。調(diào)諧端口2的頻率以進行基本測量(800MHz至1 GHz),同時調(diào)諧端口3的頻率以進行諧波測量(1.6 GHz至2 GHz)。
(3-3)在高功率電平,上的功率校準
圖5顯示了使用外部放大器進行高功率校準的配置。通過連接到ENA上的功率計和傳感器，將被測件的輸入功率電平調(diào)整到預(yù)定值。
圖5.使用高功率信號進行功率校準
通過在損耗補償表中輸入適當?shù)闹担梢匝a償信號源路徑上的插入損耗或增益(圖11)。例如在高功率測量中，當把ENA的輸出功率電平設(shè)置為0 dBm并在補償表中加入一個負值(例如-32 dB)時，功率傳感器的校準面板.上的功率電平在整個頻率范圍內(nèi)會調(diào)整為+32dBm。
圖6.用于功率校準的損耗補償表
（4）測量
圖7顯示了測量結(jié)果。通道1.上顯示被測件輸出的基本信號的頻率相關(guān)性，通道2.上顯示被測件的二次諧波激勵。
圖7.諧波失真測量結(jié)果
三、總結(jié)
本應(yīng)用指南說明了如何使用包括外部機電開關(guān)的E5071C ENA網(wǎng)絡(luò)分析儀來擴展多端口網(wǎng)絡(luò)分析解決方案的潛力，執(zhí)行高功率和低功率信號測量。安捷倫使用自己的開關(guān)和11713B/C開關(guān)驅(qū)動器構(gòu)成了各種開關(guān)解決方案，用戶應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的特殊性能需求選擇適合的開關(guān)。
在現(xiàn)今的制造環(huán)境中,降低測試成本和優(yōu)化成品率都是極其重要的。安捷倫擁有廣泛的測試儀器、優(yōu)質(zhì)的射頻和微波測試附件組合，可滿足當前測試和測量領(lǐng)域中的迫切需求。
四、推薦的儀器和附件
E5071C ENA矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，9 kHz至8.5 GHz .
E5091A多端口測試儀
87104A/B多端口同軸開關(guān)，直流至4/20 GHz，SP4T
L7104A/B多端口同軸開關(guān)，直流至4/20 GHz，SP4T
N1810TL同軸開關(guān)，直流至2/4/20/26.5 GHz，SPDT