矢量网络分析仪的原理及测试方法课件.ppt

1、1电子元器件电子元器件集成电路芯片集成电路芯片High-frequency device电池电池什麼是网絡分析仪的分析對象什麼是网絡分析仪的分析對象? ?CommunicationComputerNeo-Audio Visual通信通信多媒体多媒体2网絡分析仪原理网絡分析仪原理器件网絡分析方法器件网絡分析方法通過每個工作頻點的掃描去測量信号傳輸和反射的幅度与相位變化量值器件网絡电路 入射波 (Ein)反射波 (Eref)傳輸波 (Etr)Ein Eref Etr3A/DDSPCPUDisplayATTATT820kHz B.P.F20kHz L.P.FAMP800kHz820k 500.82M

2、Hz811.8MHz812.62 1312.62MHz812.621MHz5500MHzXTALSampler网絡分析仪原理网絡分析仪原理输输入功能入功能块块（ 通道）通道）处处理器功能理器功能块块输输出功能出功能块块（ （Ex.： ：Network Analyzer with5Hz to 500MHz） ）4网絡分析仪原理网絡分析仪原理器件測量應用範圍器件測量應用範圍* 濾波器 (晶体电感电容陶瓷介貭声表面波)* 双工器 * 放大器* 隔離器 * 負載，終端器* 环路器 * 电纜綫* 功分器 * 振蕩器* 耦合器 * 綫圈，电容 * 延迟綫 * 天綫5网絡分析仪原理网絡分析仪原理被測器件應用

3、被測器件應用 vs vs 測量功能測量功能幅度特性相位特性延時特性电平特性回波損耗駐波比阻抗圓圖极坐标圖正交阻抗濾波器OOOOOOO諧振器OOOOOO延迟綫OO綫圈O电容器OO傳輸綫OOOO电纜綫OOOO分配器OO天綫OOOO磁头OOO放大器OOOOOOO變压器OO頻率轉換器O各種功能模块OOOOOOOOO6网絡分析仪原理网絡分析仪原理矢量网絡分析參數矢量网絡分析參數傳輸反射* 幅度響應 * 反射系數* 衰減增益 * 阻抗* 相位響應 * 導納* 群延時 * 电压駐波比* 前向反向傳輸 * 輸入輸出反射7网絡分析仪原理网絡分析仪原理S S 參數（散射矩陣）參數（散射矩陣）b *1b 1a 1前

4、向測量S21S12S11S22b 2b * 2反向測量a 2被測器件 S11 S12 b1 = S11 a1 + S12 a2 S21 S22 b2 = S21 a1 + S22 a2S =8网絡分析仪原理网絡分析仪原理阻抗參數阻抗參數 1 + r Z : 被測件的复數阻抗 1 r Zo : 特性阻抗 R + jX R = Rs X = wLs = - Y = G = B = = wCsZ = 1wCs 1Z= G + jB 1Rp 1wLpZ =阻抗复數單位能用數學描述分成实部和虛部，或者幅度和相位兩部分，為了簡化复數阻抗的解讀，我們採用了實密斯阻抗圓图來分解讀出9网絡分析仪原理网絡分析仪原

5、理系統誤差系統誤差(具有重复性的)* 信号源匹配由於信号源,电橋,耦合器,功分器 * 負載匹配 由於被測件* 頻率響應 連接綫損耗,电橋* 定向性 駐波比电橋潛伏的誤差潛伏的誤差* 相對於溫度 / 時間的漂移* 信号源 / 接收器的內部噪声* 連接器的重复性誤差誤差通過仪器的校正過程能最大的減小系統誤差的不確定度.10网絡分析仪原理网絡分析仪原理數據較准數據較准僅做頻率跟踪誤差較正做幅度方面的頻率特性較正執行過程簡單，但由於多路反射的原因，選擇 2 端口全校正能做到更准確的測量傳輸測量當移去被測件后，使用一個直通標准器去校正頻率特性誤差包括連接綫和連接器反射測量開路或短路標准器具必須被選用當使

6、用開路標准器時，執行 NORMALIZE (THRU)功能當使用短路標准器時，執行 NORMALIZE (SHORT)功能11端口全校正端口全校正做反射測量時的定向性，信号源匹配和頻率跟踪的誤差校正用於端口器件或帶有終端器的端口器件的精度反射測量需用三種標准校正器具，開路器，短路器和負載器測量端口：當連接開路，短路和負載器時在每個端口獲得校正數據 ED: 定向性 ES: 信号源匹配 ER: 頻率跟踪 S11M: 測量數據 (在校正前) S11A: 真正數據 S11M = ED +ED1EsERS11ARF INS11MS11AER1 ES S11A12- 需用 開路短路負載直通4種標准校正器具

7、反射特性：在每個端口得到開路短路負載的較正數據每個標准器具應有与直通器相同的电子長度去消除电長誤差傳輸特性：用直通標准器連接並做直通短路校正2 2 端口全校正端口全校正* 定向性* 信号源匹配* 負載匹配* 傳輸跟踪* 補償反射跟踪* 高精度校正2端口器件的所有 S 參數13通信通信車用电子車用电子IT 設备設备游戲机游戲机TV/DVD應用應用元器件元器件Advantest Advantest 网絡分析仪的應用範圍网絡分析仪的應用範圍晶体諧振器晶体諧振器晶体濾波器晶体濾波器陶瓷振盪器陶瓷振盪器陶瓷濾波器陶瓷濾波器SAW 濾波器濾波器介貭濾波器介貭濾波器VHA N/ARF NA14蜂巢式手机的电

8、路框图与使用的主要元器件蜂巢式手机的电路框图与使用的主要元器件RXSYNTHEPARFAMPPower Amp RF FilterRFAMPDEMMAINCPUSUBCPUSPEAKERLCDMODULEKEYBOARDMODCODEDATACONT.MEMORYMicrophoneRXSYNTHEVCOTCXOVCORF FilterVCOIF FilterRF FilterRF FilterANTDuplexerDPX高頻器件高頻器件VHF NA RF NA (R3765/R3767CG)15測試方案 頻率帶寬頻率帶寬自動設备系統測試高頻夾具技術自動分選處理裝置高精度高精度高性能高性能高可

9、靠性高可靠性低成本低成本高產量高產量网絡分析仪做生產綫測試進一步各種應用測試网絡分析仪网絡分析仪做產品開發測試做產品開發測試工位測試工位測試网絡分析仪做元器件測試的系統配置网絡分析仪做元器件測試的系統配置Microwave bandMili-wave band貭檢測試貭檢測試VHF bandSemi-microwaveband16晶体諧振器測量應用晶体諧振器測量應用需低的噪声电平做反諧振頻率測量RBW 优化測量需小的曲綫噪声作諧振頻率測量17晶体諧振器的諧振頻率測量实例晶体諧振器的諧振頻率測量实例(曲綫噪声的改善曲綫噪声的改善)| Z | Z |RBW 10kHzRBW 10kHz0.02dB

10、0.01dB(傳統型仪器)(R3754)18a. 4 元素元素L1R1C1C0C0C0 : : 並行电容並行电容C1C1 : : 動态电容動态电容L1L1 : : 動态电感動态电感R1R1 : : 等效串行电阻等效串行电阻b. 6 元素元素L1R1C1C0G0R0C0C0 : : 並行电容並行电容C1C1 : : 動态电容動态电容L1L1 : : 動态电感動态电感R1R1 : : 等效串行电阻等效串行电阻G0G0 : : 极間电導极間电導R0R0 : : 极間电阻极間电阻晶体諧振器等效电路常數的分析應用功能晶体諧振器等效电路常數的分析應用功能等效电路常數分析等效电路常數分析19u 解決了用傳統

11、法做驅動电平測量的問題解決了用傳統法做驅動电平測量的問題10nW100nW100W1st time 2nd timesX times用用 RLA 法做驅動电平的測量法做驅動电平的測量問題： 1. 由於需要重复掃描, 測試速度非常慢2. 困難地看到驅動电平的关系對於 Fr 与 CI20濾波器測量的一鍵應用功能濾波器測量的一鍵應用功能x 1dBBand widthDLFDHFDLF2DHF2m1p0p1Dx 2dBSpurious levelfcConstant lossInsertion lossPass band rippleSpurious levelm2Nominal Frequency

12、fcentLoss:Insertion lossLossc:Constant lossBW: x1dB bandwidthfc: Center frequencyD DFl1: Lower frequency at the point x1dB below D DFr1: Higher frequency at the point x1dB below D DFl2: Lower frequency at the point x2dB below D DFr2: Lower frequency at the point x2dB belowPass:Pass band ripple value

13、Reject: Rejection levelSpurious: Spurious levelP0le x1: Local min. value 1 (low frequency side of the max. value)P0le stim1: Frequency of local min. value 1P0le x2: Local min. value 1 (low frequency side of the max. value)P0le stim2: Frequency of local min. value 1測量項目測量項目濾波器測量濾波器測量21在无线电话中的主要元部件Cer

14、amic filterVCOPLL moduleSAW filterVCOPLL moduleChip multi-layer 3dBHybrid couplerDielectric filterChip multi-layer LC filterSAW filterGaAs MMICChip multi-layerHybrid couplerChip multi-layer filterGaAs MMICDi-electric filterChip multi-layer filterSAW filterDi-electric filterSAW filterRF diode switchM

15、icro axial connectorChip di-lelectric antennaChip multi-layer antennaGaAs FETGaAs FET Note: Not allowed to deliver the customers22在在PC中的主要元器件中的主要元器件High voltage chip layer ceramic condenserLarge capacity chip layer ceramic condenserChip PTC thermister for over heatingChip NTC Thermister for 2nd batt

16、ery controlDC/DC converterChip Emi-filChip coil Switching power supplierPiezo vibration gyroHigh sensitivity chip impact sensorChip ceramic resonatorDC/DC converterPiezo transformerChip ferrite beezeHigh voltage chip layer ceramic condenserChip ferrite beezeChip layer delay lineChip ceramic resonato

17、rChip varistorChip ferrite beezePiezo sounderPTC thermister for USB circuit protectionModem moduleHigh voltage chip layer ceramic condenser Note： ： Not allowed to deliver the customers23R3860A RF R3860A RF 元器件分析元器件分析仪仪R3768/3770 R3768/3770 微波矢量网微波矢量网络络分析分析仪仪24R3860A/R3768/R3770 介绍 (1) RF 元器件分析仪 R386

18、0A 20GHz 微波矢量网络分析仪 R3770 8GHz 矢量网络分析仪 R3768-option混频测量（矢量 ）8GHz20GHz8/20GHz频率optionoptionBuilt-in谐波测量optionoptionoptionVSIM-option*1差动放大器测量-2/3/4-portWMT-15R3768-2/3/4-portWMT-15R3770option2/3/4/6*1-portWMT-20R3860A混频测量（标量）测试端口平台25R3770/R3768 的目标市场 ANT SW 模块(Pin Diode) SAW 滤波器 通信基站 滤波器 作为通用推广产品去抢占微波

19、矢网的市场26R3860A/R3768/R3770 介绍 (2) R3860A RF Component Analyzer 市场目标在IC制造厂！ 市场目标在通讯设备的开发生产！ 重点在开发部和生产线！ R3768 8GHz Network Analyzer 主要市场目标在SAW, FEM的生产厂！ 作为8GHz矢网的通用推广产品 R3770 20GHz Network Analyzer 市场目标在SAW, FEM的开发部门！ 作为20GHz矢网的通用推广产品27全校正对对于于4端口器件端口器件测测量量, 一次性可做所有一次性可做所有S参参数的全校正（数的全校正（6 path,16 param

20、eter） ）S11 S12 S13 S14S21 S22 S23 S24S31 S32 S33 S34S41 S42 S43 S4416 S参数参数-R3765A NET WORK ANALYZERa P2P1P3P428比较表(1): R3768 vs ENA (8G)+6dBm+8dBm6.0G 8.0GHz+8dBm+10dBm+10dBm90dB120dB120dB66dB82dB80dB9.6sENA(E5071B)+9dBm3.8G 6.0GHz+13dBm500M 3.8GHz120dB1.9GHz110dB8.0GHz0.3M 500MHz0.8GHz8.0GHz1.9GHz

21、0.8GHzRBW400kHz+8dBmMax Output power120dBLimited Dynamic range (cross-talk）85dB90dB90dBDynamic range(RBW100kHz)5sMeasurement speedR376829比较表(2): R3770 vs PNA (20G)+3dBm-1dBm8.0G 20GHz110dB105dB20GHz103dB94dB20GHz+5dBm+5dBm+2dBm110dB100dB 85dB102dB99dB99dB40sPNA(E8362B)+6dBm3.8G 8.0GHz+13dBm500M 3.8G

22、Hz120dB1.9GHz110dB5.0GHz0.3M 500MHz0.8GHz5.0GHz1.9GHz0.8GHzRBW400kHz+10dBmMax Output power120dBLimited Dynamic range (cross-talk）110dB110dB110dBDynamic range(RBW1kHz)5sMeasurement speedR377030R3770/R3768的主要优势点 ANT SW 模块 (pin diode) VSIM Harmonic measurement Max. 13dBm output power（R3968 test-set端-10

23、dBm） MDAS SAW 滤波器 through-putMax. 5s/point MDAS 基站滤波器 dynamic range 常规通用目标 比同类产品有更高性能及多功能 低价位31目前的测试方法与问题 SW 测量 SA : Harmonic measurementSGVSIM : current measurementNA : return loss, S-parameterVSIM : V-Source I-Measure SG : Signal Generator SA : Spectrum Analyzer NA : Network AnalyzerRF tester for

24、production lineR&D Lack & Stack SystemMeasure at some points under pass band current measurement loss harmonic return lossPOINT:R&D Frequency characteristicsProduction line at some frequency points32新的测试解决方案 SW 测量R3860A RF component analyzerBased on Network Analyzer function, and built-in, VSIM function Harmonic measurement functionAll measurement points with High speed, at one unitFrom R&D to Production line current measurement loss harmonic return loss S-parameter