對放大器等復(fù)雜被測設(shè)備進行常規(guī)的特性測量，需要測量若干參數(shù)。部分測量可能需要使用多個測試設(shè)備，或借助昂貴的測試裝置。R&S?ZNL 是一款多功能經(jīng)濟型解決方案，能夠通過網(wǎng)絡(luò)分析和頻譜分析對多種被測設(shè)備進行特性測量。

使用 R&S?ZNL（后方）、R&S?FS-SNS18（左側(cè)）和外部前置放大器（右側(cè)）測量放大器噪聲系數(shù)，并由 R&S?HMP2030 可編程電源（右后方）供電。

您的任務(wù)

放大器可用于廣泛應(yīng)用，是最為常見的射頻組件之一，同時也是非常復(fù)雜的被測設(shè)備 (DUT)。為了更加全面地進行特性測量，必須測試放大器以確定特定頻率或功率條件下的線性 S 參數(shù)，并測量諧波失真、三階互調(diào)截取點 (TOI)、壓縮點和噪聲系數(shù)等測量。傳統(tǒng)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 (VNA) 不足以完成所有這些測試與測量。事實上，此類參數(shù)測試通常借助于高端設(shè)備，而傳統(tǒng)的經(jīng)濟型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀一般需要進行復(fù)雜的設(shè)置和耗時的后處理操作，才能以正確的格式顯示數(shù)據(jù)。

用戶可以更換測試臺以使用 VNA 和頻譜分析儀，但當(dāng)時間或空間有限時這種方法并不理想，因為用戶需要將 DUT、VNA、電纜、校準(zhǔn)套件或校準(zhǔn)單元移到其他地方。

R&S?ZNL 多視圖模式下的數(shù)據(jù)顯示。當(dāng)一個以上的模式被激活為附加通道時，此設(shè)置會自動啟用。用戶也可以導(dǎo)航至屏幕頂部的相應(yīng)選項卡以訪問此設(shè)置。

羅德與施瓦茨解決方案

R&S?ZNLx-B1、R&S?ZNL-K14 和 R&S?ZNL-K30 選件提供頻譜分析儀、信號發(fā)生器和噪聲系數(shù)測量功能，便于 R&S?ZNL 解決所有這些問題，讓用戶無需在測試臺之間來回移動測試裝置。

R&S?ZNL 是一款經(jīng)濟型、多功能、便攜式測試設(shè)備。這款矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀重量輕、體積小，可使用頻譜分析硬件選件 R&S?ZNLx-B1 進行升級，并可配備電池盒選件 R&S?FPL1-B31 以便移動。用戶可以輕松切換網(wǎng)絡(luò)分析和頻譜分析模式，并利用 R&S?ZNL 的多視圖功能在單個窗口中方便地顯示兩種模式的所有結(jié)果數(shù)據(jù)，并形成綜合性報告。

在網(wǎng)絡(luò)分析模式下測量 S 參數(shù)幅度，被測放大器在選定頻率范圍內(nèi)的最低增益約為 15 dB。VNA 功率輸出過大，會導(dǎo)致測量接收機過載。

應(yīng)用

R&S?ZNL 可以在矢量網(wǎng)絡(luò)分析模式下準(zhǔn)確測量放大器增益、輸入回波損耗（或電壓駐波比 (VSWR)）和輸出回波損耗：只需定義頻率范圍和所需的掃描點數(shù)，并為測量選擇合適的帶寬以調(diào)整所需的動態(tài)范圍和測量速度。盡管 R&S?ZNL 端口可以承受 +27 dBm 輸入而不致?lián)p壞，但需避免壓縮（或毀壞）被測放大器和 R&S?ZNL 內(nèi)部接收機。因此，應(yīng)仔細(xì)選擇 R&S?ZNL 輸出功率，并在必要時考慮使用外部衰減器。測量接收機過載時，系統(tǒng)會發(fā)送消息告知用戶，以便確保測量準(zhǔn)確性和設(shè)備完整性。如要提供附加防護，R&S?ZNL 還可以在端口 1（R&S?ZNLx-B31 選件）和端口 2（R&S?ZNLx-B32 選件）激活接收機步進衰減器，功率輸出最低可設(shè)為 –40 dBm（R&S?ZNLx-B22 選件）。

頻譜分析儀測量選項。在頻譜分析模式下按下“測量”按鈕，即可訪問此菜單。

最后，需要進行全雙端口校準(zhǔn)，然后再開始測試。菜單中的校準(zhǔn)工作流程指導(dǎo)用戶逐步完成校準(zhǔn)，包括從選擇手動校準(zhǔn)套件或羅德與施瓦茨自動校準(zhǔn)單元，到連接和測量標(biāo)準(zhǔn)件。

用戶可以通過“模式”菜單進入頻譜分析模式，以便執(zhí)行多種測量并方便地顯示相關(guān)信息。用戶無需對測量裝置進行任何更改。

建議對放大器進行以下測量：

零跨度

諧波失真

三階互調(diào)截取點

“零跨度”可以測量當(dāng)以特定頻率應(yīng)用激勵信號時放大器在該頻率下的壓縮點。此類測量通常需要使用外部信號源，但 R&S?ZNL-K14 選件可提供獨立連續(xù)波 (CW) 信號發(fā)生器，因此無需使用其他設(shè)備。設(shè)置接收機時，用戶僅需選擇測試頻率和合適的衰減即可。之后，用戶可以輸入相同的測試頻率和低信號電平以確保 DUT 未被壓縮，進而配置發(fā)生器。

如要輕松確定壓縮點，可以調(diào)整參考偏置以使發(fā)生器電平和放大器輸出相匹配。當(dāng) CW 源信號電平逐漸增加時，用戶只需監(jiān)測屏幕上顯示的數(shù)量值，并觀察該數(shù)量值何時比所選輸入低特定分貝。

500 MHz 時的放大器“零跨度”測量。CW 輸入信號電平為 –20 dBm 并選定參考偏置，標(biāo)記顯示發(fā)生器輸入電平同樣為 –20 dBm。信號電平逐步增加，直至標(biāo)記顯示信號電平與發(fā)生器電平恰好相差 1 dB，并由此確定 –1 dB 壓縮點為 –10.5 dBm 輸入功率。

用戶也可以在網(wǎng)絡(luò)分析模式下執(zhí)行此類測量：在 DUT 處于線性區(qū)（–1 dB 壓縮點之前）時對放大的發(fā)射 CW 信號進行歸一化，并當(dāng)饋送到放大器輸入的信號功率逐漸增加時觀察 S21 曲線和零點的偏差。

頻譜分析模式還可以測試 DUT 諧波失真性能。只需從頻譜分析測量菜單中選擇“諧波失真”，即可顯示所選載波的相關(guān)諧波值。系統(tǒng)將自動顯示前十個諧波的相關(guān)數(shù)據(jù)和總諧波失真 (THD)。用戶可以在相應(yīng)菜單中調(diào)整諧波數(shù)量和掃描時間。

NRP18T 功率探頭支持的測量范圍為 –35 dBm 至 +20 dBm、DC 至 18 GHz。

用戶還可以在測量菜單中選擇“三階互調(diào)截取點”，以便設(shè)備輕松顯示互調(diào)產(chǎn)物。但是，此類特定測試要求 DUT 輸入為雙音信號，這可以通過使用外部合路器合并兩個不同的 CW 信號來獲得。配備 R&S?ZNL-K14 選件的 R&S?ZNL 可以在端口 1 提供一個信號，信號發(fā)生器或附加 VNA 等外部信號源可以提供第二個信號。之后，測試裝置可以提供放大器的 TOI 相關(guān)信息。

“諧波失真”測量能夠方便地顯示 500 MHz 載波的前十個諧波。結(jié)果摘要表列明這些諧波的頻率和功率電平。用戶可以通過屏幕左側(cè)的工具欄操作 CW 發(fā)生器。

如果頻譜分析模式下的功率測量需要更大的測量范圍或計量級精度，可以使用 R&S?FPL1-K9 選件以支持所有 R&S?NRP 功率探頭。

由于電纜會引起損耗，因此可以查看 DUT 輸入的 R&S?ZNL 信號功率電平以確定任何損耗情況。在頻譜分析模式下，可以在連接 DUT 輸入的電纜連接到端口 2 或功率探頭時對比發(fā)生器功率電平和儀器上顯示的電平，進而分析輸入和輸出之差。發(fā)生器偏置可用于精確調(diào)整 DUT 輸入信號和補償電纜損耗。在網(wǎng)絡(luò)分析模式下，用戶可以分析端口 1 的波量 a1 和端口 2 的波量 b1，從而進行此類評估。

此外，可以在 R&S?ZNL 的“模式”菜單中選擇“噪聲系數(shù)”，以便測試放大器噪聲系數(shù) (NF)。根據(jù) DUT 要求，這需要使用 R&S?ZNL-K30 選件、噪聲源和外部前置放大器。R&S?FPL1-B5 選件與 R&S?ZNL 相結(jié)合，可以直接控制噪聲源。如要簡單執(zhí)行高度準(zhǔn)確的 NF 測量，推薦使用 R&S?FS-SNS 智能噪聲源。此設(shè)備可自動被系統(tǒng)識別，無需用戶進行任何設(shè)置。

R&S?ZNL6 的 CW 發(fā)生器設(shè)為 1 GHz，并由外部信號發(fā)生器提供另一個 1.2 GHz 的 CW 信號。通過合路器合并兩個雙音信號，并作為放大器輸入。R&S?ZNL6 可在“三階互調(diào)截取點”測量模式下測量生成的頻譜。設(shè)備還可以激活瀑布圖。

測量設(shè)置同樣簡單明了：用戶只需選擇頻率范圍和掃描點。如有必要，用戶也可以控制每個掃描點的測量和穩(wěn)定時間。測量放大器噪聲系數(shù)需要使用不同的 DUT 連接。通過前置放大器將噪聲源連接至 R&S?ZNL 的第二個端口，進而校準(zhǔn)系統(tǒng)。校準(zhǔn)完成后，將 DUT 插入噪聲源和前置放大器之間（參見第 1 頁上的圖片），然后進行測量。此外，所有 R&S?FS-SNS 型號均支持不確定度計算，并可以方便地在 NF 圖中顯示結(jié)果。輕松激活并正確顯示不確定度：用戶激活相應(yīng)菜單、勾選前置放大器使用復(fù)選框，并輸入增益和 NF。

在 1 GHz 和 2.4 GHz 范圍內(nèi)使用 101 個掃描點測量放大器。相關(guān)圖表中顯示 NF、增益和 Y 因子，結(jié)果表格中列明每個測量頻率對應(yīng)的數(shù)值。用戶可以使用 R&S?FS-SNS18 輕松設(shè)置不確定度計算。

總結(jié)

R&S?ZNL 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一款多功能儀器，能夠?qū)Ψ糯笃鞯雀唠y度 DUT 進行特性測量。用戶無需進行長時間的設(shè)置操作，也不必掌握大量的射頻知識。R&S?ZNL 可配備信號發(fā)生器和噪聲系數(shù)測量支持等頻譜分析選件以提供一流的靈活性，還可以裝備電池盒等其他硬件選件，是適用于實驗室和室外環(huán)境等所有工作場所的多功能儀器。R&S?NRP 功率探頭和 R&S?FS-SNS 智能噪聲源可協(xié)助用戶更加輕松地進行更精確的測量。