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分散式模組化VNA有效解決長纜線測試痛點

示意圖/ingimage
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【作者: 王岫晨】

在待測物件(DUT)與向量網路分析儀(VNA)之間的連接電纜,會引入信號損失。這種插入損耗會降低VNA測量的有效動態範圍。尤其是在高頻的條件下,這種損耗更為顯著。例如,典型的微波電纜在4GHz時,每公尺可能有約1dB的損耗,而在40GHz時,這個數值增加到約2~4dB。這顯示出隨著頻率的升高和電纜長度的增加,損耗也會相應地增加。

而除了信號強度的損失外,電纜的長度也會帶來相位不確定性。微小的偏差會導致相位測量結果的偏差。更為重要的是,這種偏差還受到環境溫度和電纜運動的影響。這意味著,即使在理想的條件下進行了校準,實際的環境因素仍然可能對測量結果產生重大影響。

也因此,電纜的損耗與相位不確定性在高頻下對VNA的測量精度將會產生顯著影響。為了獲得準確的測量結果,就需要使用低損耗、高精度的微波電纜,並採取措施來減小環境溫度和電纜運動對相位測量的影響。只有這樣,才能更準確地評估設備的性能,進行有效的設計和優化。

管理VNA測量的電纜影響

電纜的損耗與相位不確定性,在高頻下對VNA的測量精度將會產生顯著影響。

在μW級的VNA測量中,電纜的影響是一個不可忽視的問題。為了減小電纜對測量結果的影響,一般來說可以採取以下的方法:

●縮短電纜長度:插入損耗將隨著電纜長度的增加而增加,因此儘量選擇較短的電纜以減小插入損耗。例如可以將電纜長度保持在1公尺的範圍內。

●將DUT小型化:許多DUT足夠小,可以透過短電纜進行連接,降低插入損耗和相位不確定性。

●控制測試環境:測試環境中的溫度、濕度和壓力等因素會影響電纜的電氣性能,因此需要控制這些因素以減小其對測量結果的影響。

●仔細的校準和測試技術:透過仔細的校準和測試技術,可以最大限度地減少由電纜運動引起的相位不確定性。例如,可以使用固定的支撐結構來固定電纜,以減小電纜運動對測量的影響。

●溫度調節:溫度變化會導致電纜電氣長度的變化,引起相位偏差。透過溫度調節可以減少這種相位偏差。

●去嵌入技術:利用去嵌入技術,可以從DUT測試結果中消除電纜的影響。這種技術依賴於校準後電纜特性的保持不變。

●選擇高性能的VNA:VNA必須有足夠的動態範圍性能來克服電纜插入損耗。高性能的VNA可以提供更高的測量精度和更低的誤差。

●標準技術的不適用性:一些常見的VNA應用,如長距離的S參數測量、較大的OTA腔體應用、戶外天線範圍測試、大型車輛遮罩和傳播特性化,以及需要移動或物理測量放置的應用,需要採用特殊的技術來克服電纜的影響。需要根據具體的應用情況選擇合適的測量方法和設備。

為了解決電纜損耗和相位問題,一種可行的解決方案是消除測試埠電纜。為了實現這一目標,需要採用一種新型的測試設備,其中的每個模組都配備有獨立的電源和測量電路。這種設計使得我們可以實現長距離的埠到埠同步,進行向量S參數的測量(例如安立知在ME7869A的Phaselync這種功能)。這種測量方法可以更準確地評估設備的性能,而無需擔心電纜長度與移動的影響。因此,這種解決方案對於精確測量VNA的參數具有重要的實際意義。

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