對(duì)放大器等復(fù)雜被測(cè)設(shè)備進(jìn)行常規(guī)的特性測(cè)量，需要測(cè)量若干參數(shù)。部分測(cè)量可能需要使用多個(gè)測(cè)試設(shè)備，或借助昂貴的測(cè)試裝置。R&S?ZNL 是一款多功能經(jīng)濟(jì)型解決方案，能夠通過網(wǎng)絡(luò)分析和頻譜分析對(duì)多種被測(cè)設(shè)備進(jìn)行特性測(cè)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(cè)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(shí)也是非常復(fù)雜的被測(cè)設(shè)備 (DUT)。為了更加全面地進(jìn)行特性測(cè)量，必須測(cè)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(cè)量諧波失真、三階互調(diào)截取點(diǎn) (TOI)、壓縮點(diǎn)和噪聲系數(shù)等測(cè)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(cè)試與測(cè)量。事實(shí)上，此類參數(shù)測(cè)試通常借助于高端設(shè)備，而傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀一般需要進(jìn)行復(fù)雜的設(shè)置和耗時(shí)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(cè)試臺(tái)以使用 VNA 和頻譜分析儀，但當(dāng)時(shí)間或空間有限時(shí)這種方法并不理想，因?yàn)橛脩粜枰獙?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(gè)以上的模式被激活為附加通道時(shí)，此設(shè)置會(huì)自動(dòng)啟用。用戶也可以導(dǎo)航至屏幕頂部的相應(yīng)選項(xiàng)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(hào)發(fā)生器和噪聲系數(shù)測(cè)量功能，便于 R&S?ZNL 解決所有這些問題，讓用戶無需在測(cè)試臺(tái)之間來回移動(dòng)測(cè)試裝置。
R&S?ZNL 是一款經(jīng)濟(jì)型、多功能、便攜式測(cè)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(jìn)行升級(jí)，并可配備電池盒選件 R&S?FPL1-B31 以便移動(dòng)。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(gè)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(bào)告。

在網(wǎng)絡(luò)分析模式下測(cè)量 S 參數(shù)幅度，被測(cè)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(huì)導(dǎo)致測(cè)量接收機(jī)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(cè)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(diǎn)數(shù)，并為測(cè)量選擇合適的帶寬以調(diào)整所需的動(dòng)態(tài)范圍和測(cè)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(cè)放大器和 R&S?ZNL 內(nèi)部接收機(jī)。因此，應(yīng)仔細(xì)選擇 R&S?ZNL 輸出功率，并在必要時(shí)考慮使用外部衰減器。測(cè)量接收機(jī)過載時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)送消息告知用戶，以便確保測(cè)量準(zhǔn)確性和設(shè)備完整性。如要提供附加防護(hù)，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(jī)步進(jìn)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(cè)量選項(xiàng)。在頻譜分析模式下按下“測(cè)量”按鈕，即可訪問此菜單。
最后，需要進(jìn)行全雙端口校準(zhǔn)，然后再開始測(cè)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(dòng)校準(zhǔn)套件或羅德與施瓦茨自動(dòng)校準(zhǔn)單元，到連接和測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)件。
用戶可以通過“模式”菜單進(jìn)入頻譜分析模式，以便執(zhí)行多種測(cè)量并方便地顯示相關(guān)信息。用戶無需對(duì)測(cè)量裝置進(jìn)行任何更改。
建議對(duì)放大器進(jìn)行以下測(cè)量：
零跨度
諧波失真
三階互調(diào)截取點(diǎn)
“零跨度”可以測(cè)量當(dāng)以特定頻率應(yīng)用激勵(lì)信號(hào)時(shí)放大器在該頻率下的壓縮點(diǎn)。此類測(cè)量通常需要使用外部信號(hào)源，但 R&S?ZNL-K14 選件可提供獨(dú)立連續(xù)波 (CW) 信號(hào)發(fā)生器，因此無需使用其他設(shè)備。設(shè)置接收機(jī)時(shí)，用戶僅需選擇測(cè)試頻率和合適的衰減即可。之后，用戶可以輸入相同的測(cè)試頻率和低信號(hào)電平以確保 DUT 未被壓縮，進(jìn)而配置發(fā)生器。
如要輕松確定壓縮點(diǎn)，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(hào)電平逐漸增加時(shí)，用戶只需監(jiān)測(cè)屏幕上顯示的數(shù)量值，并觀察該數(shù)量值何時(shí)比所選輸入低特定分貝。

500 MHz 時(shí)的放大器“零跨度”測(cè)量。CW 輸入信號(hào)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(hào)電平逐步增加，直至標(biāo)記顯示信號(hào)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(diǎn)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(cè)量：在 DUT 處于線性區(qū)（–1 dB 壓縮點(diǎn)之前）時(shí)對(duì)放大的發(fā)射 CW 信號(hào)進(jìn)行歸一化，并當(dāng)饋送到放大器輸入的信號(hào)功率逐漸增加時(shí)觀察 S21 曲線和零點(diǎn)的偏差。
頻譜分析模式還可以測(cè)試 DUT 諧波失真性能。只需從頻譜分析測(cè)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(dòng)顯示前十個(gè)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(shí)間。

NRP18T 功率探頭支持的測(cè)量范圍為 –35 dBm 至 +20 dBm、DC 至 18 GHz。
用戶還可以在測(cè)量菜單中選擇“三階互調(diào)截取點(diǎn)”，以便設(shè)備輕松顯示互調(diào)產(chǎn)物。但是，此類特定測(cè)試要求 DUT 輸入為雙音信號(hào)，這可以通過使用外部合路器合并兩個(gè)不同的 CW 信號(hào)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(gè)信號(hào)，信號(hào)發(fā)生器或附加 VNA 等外部信號(hào)源可以提供第二個(gè)信號(hào)。之后，測(cè)試裝置可以提供放大器的 TOI 相關(guān)信息。

“諧波失真”測(cè)量能夠方便地顯示 500 MHz 載波的前十個(gè)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(cè)量需要更大的測(cè)量范圍或計(jì)量級(jí)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(huì)引起損耗，因此可以查看 DUT 輸入的 R&S?ZNL 信號(hào)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(shí)對(duì)比發(fā)生器功率電平和儀器上顯示的電平，進(jìn)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(hào)和補(bǔ)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(jìn)行此類評(píng)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(cè)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(cè)量，推薦使用 R&S?FS-SNS 智能噪聲源。此設(shè)備可自動(dòng)被系統(tǒng)識(shí)別，無需用戶進(jìn)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(hào)發(fā)生器提供另一個(gè) 1.2 GHz 的 CW 信號(hào)。通過合路器合并兩個(gè)雙音信號(hào)，并作為放大器輸入。R&S?ZNL6 可在“三階互調(diào)截取點(diǎn)”測(cè)量模式下測(cè)量生成的頻譜。設(shè)備還可以激活瀑布圖。
測(cè)量設(shè)置同樣簡單明了：用戶只需選擇頻率范圍和掃描點(diǎn)。如有必要，用戶也可以控制每個(gè)掃描點(diǎn)的測(cè)量和穩(wěn)定時(shí)間。測(cè)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(gè)端口，進(jìn)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(jìn)行測(cè)量。此外，所有 R&S?FS-SNS 型號(hào)均支持不確定度計(jì)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(gè)掃描點(diǎn)測(cè)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(gè)測(cè)量頻率對(duì)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(jì)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(jìn)行特性測(cè)量。用戶無需進(jìn)行長時(shí)間的設(shè)置操作，也不必掌握大量的射頻知識(shí)。R&S?ZNL 可配備信號(hào)發(fā)生器和噪聲系數(shù)測(cè)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(shí)驗(yàn)室和室外環(huán)境等所有工作場(chǎng)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(jìn)行更精確的測(cè)量。

審核編輯 黃宇