中心議題：

• 網絡分析儀VNA測試

解決方案：

• 采用寬帶功分器或耦合器

• 激勵射頻微波平衡器件
• 真正差分技術測量一個4端口平衡器件

傳統的矢量網絡分析儀VNA(vector networkanalyzer)在測量平衡/差分器件時
，通常采用所謂的“虛擬”方法：網絡分析儀用單邊(single-ended)信號激勵被測件，測出其不平衡(unbalanced)參數，然後網絡分析儀通過數學計算

，把不平衡參數轉換成平衡參數。該方法對於分析小信號(線性)狀態下的有源/無源器件已經夠用。但是當器件處於大信號(非線性)工作狀態時
，該方法測試結果的精度就受限了。盡管人們想出了很多方法克服這個問題：例如采用“理想的”寬帶功分器或耦合器，但是這些方法都無法進行全係統校準。幸運的是羅德與施瓦茨公司(Rohde& Schwarz)的多端口網絡分析儀ZVA和ZVT
，通過添加新的選件，就可以實現精確的寬帶差分器件測量
，並且操作方便。

R&SZVx-K6選(xuan)件(jian)是(shi)一(yi)種(zhong)概(gai)念(nian)全(quan)新(xin)的(de)技(ji)術(shu)，並(bing)且(qie)獲(huo)得(de)了(le)多(duo)項(xiang)專(zhuan)利(li)。該(gai)公(gong)司(si)已(yi)經(jing)在(zai)多(duo)種(zhong)有(you)源(yuan)器(qi)件(jian)上(shang)進(jin)行(xing)了(le)實(shi)驗(yan)驗(yan)證(zheng)，發(fa)現(xian)該(gai)方(fang)法(fa)得(de)出(chu)的(de)增(zeng)益(yi)壓(ya)縮(suo)點(dian)結(jie)果(guo)和(he)“虛擬”方法相比，確實有一定差距。圖1就是一個典型的例子
，這個實驗采用R&SZVA40網絡分析儀
，在兩種模式下分別測試一個2GHz的微波單片集成MMIC(monolithic-microwave-integrated-circuit)放大器。可以看出
，在小信號(線性)的情況下，兩種方法的測量結果一樣，但是在放大器處於壓縮狀態(大信號)的情況下
，兩種方法的測量結果有明顯差異。采用真差分激勵測得的增益
，比采用虛擬方法的結果提前4dB出現壓縮，並且最大增益的測量結果也要低0.5dB。
這種新技術的改進(優點)有如下三方麵：

1.目前差分放大器在手機

、智能電話、數據卡和其他移動設備中得到了廣泛的應用。但是這些器件目前大多采用虛擬方法來測試(由於以前還沒有真差分測試技術)。也就意味著目前測得的器件特性並不正確。

2.如果器件實際出現壓縮的功率，比廠商標注的要低(因為廠商目前都用虛擬方法測試)，也就意味著現在的很多放大器都處於壓縮(過載)狀態下工作，其實際互調產物要比設計值高很多。

3. 采用虛擬方法設計生產手機的廠商，目前必須“功率回退”技術，才能達到理想的線性功率性能。

然而采用“功率回退”技術意味著需要更多(或輸出功率更高)的有源器件
，才能達到指定的輸出功率，可能需要重新設計整個發射機部分。

當然
，如果能更精確的測試出平衡器件的特性
，器件、係統廠商就可以在產品出廠之前(而不是在使用中出現問題之後)，設計出理想的性能和工作條件。

用傳統的網絡分析儀測量差分(平衡)器件時，儀器隻能產生單端激勵，通過數學計算，把測得的單端S參數轉化為差分S參數。儀器並沒有用差分信號去激勵被測件
，而是把它當成一個單端器件來測量的。然後使用測得的單端S參數，計算出混合模S參數。由於沒有使用真實的差分信號去激勵被測件，這種虛擬方法的精度難以保證。這種方法的精度在小信號(線性)狀態下尚可
，但是在大信號(非線性)狀態下，難以保證。

當有源器件處於大信號激勵下，其非線性特性逐步顯露(通常用1dB或3dB壓縮點來衡量)
，這時采用傳統虛擬方法測量有源器件，就很難得到理想的結果。例如用虛擬法測得某個放大器的1dB壓ya縮suo點dian比bi實shi際ji值zhi偏pian高gao，如ru果guo用yong這zhe個ge參can數shu去qu指zhi導dao設she計ji，則ze設she計ji出chu的de放fang大da器qi就jiu可ke能neng會hui於yu過guo載zai狀zhuang態tai，從cong而er產chan生sheng很hen多duo非fei線xian性xing產chan物wu。然ran而er，以yi前qian網wang絡luo分fen析xi儀yi隻zhi能neng提ti供gong虛xu擬ni方fang法fa，因yin為wei網wang絡luo分fen析xi儀yi控kong製zhi其qi輸shu出chu的de兩liang路lu信xin號hao源yuan的de幅fu度du和he相xiang位wei的de技ji術shu極ji其qi複fu雜za。

羅德與施瓦茨公司開發的這項新技術，首次實現了網絡分析儀輸出真正差分信號

，用來激勵射頻微波平衡器件，其最高頻率高達40GHz。該方法基於專利控製的技術，控製兩路內部源的幅度和相位，以及專利的差分矢量校準技術。R&SZVA(2、3、4端口網絡分析儀)或該公司的ZVT(多端口網絡分析儀)內部的兩路源可以產生幅度相同，相位差為0度或180度的信號
，其相位差的不確定度小於1度。用這組差分信號激勵被測件
，可以直接測出差模或共模響應
，經過矢量修正
，直接得出混合模S參數。

傳統的虛擬方法工作原理如下：在每一個頻點，網絡分析儀的1端口輸出一個單端激勵，在2
、3、4端口測量傳輸分量，在1端口測量反射分量，然後分別再用2、3、4端口輸出單端激勵信號，重複上述測試。可以得出16個單端S參數(S11到S44)，再用這16個參數計算出混合模S參數Sxxyy。但是對於非線性器件，儀器的1端口和2端口不能輸出激勵信號，因此不能再現被測件在實際工作狀態下的性能。
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產生真正的差分信號有很多難題需要克服：首先，要在兩個內部源之間實現180度相移，還要精確的控製這個相位差
，以保證差分信號的質量。另外，在測量和校準參考平麵，這個相位差仍然保持有效。而測試使用電纜的損耗

、相位以及其他特性都會變化，這些都給精確的測量帶來很多困難。

儀器的校準方法和標準的“直通-開路-短路-匹配TOSM”(thru-open-short-match 或稱SOLT)校準方法一致。即使測試電纜不對稱(例如長度不同)或者在片測試

，這種校準方法也適用。該儀器也能產生相位差為0度(同相)的(de)信(xin)號(hao)
，進(jin)行(xing)共(gong)模(mo)測(ce)試(shi)。以(yi)前(qian)的(de)儀(yi)器(qi)中(zhong)
，相(xiang)位(wei)隨(sui)時(shi)間(jian)以(yi)及(ji)溫(wen)度(du)漂(piao)移(yi)是(shi)一(yi)個(ge)很(hen)嚴(yan)重(zhong)的(de)問(wen)題(ti)
，這(zhe)裏(li)內(nei)部(bu)源(yuan)采(cai)用(yong)了(le)特(te)殊(shu)的(de)算(suan)法(fa)和(he)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)，不(bu)斷(duan)的(de)檢(jian)驗(yan)並(bing)修(xiu)正(zheng)內(nei)部(bu)源(yuan)的(de)相(xiang)位(wei)差(cha)，以(yi)保(bao)證(zheng)差(cha)分(fen)信(xin)號(hao)嚴(yan)格(ge)的(de)幅(fu)度(du)相(xiang)位(wei)關(guan)係(xi)。
真正差分技術測量一個4端口平衡器件的具體工作步驟如下：

網絡分析儀的1號邏輯端口(實際上由兩個物理端口組成)發出幅度相同
、相位差為180度的差模信號，加載到被測件上，在2端口測量傳輸分量的差模和共模響應，同時在1端口測量反射分量的差模和共模響應;然後儀器的1號邏輯端口產生幅度相同
、相位差為0度的共模信號，同樣分別測量傳輸和反射信號的差模/共模響應。

網絡分析儀的2號邏輯端口發出幅度相同
、相位差為180度的差模信號，加載到被測件上
，在1端口測量傳輸分量的差模和共模響應，同時在2端口測量反射分量的差模和共模響應;然後儀器的2號邏輯端口產生幅度相同
、相位差為0度的共模信號，同樣分別測量傳輸和反射信號的差模/共模響應。被測件的混合模S參數可以直接由上述的差模/共模響應計算得到，經過係統誤差修正後
，直接在儀器屏幕上顯示。完成上述所有測試的掃描時間僅需300ms。

該技術還可以實現幅度和相位不平衡掃描(以模擬非理想狀態)。對(dui)於(yu)幅(fu)度(du)不(bu)平(ping)衡(heng)掃(sao)描(miao)
，這(zhe)時(shi)兩(liang)路(lu)信(xin)號(hao)的(de)幅(fu)度(du)不(bu)再(zai)相(xiang)等(deng)
，其(qi)中(zhong)的(de)一(yi)路(lu)可(ke)以(yi)在(zai)用(yong)戶(hu)設(she)定(ding)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)功(gong)率(lv)掃(sao)描(miao)。類(lei)似(si)的(de)，對(dui)於(yu)相(xiang)位(wei)不(bu)平(ping)衡(heng)掃(sao)描(miao)，兩(liang)路(lu)信(xin)號(hao)的(de)相(xiang)位(wei)差(cha)不(bu)再(zai)保(bao)持(chi)180度，而是在一個設定的範圍內變化。這兩種掃描方式都是為了模擬非理想工作狀態
，為設計者提供更多的參考信息。

yonghukeyijiandandetongguodianjishubiao，zaixunimoshihezhenchafenmoshijianqiehuan，bingqieliangzhongfangfadeceshijieguokeyizaitongyigetuxingzhongshishixianshi。erqieliangzhongfangfadexiaozhunjishuxiangtong，yonghuwuxufenbiexiaozhun。gaiyiqihaitigongyizhongjiandan、直觀的平衡器件測試向導程序。真差分測量技術無需硬件更新，可以在任何4端口ZVA係列
，以及任何端口數大於3的ZVT係列網絡分析以上使用。