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安捷伦PNA-X微波矢量网络分析仪

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PNA-X 采用全新的架构,包括高质量、稳定的硬件架构和非常灵活的软件架构,基于这个平台增加选件可以独立实现通常需要使用频谱分析仪和噪声系数分析仪才能完成的功能。

继承安捷伦公司40多年来的优良传统以及在射频/微波行业的丰富成功经验,安捷伦公司于2007年推出新一代pna-x微波矢量网络分析仪。PNA-X采用全新的架构,包括高质量、稳定的硬件架构和非常灵活的软件架构,不再是简单的网络分析仪,而是一个平台或测试系统,基于这个平台增加选件可以独立实现通常需要使用频谱分析仪和噪声系数分析仪才能完成的功能。

PNA-X最大的特点就是单次连接多项测量,完成校准及连接好被测件后,可以完成被测件几乎所有参数的测量;对于放大器可以同时测量驻波、增益、谐波、1dB压缩点、AM到PM转换、三阶交调和噪声系数、PAE等参量。PNA-X的产品定位是面向有源器件的测量,像功率放大器、低噪声放大器、混频器、变频器、T/R组件、天线等。

PNA-X特征

总体特征

10MHz至26.5GHz;2和4端口;内置高性能双信号源;一体化脉冲测试方案;内置合路器和机械开关;先进的校准技术;10.4英寸触摸屏。

最新测量应用

噪声系数测量:新的噪声系数测试行业标准;

非线性X参数测量:世界上第一台非线性矢量网络分析仪;

嵌入式本振变频器测量:世界上第一个实现针对嵌入式本振且不能外接参考时基的变频器件的绝对群时延测量;

增益压缩测量:世界上第一个同时进行扫频率和扫功率,完成放大器1d或xdB压缩点的测量;

脉冲测量:世界上第一个内置脉冲调制器和脉冲信号发生器的一体化脉冲网络分析仪;

真正的差分测量:为差分器件提供真正的差分激励;

标量混频器测量:基于失配误差消除的功率校准;

矢量混频器测量:实现混频器或变频器的绝对群时延测量;

交调/谐波失真测量:无需任何外置设备提供扫频或扫功率的交调失真/谐波失真测量。

最新校准技术

QSOLT(快速的SOLT)校准:减少机械校准的校准步骤,从而提高效率;

增强型频响校准:非常适用于大功率放大器测量;UnknownThrough(未知直通)校准:适合于非插入器件测量。

PNA-X的新测量应用

基于冷态噪声源的噪声系数测量方案

基于PNA-X的冷态噪声源技术,可以通过消除失配来保证50欧姆测试环境,从而精确地测量低噪声放大器的噪声系数,精度高于传统的Y因子法。

由于网络仪采用冷噪声技术,因此需要一个源阻抗,安捷伦采用电子校准件作为阻抗Tuner,电子校准件内部共有7种阻抗状态。阻抗Tuner通过网络仪前面板的跳线连接到端口1的前面,有关细节参考图3。

图4给出了针对同一个放大器的不同测试方案的总测量不确定的对比结果。这个对比结果是针对晶片上低噪声放大器的噪声系数测量,不难看出,基于网络仪的冷噪声技术具有很大的优势,除此之外测量速度也有显著提高。

嵌入式本振变频器测量

嵌入式本振变频器件也是变频器件的一种类型,只是本振源内置于变频器件之中,而且其本振源的时钟/时基不能与外部设备同步。这种变频器件在卫星系统和大型雷达整机系统都有应用,图5给出变频器件的一个实例。

当测量嵌入式本振变频器件时,变频器件内置本振的具体工作频率对于网络分析仪是一个未知量,这样中频输出信号的频率就未知,而网络仪的接收机必须精确知道中频输出信号的频率,才能进行变频器件的绝对群时延测量。

嵌入式本振变频器件的群时延是卫星系统和雷达系统要求的一个重要指标,因此,如何测量嵌入式本振变频器件的绝对群时延一直是整个业内的科学难题。

针对上面的科学难题,安捷伦公司于2007年给出了解决方案,并且推出了基于PNA-X/PNA网络仪的084选件。

测量时首先设定射频输入信号的频率,然后在网络仪的接收机中扫频测量变频器的中频输出端的信号大小,信号最强时所对于的频率即变频器的中频,通过中频,我们就能得到本振的频率,为了精确测量中频信号的频率,网络仪进行如下两步扫描:宽带扫描和窄带扫描。

首先是宽带扫描,也就是让接收机在一定宽度的频率范围内进行扫描,确定中频的大概工作频率。

其次是精确扫描,也就是确定中频的相位随时间的变化,然后我们由式子ΔF=ΔΦ/(360*ΔT)即可以精确地计算出频率偏差。

根据宽带扫描和精确扫描的结果,可以精确地计算出中频的工作频率,然后我们就知道了本振的工作频率。

图6所示的黄色轨迹为使用外部信号源模拟混频器的嵌入式本振的测量结果,这个源不使用外部时钟/时基;红色轨迹为外部信号源的时基与网络仪的时基共享时测量结果。从此,可以看出两种情况下的测量结果非常接近,因此证明这个方案能够很好地解决嵌入式本振变频器件的绝对群时延测量难题。

脉冲测量特点

内置双向脉冲调制器和4路脉冲信号发生器的一体化脉冲测试方案;5MHz中频带宽,使得宽带模式下可以测量脉冲宽度≥250ns的窄脉冲;对于脉冲包络测量,可以提供133ns的时间分辨率;窄带模式下,可以测量脉冲宽度≥33ns(典型值20ns)的窄脉冲;对脉冲包络测量,可以提供33ns(典型值20ns)的时间分辨率;完整的脉冲解决方案,无论宽带模式还是窄带模式,都可以进行Point-in-Pulse、PulsePro-file和AveragePulse测量。此外,宽带模式下还可以测量Pulse-to-Pulse;采用晶体滤波器、硬件门以及安捷伦专利的SpectrumNulling技术和软件门技术,使得PNA-X在窄带模式下测量动态范围相对于PNA有了显著的提高;免费的宽带模式测试应用程序,使得脉冲测试变得非常简单易用,从而大大提高测试效率;支持外置脉冲调制器和脉冲信号发生器;支持长时延系统测量,如:远场脉冲天线测量;支持脉冲模式下双端口校准和增强型频响校准。

增益压缩测量

业界第一个同时扫频率和扫功率的xdB增益压缩测量应用。

传统的测试方法都是使用网络分析仪在固定频点做功率扫描,针对不同的频点需要重新校准,因此严重影响测试效率。由于放大器大多数都是在一定的带宽内工作,因此行业真正需求的增益压缩测量方法是要求网络仪能够提供同时扫频率和扫功率的二维扫描来测量在放大器带宽内的1dB或xdB压缩点。

为了该需求,安捷伦公司推出了086选件提供二维扫描实现同时扫频率和扫功率,图7给出了一个实际的测量结果供您参考。

PNA-X-高度的稳定性

PNA系列中所有网络分析仪因其极高的稳定度而著称,稳定度对精确的校准和测量结果产生非常重要的影响。仪表硬件性能越稳定,校准结果就越好,因为这样才能更好地对误差进行修正。基于下面的PNA-X随时间变化稳定性和随温度变化稳定性数据,可以看出安捷伦PNA-X网络仪在校准之后,在很长的时间内和一定的温度变化范围内都能维持非常稳定的精度,因此无需经常对仪表进行校准,从而极大提高测试效率和精度。