AV3617标量网络分析仪用户讲座

1、Page 1AV3617微波毫米波标量网络分析仪使用讲座 AV3617微波毫米波标量网络分析仪微波毫米波标量网络分析仪 本标量网络分析仪是一种新型的标量测量仪器。作为分体式标网，具有良好的性能价格比，可与各种档次的信号源组成全自动标量网络测试系统。能够快速、准确的进行传输测量、回波损耗和SWR测量。系列化的检波器、电桥及定向耦合器等可满足不同用户对10MHz110GHz的测试要求。Page 3AV3617AV3617标量网络分析仪环境要求适应性标量网络分析仪环境要求适应性 1. 工作温度： 040；2. 存储温度范围：-20+60 ；3. 低气压：非工作：47KPa（4570m）; 工作：70

2、KPa（3050m）；Page 4AV3617AV3617标量网络分析仪使用注意事项标量网络分析仪使用注意事项 1 对电源的要求： 220V 10%；50Hz 5%； 2 对接地线要求： 三芯电源线，系统可靠接地共地 3 严防静电要求 4 对输入信号要求： 连续波输入信号的最大功率不能超过： AV10321/ AV10321A型检波器： +20dBm； AV12313型检波器： +16dBm； AV12314型检波器： +15dBm； 不允许直流输入 5 组成程控系统时地址设置要正确。Page 5 AV3617微波毫米波标量网络分析仪微波毫米波标量网络分析仪 主要技术指标频率范围 检波器型号

3、频率范围 AV1032110MHz18GHz AV10321A10MHz26.5GHz AV1231326.5GHz 40GHz AV1231475GHz 110GHzPage 6 AV3617微波毫米波标量网络分析仪微波毫米波标量网络分析仪 主要技术指标动态范围 检波器型号 动态范围 AV10321+16-55dBm AV10321A+16-55dBm AV12313+10-50dBm AV12314+5-40dBmPage 7 AV3617微波毫米波标量网络分析仪微波毫米波标量网络分析仪 主要技术指标回波损耗 检波器型号 频率范围 回波损耗 AV10321 0.01GHz0.04GHz 1

4、0dB 0.04GHz18GHz 15dB AV10321A 0.01GHz0.04GHz 10dB 0.04GHz18GHz 15dB 18GHz26.5GHz 10dB AV12313 26.5GHz40GHz 10dB AV12314 75GHz110GHz 10dBPage 8 AV3617微波毫米波标量网络分析仪微波毫米波标量网络分析仪 主要技术指标平坦度 检波器型号 频率范围 平坦度 AV10321 0.01GHz18GHz 0.6dB AV10321A 0.01GHz18GHz 0.6dB 18GHz26.5GHz 1.5dB AV12313 26.5GHz40GHz 1.5dB

5、 AV12314 75GHz110GHz 2.0dB Page 9 AV3617微波毫米波标量网络分析仪微波毫米波标量网络分析仪 主要技术指标通道准确度 A)厘米波检波器（AV10321/AV10321A)和8毫米检波器（ AV12313）通道准确度 以0 dBm功率点为参考功率变化值（dB) B)3毫米检波器(AV12314)动态精度 （0.3+0.03dB/dB) 注：厘米波检波器在50MHz频率点，环境温度235下测试。 8毫米检波器在33.25GHz频率点，环境温度235下测试。虚线为8mm检波器。 AV12314检波器在92.5GHz频率点，环境温度235下测试。 1.6 1.4 1

6、.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 误差（dB） +20 +10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60Page 10 AV3617微波毫米波标量网络分析仪微波毫米波标量网络分析仪 原理框图和简介 对 数 放 大 对 数 放 大 对 数 放 大 对 数 放 大 C P U （ MC68000） GSP 显 示 接 口 (34010) 前 面 板 接 口 系 统 接 口 GPIB 接 口 27.778kHz 调 制 驱 动 电 源 部 分 +15V +5V -12.6V -15V +5VDSP DAC 扫 描 控 制 显 示 RPG LED 键盘 A D C ADC 单

7、 元 A B C R 图 6.5 AV3617 标 量 网 络 分 析 仪 整 机 原 理 框 图 Page 11AV3617微波毫米波标量网络分析仪微波毫米波标量网络分析仪简 介 由控制完成整机工作的协调及各种数据处理。待测微波信号首先由检波器或电桥接收并放大处理，输出低频调制信号，检波器分为交流检波和直流检波两种，不管是哪种方式的检波，送入标网主机时，都是27.778kHz的方波调制信号，然后通过选频滤波、对数放大器进行放大整形，再经过解调成为直流信号，通过采样保持送入变换单元，由一片位的变换器转换成15位二进制数字信号由读取，将所获取的数据进行处理，加入相对应的补偿校准，变换成显示数据，

8、送（图形系统）进行图形显示。在整机原理中，软件系统也是其很重要的一部分。为了确保标网测量的高精度、大动态范围，软件采用了很多补偿和校准技术，如通道精度补偿、检波器精度补偿、频率响应补偿、平方律检波补偿、各通道及检波器温度补偿及自动零和手动零技术，所有这些都需要大量的硬件设计和软件设计。另外，整机所设计的系统接口将给测量系统使用操作带来很大的方便，标网可以通过该接口和相应的扫频信号源相连，构成标网测量系统，操作上如同一台仪器。Page 12工作原理工作原理 对数放大电原理框图对数放大电原理框图GAIN=-113/26dB放大六级13dB放大三级13dB衰减偏置对数变换多路开关5kHz低通带通滤波

9、器Page 13工作原理工作原理 对数放大电原理框图对数放大电原理框图 整机采用三个或四个完全相同的独立通道，我们以一个通道为例 加以说明。首先，检波器检波出来的27.778kHz的调制信号送入由两个 三极管构成的交流耦合、低噪声、双端输入的缓冲放大器，随后采用 一级耦合变压器构成的带通滤波器（中心频率27.778kHz，带宽1.9kHz ） 来完成信号的选频滤波，并将双端信号变为单端信号。在输入端还加入 了过压保护及防静电电路。经过滤波变换后的交流信号分为两路，一路 送入13dB衰减电路，该部分主要是由精密电阻构成的衰减网络针对大信 号衰减，以适应以后的对数变换。另一路送13dB级放大单元，

10、其中共有 级13dB放大，每级放大均设有幅度限制，来适应不同幅值的信号。 经过衰减或放大后的信号进入对数变换单元，该单元将前面送来的不 同大小的线性信号转换成相对应的对数信号，并进行选频，进一步消除 信号变换中带入的噪声，在接下来的整流电路中，将信号转换为直流， 从而获得信号的幅值，经5kHz的低通滤波器滤除交流成分，得到适合的 直流信号。由此可以看出该部分的主要功能即将检波获得信号经过不同 增益放大，转换成对数形式，而得到易于处理的直流信号。Page 14工作原理工作原理模模/数转换控制原理框图数转换控制原理框图GAIN=-1INADCSTARTFINISHED变换控制扫描比较DAC扫描输入

11、ABCR数据总线至CPUPage 15工作原理工作原理模模/数转换控制原理简介数转换控制原理简介 标网在作扫频测量时，首先要接收微波信号源的同步输出扫描斜坡电压（0-10V），使数据采集与微波信号源扫频同步，该功能实现主要是以一个12位的D/A片为核心，构成一个扫描电压比较器，由CPU送给D/A相应的数据，使D/A输出电压以一定步进递增，通过比较与扫描斜坡电压同步。根据扫描点数的不同而确定每次步进电压，扫描点有101、201、401、801、1601几种选择，由用户确定。通过同步电压比较可以产生相对应的触发信号，由几个触发器构成的电路可以获得数据采集时所需的各种同步信号，如采样保持触发，数据读

12、写信号等。从对数放大电路送来的三或四路模拟信号经过采样保持电路送至多路选择器，由CPU根据用户选择确定输入哪个通道，然后至A/D变换器输入端，A/D变换器为一个16位连续逼近的快速A/D集成电路，它包含了内部变换时钟和模拟参考。A/D变换后的数据可由CPU直接读取，经过校准处理变为显示数据送图形处理器显示。Page 16工作原理工作原理检波器原理框图检波器原理框图 检波头斩波器前置放大采样器缓冲器振荡器及时序逻辑控制模式选择Page 17工作原理工作原理检波器原理简介检波器原理简介为了能够采用两种检波方式的检波器：交为了能够采用两种检波方式的检波器：交直流两用检波器，提出了此种设计思想：无论采

13、用何种检直流两用检波器，提出了此种设计思想：无论采用何种检波方式，从检波器输出的幅值信号都是经过特定频率调波方式，从检波器输出的幅值信号都是经过特定频率调制过的交流信号，在这里我们采用制过的交流信号，在这里我们采用27.778kHz的调制频率，的调制频率， 这样我们就可以保证检波以后采用交流放大处理通道，这样我们就可以保证检波以后采用交流放大处理通道，从而克服了直流通道所带来的漂移误差。基本原理如图从而克服了直流通道所带来的漂移误差。基本原理如图上图所示。上图所示。Page 18测量的主要内容传输测量反射测量反射测量可以回波损耗形式或驻波比形式显示 标量传输参数测量是指 衰减（无源元件）或增益

14、（有源器件）的测量Page 19 传输参数测量是传输参数测量是指插入增益和损指插入增益和损耗（衰减）的测耗（衰减）的测量，用信号发生量，用信号发生器和标量网络分器和标量网络分析仪可以实现插析仪可以实现插入增益和损耗的入增益和损耗的测量测量 LS信号发生器检波器标网A B R参考测量获得参考功率Pref21DUTLS信号发生器检波器标网A B R接入DUT获得测量功率PmeasPage 20插入增益插入增益 插入增益（dB）=10log( ) =10log(KDUT) KbPSKDTKbPSPage 21反射测量反射测量 反射测量就是测量有多少入射信号被网反射测量就是测量有多少入射信号被网络反射

15、。即测量单口网络或双口网络某个络反射。即测量单口网络或双口网络某个端口的反射系数端口的反射系数。利用标网系统测量只能。利用标网系统测量只能测出测出|，且通常以分贝值显示，从而成为，且通常以分贝值显示，从而成为回波损耗。除了用反射系数、回波损耗来回波损耗。除了用反射系数、回波损耗来反映端口阻抗匹配特性外，还有驻波比反映端口阻抗匹配特性外，还有驻波比（SWR）。）。Page 22反射测量原理反射测量原理 微波反射参数的测量手段常用的有定向耦合器和定向电桥两种。定向耦合器和定向电桥是用来分离沿传输线的或被测器件端口的入射电压或反射电压。二者具有相同的基本功能，但采用的技术不同，定向电桥采用的是惠斯登

16、平衡电桥技术，定向耦合器多采用波导技术分离行波。 Page 23检波器检波器测试端口测试端口Z0Z0Z0Z0耦合端口耦合端口耦合度耦合度输入端输入端输出端输出端定向点桥 简化电路定向耦合器 示意图Page 24电桥方向性（dB）=10log （ ） 定向电桥方向性一般在30到40dB之间，而定向耦合器可做到40dB以上。定向耦合器做反射测量时，以图4.3(b)中所示的输出端作输入端，图中的输入端作测试端口，耦合端输出的就是负载的反射波。接短路负载时的反射功率接匹配负载时的反射功率Page 25主要性能HP8757WILTRON54系列AV3617频率范围0.01110GHz0.0120GHz0

17、.01110GHz动态范围+20dBm-55dBm+16dBm-55dBm+16dBm-55dBm通道数四三四零操作方法自动、循环、手动循环自动、循环、手动扫描方式输入内部、输出输入分辨力 频率 幅度根据扫频带宽而定001dB10kHz0.01dB根据扫频带宽而定001dB极限测试功能上下线、分段、折线上下线、分段上下线、分段、折线光标搜索功能最大、最小、ndB、带宽最 大 、 最 小 、ndB、带宽最大、最小、ndB、带宽AV3617型标量网络分析仪指标的对比型标量网络分析仪指标的对比Page 26AV3617型标量网络分析仪指标的对比型标量网络分析仪指标的对比存储/调用功能寄存器存储/调用

18、外磁盘存储/调用寄存器存储/调用 寄存器存储/调用外磁盘存储/调用打印/绘图功能两者兼有打印两者兼有SWR显示模式有有有测量点数101、201、401、801、160151、101、201、401101、201、401、801、1601检波器 频率范围种类00.0118GHz0.0126.5GHz0.0150GHz0.0118GHz26.540GHz3350GHz4060GHz5075GHz75110GHz0.018.6GHz0.0112.4GHz0.0120GHz0.0118GHz0.018.6GHz0.0126.5GHz26.540GHz75110GHzPage 27以 0.0118GHz

19、为例比较检波器性能 动态范围71dB(+16dBm-55dBm)71dB(+16dBm-55dBm)71dB(+16dBm-55dBm) 回波损耗0.010.04GHz: 10dB0.044GHz: 20dB4 18GHz: 17dB0.010.04GHz: 10dB0.0418GHz: 16dB 0.010.04GHz: 10dB0.0418GHz: 15dB 频率响应0.010.04GHz: 0.8dB0.0418GHz: 0.5dB0.0118GHz: 0.5dB0.0118GHz: 0.6dB 动态精度(dB)+16+10dBm: 0.8+10-40dBm: 0.4-40-55dBm:

20、 1.3+16+10dBm: 0.4+10-35dBm: 0.2-35-55dBm: 1.2+16+10dBm: 0.6+10-35dBm: 0.4-35-55dBm: 1.2 最大输入功率+23dBm+23dBm+20dBm AC/DC模式AC/DCDCACAV3617型标量网络分析仪指标的对比型标量网络分析仪指标的对比Page 28标量网络分析仪操作指导标量网络分析仪操作指导 首次开机首次开机 首次开机后，分析仪应能通过自测试，进入图表状态后， 【SYSTEM】，MORE，SWEEP MODE，CW ON OFF（ON）， 按CURSOR显示光标，屏幕显示A、B通道的波形，在CHANNEL

21、区 中按【4】，屏幕显示R通道的波形，对A、B、R各通道的噪声进行 平均-【AVG】，AVG ON OFF（ON）和平滑-【SPCL】， SMOOTH ON OFF（ON），光标读数小于-55dBm，说明分析仪主 机通道功能正常。将分析仪和所需的信号源、检波器连接成系统后， 预热30分钟，然后进行标量测量。Page 29静电的泄放静电的泄放静电对电子元器件存在着极大的破坏性，静电对电子元器件存在着极大的破坏性，所有从事与电子元器件有关的工作必须所有从事与电子元器件有关的工作必须在防静电工作台上完成。通常我们使用在防静电工作台上完成。通常我们使用两种防静电措施。两种防静电措施。 导电桌垫及手腕组

22、合。导电桌垫及手腕组合。 导电地垫及脚腕组合。导电地垫及脚腕组合。以上二者同时使用可提供良好的防静电以上二者同时使用可提供良好的防静电保障。若单独使用，只有前者能提供保保障。若单独使用，只有前者能提供保障。为确保用户安全，防静电附件必须障。为确保用户安全，防静电附件必须提供至少提供至少1M 的与地隔离电阻。的与地隔离电阻。注意：此防静电措施不可用于超过500V电压的场合 Page 30静电的泄放静电的泄放正确应用正确应用防静电技术防静电技术 第一次将检波器与信号源、分析仪连接时，一定要保证信号源和分析仪的良好共地，否则易将检波器烧毁。 工作人员在做任何装配时，必须佩带防静电手腕。 保证所有仪器

23、正确接地，防止静电积累。Page 31 连续波输入信号的最大功率不能超过：连续波输入信号的最大功率不能超过： AV10321/ AV10321A型检波器：型检波器： +20dBm； AV12313型检波器：型检波器： +16dBm； AV12314型检波器：型检波器： +15dBm； 不允许直流输入不允许直流输入 在测试过程中严禁检波器输入功率超过最大输在测试过程中严禁检波器输入功率超过最大输入功率，否则极易损坏检波器。入功率，否则极易损坏检波器。 测量测量Page 32例1：传输测量标网标网RF OUTA B RDUTPage 33 标量网络分析仪与合成信号源可组成传输测量系统，其具体步标量

24、网络分析仪与合成信号源可组成传输测量系统，其具体步骤如下：骤如下： 1） 先给标量网络分析仪和合成源连好电源线，打开电源开关。先给标量网络分析仪和合成源连好电源线，打开电源开关。 2） 在合成源上选定频率点，将功率打到在合成源上选定频率点，将功率打到-10dBm,等标量网络分析仪等标量网络分析仪自测试完毕并正常工作后，如上图将检波器的转接头一端与合成源自测试完毕并正常工作后，如上图将检波器的转接头一端与合成源的的RF OUT端通过转接头连接起来，并进行归一化：按端通过转接头连接起来，并进行归一化：按【DISPLAY】键，再按】键，再按MEASMEM MEAS-MEM。 3） 取下检波器，将待测

25、器件连在检波器与合成源的取下检波器，将待测器件连在检波器与合成源的RF OUT端口，端口，通过在信号源上设置不同的功率点，就可以在标量网络分析仪上看通过在信号源上设置不同的功率点，就可以在标量网络分析仪上看到传输差损值了。到传输差损值了。Page 34例2：反射测量标网标网A B RDEVICEUNDERTESTRF OUTGPIB电缆电缆BNC电缆电缆SWR OUTPUT信号源信号源Page 35 标量网络分析仪与合成信号源还可组成测量反射的系统，其标量网络分析仪与合成信号源还可组成测量反射的系统，其 具体测量步骤如下：具体测量步骤如下： 1） 先给标量网络分析仪和合成源连好电源线，并将一根

26、先给标量网络分析仪和合成源连好电源线，并将一根GPIB电电 缆分别接到信号源的缆分别接到信号源的GPIB接口接口端和端和AV3617的的AV3617 SYSTEM INTERFACE端，将端，将3根根BNC电缆分别接信号源的电缆分别接信号源的STOP SWEEP POS Z BLANK SWEEP OUT,标网的标网的STOP SWEEP POS Z BLANKSWEEP IN，打开电源开关。，打开电源开关。 2） 将信号源打到扫频状态，功率值设为将信号源打到扫频状态，功率值设为0dBm，等标量网络分析，等标量网络分析 仪自测试完毕并正常工作后，如上图将电桥的仪自测试完毕并正常工作后，如上图将

27、电桥的RF INPUT端通过端通过 一个阴极转接头连接起来，一个阴极转接头连接起来，SWR OUTPUT端连接在标网上。端连接在标网上。 Page 36 3） 按【按【CAL】SHORT/OPEN键，标网上显示键，标网上显示 CONNECT SHORTSTORE WHEN READY， 在电桥的在电桥的DEVICE UNDERTEST端连接短路器，端连接短路器， 按按STORE SHORT ，标网上显示，标网上显示CONNECT OPENSTORE WHEN READY ,取下短路器，取下短路器， 接上开路器，按接上开路器，按STORE OPEN键，取下开路器，键，取下开路器， 将待测器件连在

28、电桥的将待测器件连在电桥的DEVICE UNDERTEST 端，就可以在标网的显示器上看到驻波（回波损端，就可以在标网的显示器上看到驻波（回波损 耗）值了。耗）值了。Page 37标网标网A B RRF OUTGPIB电缆电缆BNC电缆电缆倍频源模块倍频源模块8mm检波器检波器极化衰减器极化衰减器例例3：毫米波器件的传输：毫米波器件的传输Page 38 标量网络分析仪和合成源、标量网络分析仪和合成源、8mm倍频源模块、功率计、极化衰倍频源模块、功率计、极化衰 减器等可组成测试减器等可组成测试8mm标量网络测试系统。其具体步骤如下标量网络测试系统。其具体步骤如下： 1） 先给标量网络分析仪和合成

29、源连好电源线，并将一根先给标量网络分析仪和合成源连好电源线，并将一根GPIB电缆电缆 分别接到信号源的分别接到信号源的GPIB接口接口端和端和AV3617的的AV3617 SYSTEM INTERFACE端，将端，将3根根BNC电缆分别接信号源的电缆分别接信号源的STOP SWEEP POS Z BLANK SWEEP OUT,标网的标网的STOP SWEEP POS Z BLANKSWEEP IN，再如图所示，依次将信号源、倍频源模块计，再如图所示，依次将信号源、倍频源模块计 划衰减器和检波器连接好，打开电源开关。划衰减器和检波器连接好，打开电源开关。 Page 39 2） 将信号源打到点频

30、状态，设定功率值，衰将信号源打到点频状态，设定功率值，衰 减器打到指定的度数。减器打到指定的度数。 3）将）将8mm检波器取下，在极化衰减器与检波检波器取下，在极化衰减器与检波 器之间连上待测器件，在标量网络分析仪上就器之间连上待测器件，在标量网络分析仪上就 可以看到器件的传输损耗值了。可以看到器件的传输损耗值了。Page 40SYSTEM INTERFACE AV3617 REAR PANELZ AXISSWEEP OUTSTOP SWEEP分析仪和分析仪和HP8360系列系列合成源连接合成源连接标量网络分析仪与其它信号源连接示意图标量网络分析仪与其它信号源连接示意图Page 41 SYST

31、EM INTERFACE AV3617 REAR PANEL SWEEP OUTZ AXISSTOP SWEEP 分析仪和分析仪和HP8340系列合系列合成源的连接图成源的连接图Page 42SYSTEM INTERFACE AV3617 REAR PANEL POS Z BLACKSWEEP OUT/INSTOP SWEEP分析仪和分析仪和HP8350扫源扫源的连接图的连接图Page 43连接要领连接要领AV3617系统接口系统接口(AV3617 SYSTEM INTERFACE) 这个接口构成独立的总线使分析仪做为控者，对信号源、绘图仪和打这个接口构成独立的总线使分析仪做为控者，对信号源、

32、绘图仪和打印机等辅助仪器进行控制。因为分析仪控制此接口，故其他控者不可以印机等辅助仪器进行控制。因为分析仪控制此接口，故其他控者不可以连到此接口上，除非关闭连到此接口上，除非关闭SYSINT ON OFF功能。功能。 HP8350B扫频源、扫频源、HP83401或或8360系列合成扫源还在系列合成扫源还在AV3617系统接口系统接口控制下为标网提供频率标志信息用于标网显示。另外，无论是分析仪上控制下为标网提供频率标志信息用于标网显示。另外，无论是分析仪上或是各种源上的【或是各种源上的【SAVE】【】【RECALL】和【】和【PRESET】这几种键，对】这几种键，对它们进行操作，都将导致两台仪器

33、同时进行响应。它们进行操作，都将导致两台仪器同时进行响应。2 仪器接口总线仪器接口总线(INTERFACE BUS) 使用这个接口用户可以连接其他有使用这个接口用户可以连接其他有GPIB接口的仪器，还可以连接计接口的仪器，还可以连接计算机作为控者控制算机作为控者控制AV3617。3 轴消隐（轴消隐（POS Z BLANK) 这个输入接口接收逆程位置、波段消隐和负亮度标记（轴调制）信这个输入接口接收逆程位置、波段消隐和负亮度标记（轴调制）信号，信号电平的含义如下：号，信号电平的含义如下：+5V信号用于消隐、信号用于消隐、0V信号用于显示、信号用于显示、-4V信号用于标记和信号用于标记和-8V用于当前激活标记。用于当前激活标记。Page 44连接要领连接要领4 扫描输入扫描输入0-10V（SWEEP IN 0-10V) 这个输入接口接收源的扫描斜坡电压。使用非标准扫频模式，它还可这个输入接口接收源的扫描斜坡电压。使用非标准扫频模式，它还可