Oscillation detection technique by using Vector Network Analyzer

A Vector Network Analyzer(VNA)can be used to identify oscillation frequency of a signal source with moderate or low Radio Frequency(RF)power if certain care is taken according to experimental results.Unlike reported in the literature that a resonant peak of measured absolute value of reflection coefficient greater than 1 that corresponds to an oscillation frequency,we report that by observing the magnitude change of one-port reflection coefficient across the entire swept frequency range,a sudden peak or a dip corresponds to an oscillation frequency,this is more accurate than other reports.In addition,using modern VNA as a signal detection method can significantly reduce measurement time and increase measurement accuracy to VNA capability for developing emerging signal generating devices at early stage,especially for planar,large quantity and operating in a wide frequency range.

矢量网络分析仪硬件性能对测量精度的影响分析

文中通过深入分析矢量网络分析仪S参数测量过程中的误差来源,建立了误差项与硬件性能的对应关系,在此基础上,通过将原始测量值看作误差项的多元函数,在各误差项理想值附近保留泰勒级数线性项作为合理估计,分析了原始S参数测量结果偏差与误差模型中每个误差项之间的关联程度。对其解析式中除原始测量值以外的其他项使用增量法,求解了最终S参数测量结果偏差与各误差项之间的关联程度,由此确定了每个硬件性能引起的最终测量偏差的大小。最后使用Keysight N5227A和Ceyear 3671E两台矢量网络分析仪,在相同的校准条件下对参数已知的待测网络进行测量,通过对比最终测量结果,检验方法的正确性和有效性。

基于协方差矩阵的VNA/NVNA/LSNA测量不确定度传播规律与分析方法研究

为了对微波元器件和无线系统的前端进行表征,矢量网络分析仪(vector network analyzer,VNA)、非线性矢量网络分析仪(nonlinear vector network analyzer,NVNA)和大信号网络分析仪(large siginal network analyzer,LSNA)是最为常用的频域测量平台,对其测量结果的不确定度分析是仪器与计量领域中当前研究的热点之一。根据这3种仪器的测量原理和校准理论,首次归纳出了此类频域测量平台的不确定度传播规律,并针对"多频点、多变量、复量值"测量条件下变量间的高度相关性,提出了一种通用的基于协方差矩阵的不确定度分析方法及流程。在国产VNA产品和自主构建的NVNA原型样机上对脉冲信号的测量实验表明,该方法与忽略互相关信息的不确定度分析结果存在显著差异,其有效性和准确性可以通过Monte Carlo仿真得到验证。

基于非脉冲矢量网络分析仪的非反向交叉眼干扰实验设计与分析

交叉眼技术是对抗单脉冲雷达最有效的方式之一。针对交叉眼干扰多侧重于仿真建模、实验设计及实施复杂等特点,基于交叉眼干扰原理、单脉冲测角原理和矢量网络分析仪幅相精确测量等特性,设计了基于喇叭天线、微带天线、幅相调节器和非脉冲矢量网络分析仪组成的非反向交叉眼干扰实验系统。在微波暗室环境下,先后开展了基于矢量网络分析仪的测角实验和非反向交叉眼干扰实验,并通过建立干扰天线相位中心电磁仿真模型,对误差展开了分析。实验和仿真结果表明:交叉眼干扰下实验测量的角度值与理论角度值随相位差变化趋势一致,其理论最大角度值与实际最大角度值误差不超过2°,对应的交叉眼增益误差小于0.5;基于矢量网络分析仪设计的非反向交叉眼实验系统可行,可模拟非反向交叉眼干扰对被动单脉冲雷达干扰,亦可部分模拟反向交叉眼干扰应用场景,为交叉眼干扰机设计和测试提供一定的指导。

基于共面波导的NVNA相位参考设计及应用

该文设计了一种基于共面波导的皮秒级脉冲发生器,该脉冲发生器利用阶跃恢复二极管(SRD)及片上短路延迟线来产生窄脉冲信号。测试证明此器件可产生半幅宽度为80ps,且幅度相位特性稳定的脉冲信号。该脉冲发生器的相位可重复性优于±1.75°,可用作非线性矢量网络分析仪(NVNA)的相位参考和谐波相位绝对校准的标准组件。实验表明它还可作为相位传递标准,对带宽小于20 GHz的采样示波器及其他电子设备的复频率响应进行校准。

矢网在脉冲行波管增益测试中的应用研究

分析了脉冲调制下行波管输出信号频域特性,探讨了矢量网络分析仪在脉冲调制信号测试中的应用,设置矢量网络分析仪接收机带宽可实现宽带检测和窄带检测两种测试方法,结合典型脉冲调制信号分析对比了两种检测方法的脉冲退敏效应,分析了脉冲行波管在不同测试方法下的增益特性,最终确立了宽带检测法作为脉冲行波管增益波动的测试方法,实际测试结果验证了矢量网络分析仪宽带检测法更适合测试脉冲行波管增益波动测试。

NVNA精细频率栅相位校准机理及验证

该文针对现有的非线性矢量网络分析仪(NVNA)相位校准时,相位校准频率分辨率较低的问题,提出了一种基于精细频率栅定标的NVNA精细频率相位响应校准新方法。推导了校准过的平方律检波器实现对非线性矢量网络分析仪的窄带校准的基本原理,给出了校准流程。ADS仿真和原型实验表明该方法的有效性,其相位校准频率分辨率达到了100 kHz。

基于矢量网络分析仪的多通道测试系统的设计与实现

为解决多通道装备的测试问题,本文介绍了一种多通道测试系统的设计方法,通过采用矢量网络分析仪及开关矩阵组合,利用软件控制测试系统并设计误差模型,快速完成了多通道装备的参数测试,提高了测试精度及测试效率。

矢量网络分析仪非同轴测量的TRL校准件设计制作

矢量网络分析仪在非同轴和高频率条件下难以实现理想的匹配负载,但通过TRL校准可降低参数要求,且精度较高。因此,本文对TRL校准技术的原理和设计原则进行介绍。以HDMI线缆测量为例,对非同轴测量TRL校准的全部环节进行论述,包括设计方法、性能验证和测量试验,为相关技术研究提供参考。

折线设计对插损不确定度影响研究

使用矢量网络分析仪研究高速印制电路板差分阻抗折线设计各影响因素对高速信号插入损耗及回波损耗的影响情况。通过实验结果表明,不确定性度与折线夹角呈反比,随折线夹角增大而减小;不确定度与折线线长呈反比,随单段折线线长增大而减小。

基于电长度补偿的LISN受试端阻抗VNA校准方法

分析线路阻抗稳定网络(LISN)的电路结构,提出了LISN受试端阻抗的定义,并根据矢量网络分析仪测量阻抗的校准方法,针对阻抗测量系统自校正端面不理想的问题,采用电长度补偿技术改进测量精度。

NVNA谐波相位检验件设计及定标

本文介绍了一种用于检验非线性网络分析仪谐波相位指标的检验件设计方法,并搭建了基于实时示波器的测量系统对谐波相位进行定标。通过高速实时示波器对检验件的输出信号进行采样,利用傅立叶变换提取谐波相位信息。为了得到高准确度的测量结果,采用去缠绕、最小二乘等算法对相位结果进行优化处理。实验结果表明,该方法可以作为NVNA谐波相位指标的验证手段对NVNA的谐波相位进行验证。

基于连续太赫兹波药物片剂孔隙率检测

药物片剂中气孔体积与药片在自然状态下的总体积之比被称为孔隙率。药物片剂在生产过程中,由于原料的理化性质、人为因素和环境因素的影响,气孔的形成是不可避免的。孔隙率是药物片剂的一个重要特性,孔隙率的大小会影响片剂的崩解、溶解和生物利用度。目前常见的药片孔隙率检测手段如压汞法、氦比重法、红外光谱法等等,均无法实现药片孔隙率的无损、快速检测。为此提出一种利用连续太赫兹波对单个药物片剂进行孔隙率检测的方法,分别用两种标准规格的平面药物片剂作为研究对象,使用矢量网络分析仪在500~750 GHz的频率范围内测量通过每个药片传输的信号,从测得的S参数中提取出每个片剂的包裹相位值,然后对包裹相位值进行相位展开和校正以得到片剂的真实相位值,并通过计算药物片剂与空气的相位差得到药片的有效折射率。同时使用零孔隙率近似(ZPA)的理论模型将药片有效折射率和孔隙率联系起来。使用矢量网络分析仪测得并计算两种药片的孔隙率与采用气体置换法测量的标准孔隙率的相对误差分别为7.3%和5.3%,实验结果表明利用连续太赫兹波检测药片孔隙率的方法具有可行性。太赫兹波检测药片孔隙率的方法简单、实用,并能做到无损、快速检测,为今后药物片剂制造生产中的快速、灵敏和无损孔隙率测量工作奠定基础。

一种基于误差网络映射模型的LRRM校准算法

针对经典的传输线-反射-反射-匹配(Line-Reflect-Reflect-Match, LRRM)校准算法复杂度高的问题,提出了一种基于误差网络映射模型的矢量网络分析仪LRRM校准算法。通过构建混合参数形式的误差网络映射模型,将波参数测量值映射到待测端口上的等效电压电流,仅需引入3个电压电流参数比值作为校准系数,一旦求得3个校准系数即可完成LRRM校准。实验结果表明,所提算法的校准结果与经典算法结果基本一致,证明了所提算法的有效性和准确性。所提算法在保证校准结果精度的前提下,降低了算法的复杂度。

矢量网络分析仪的眼图交叉点估计方法

眼图交叉点估计是眼图参数计算的重要步骤,直接影响到眼宽、峰峰值抖动等参数的计算精度。传统方法基于数据的统计特性,需要大量数据才能得到较精确的结果,由于矢量网络分析仪生成眼图较其他仪器更复杂,当数据量较大时需要采集数据的时间较长,影响仪器的使用效率。为了解决这一问题,提出了一种基于局部插值的眼图交叉点估计算法,在数据量较小时仍能估计出较精确的结果。实验表明,这种方法在估计精度为1.2×10^(-13)s时所需的数据量仅为传统算法的1/4。

矢量网络分析仪的原理及常见故障维修

简要介绍了半导体测试系统中矢量网络分析仪的基本工作原理及其部件组成;通过图片与文字描述相结合的方法,形象地叙述了5个常见故障现象,便于理解;并提供了维修方法,提升维修人员的维修经验。

太赫兹频段基于NR迭代法的复介电常数提取

伴随着6G通信的发展,雷达遥感、检测成像等多个领域向太赫兹频段拓展,获取材料在该频段的介电常数显得愈发重要。本文基于NR迭代法提取了太赫兹频率下样品的复介电常数,分析了迭代法的初值选取对提取结果的影响。在325~500 GHz频段(Y频段)搭建了一套由矢量网络分析仪(VNA)、扩频模块和四抛物面镜组成的8f准光系统,实现散射参数S_(21)的自由空间测量。由电磁波传输模型推导出复介电常数与S_(21)之间的关系式,利用迭代法提取出了特氟龙(Teflon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)样品的复介电常数谱,与其他文献报道的结果一致,验证了系统和方法的有效性。

矢量网络分析仪校准与程控研究

射频集成电路晶圆级S参数测试是射频器件制作过程中重要的工艺环节,该测试技术依赖微波探针测试系统,微波探针测试系统由矢量网络分析仪、探针、精密运动工作台、承片卡盘、机器视觉系统、测试电缆等组成。其中矢量网络分析仪是探针测试系统的测量工具,其测量精度和程控效率直接决定了该系统在片测量的准确度和工作效率。对矢量网络分析仪的工作原理、S参数物理意义、校准工艺、测量工艺做了详细地介绍,并给出了矢量网络分析仪上位机程控方法。

一种用于量子芯片自动化标定的微波开关装置

为实现量子芯片自动化标定,并尽量减少室温噪声带来的影响,文中提出一种用于量子芯片自动化标定的微波开关装置。该装置采用“开关+功分”的架构,可根据上位机下发的参数选择射频通道,进而实现读取线路的自动化切换。功分器芯片用于实现室温测控一体机和矢量网络分析仪的信号复用。实测结果表明,所设计的微波开关装置在4~8 GHz频带范围内,插入损耗小于等于8 dB,幅度一致性小于等于±1 dB,通道一致性小于等于±0.5 dB,通道间隔离度大于等于15 dB,能够满足量子芯片自动化标定系统的使用需求。

直接比较法在VNA 与功率传递标准中的测量对比

校准因子是用于表征射频功率传感器示数准确度的参数,定义为功率传感器显示功率和入射功率的比值,它是功率量值传递的对象。介绍了直接比较法和基于VNA的直接比较法的组成与测量原理,阐述了等效源反射系数在直接比较法里的应用,并使用直接比较法和基于VNA的直接比较法测量了Rohde Schwarz NRP50T功率传感器的校准因子。测量结果显示,两种方法测量的修正后校准因子之间的最大差异为3.056%,基于VNA的直接比较法的等效源反射系数一般大于直接比较法,直接比较法不确定度评定方法成熟,仍是目前最主流的射频功率传感器校准方法。