矢量網絡分析儀的歷史很悠久,據說最早的VNA是R&S公司在1950年代生產的。
當然在歷史的長河中出現了很多精品VNA,例如惠普的HP 8510。
很多人說VNA是射頻儀器之王,確實有一定的道理。VNA集成了信號源和接收機,是一個完整的系統。
S參數
最早的VNA說白了就是測試S參數,簡答一點說,就是一個2端口或者多端口網絡的傳輸和反射特性。所以,網分有一些先天的特點(你也可以說是缺陷),例如端口的輸出功率并不是非常準確,接收機的接收精度也不是很高,但是VNA最初就是測S參數的,或者說他的初心是S參數,S參數是比值,測試比值,只要校準好了,并不是特別關注激勵源的絕對功率。當然,現在網分也有功率校準,這個我們后面會提。
混頻器
后來網分加入了混頻器損耗的測試(或者叫變頻增益),現在還可以測試混頻器的相位特性,也有人叫Vector Mixer測試(雖然很多人一直沒有搞清楚什么是混頻器的相位響應,尤老師也說過,不要輕易的說“相位”)。
互調和P1dB
隨著有源器件的發展,網分還加入了諧波、互調IMD測試等功能,當然這些需要功率校準。和傳統的信號源+頻譜儀方式相比,網分可以測試掃頻的IMD,除了可以一對雙音(two tone)同時往右掃描,還可以對雙音間隔(Tone Spacing)進行掃描,得出更詳細的器件IMD特性。對功放等設計有了很大的幫助。
很多網分都標配了P1dB功能,而且還有所謂的掃頻P1dB功能,即在每個頻點都掃描一次功率,得出P1dB的值,在每個頻點都掃描一下,即可得出P1dB和頻率的曲線。
TDR和眼圖
傳統TDR是用示波器結合階躍源完成的,但是這個方案對靜電非常敏感,經常容易壞,而且價格也偏高。
大家知道。頻域響應做反傅里葉變換就是時域沖擊響應,所以現代網分,通過軟件計算,把頻響可以轉換成時域沖擊響應,就可以測試傳輸線的斷點、阻抗特性等時域參數。
網分軟件還能模擬出一個虛擬的數字源(例如NRZ PAM等),用這個虛擬的源和時序沖擊響應做卷積計算,就可以模擬出一個理想信號(當然還可以認為的加入、抖動、噪聲、均衡等)經過這個網絡之后的時域波形,對這些模擬計算出來的波形做疊加、統計處理,就能生成眼圖。
噪聲系數
所有用戶都希望一次連接,測試完所有參數,比如噪聲系數,這個領域PNA-X系列網分的冷源法確實是一個不錯的選擇,得到廣大用戶的一致認可。有興趣的同學可以自行研究。
頻譜功能
網分的接收機加了FFT和各種去鏡像算法之后,可以實現部分頻譜儀功能,不過這個一般也是測試諧波和雜散用的,因為網分的激勵源都是CW,所以,頻譜儀功能主要就看看諧波和雜散,不要指望能代替單獨的頻譜儀的。最多也是為了一次連接測試器件的所有指標。
EVM矢量誤差幅度
這是一個新東西,當然這個測試的結果還是有一定的爭議,畢竟這種方法有其優越性,例如可以去除信號源引入的殘余EVM,等等,但是EVM是一個和系統參數有關的指標,而且不同的協議標準對其計算、均衡算法有一定要求。 而且這個方法還是需要外部的矢量信號源,并不是一臺網分獨立完成。不過這是一個很好的想法。