PNA362X系列网络分析仪说明书Word格式.docx
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PNA362X系列网络分析仪说明书Word格式.docx
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1.1用途与特点
本网络分析仪系列是用来在厘米波以下的射频范围内,对雷达、通讯、广播、电视等天线馈线以及各种单、双端口无源和有源器件的研制、调试与验收测试的。
有如下特点:
·
集总式设计数字式频率综合源、接收机、显示器、打印机全部置于一个机箱内,自成系统,可独立完成测试任务。
·
自动化程度高采用中文菜单操作,使用简单灵活,数据或曲线可自动打印。
体积小重量轻重量只及类似进口仪器的1/2,便于现场使用。
PNA是英文普及型网络分析仪的缩写,P还有便携与矢量(严格来讲为相量)另外两重意义,矢量表示能测阻抗、相位、群时延等标量网络分析仪所不能测的项目。
本仪器为确保精度,作了大量基础工作,精度与进口同档仪器相比并不逊色。
本仪器还有时域故障定位功能。
为了便于普及,本仪器全部功能盒(卡)都是自行设计的,从而降低了成本,售价约为同档进口仪器的1/6~1/4,与频段、通道数以及有无矢量功能有关。
1.2安全使用注意事项
仪器首先应接好地线,再将电源插头插入电源插座内(由于本仪器电源进线装了滤波器,因此机壳必须加接地线。
妥善接地,否则手触及仪器时会有触电或麻电问题)。
接地线时可将仪器后板上的螺钉松开,将地线压紧即可(注意本仪器电源电缆三根线是完全分开的,严禁使用那种将地线接在中线上的作法)。
切勿在仪器工作时插拔印制板卡与各种集成块。
由于网络分析仪知识面牵涉较广,除有经验的人员外请勿随意拆卸仪器或打开盖板,以免造成不必要的损坏。
发现明显的毛病试图自行修理时,请注意烙铁不能带电焊接(可将烙铁外壳接地线接到被焊接板的地线上)。
注意复位键。
在发现不正常时应按复位键,为了避免偶然掉电(如电源插座接触不良时)引起的不正常复位,请按复位键,使仪器正常后再开始工作,必要时断电一分钟后再开机。
注意连接器尺寸。
测试过程中,射频连接器是允许任意插拔的,但请注意在往反射电桥测试端口接被测件时,需注意插芯伸出尺寸是否过长(插针上的台阶应比端口缩进5.3mm以上),或是否偏心,否则用劲上紧的过程中就将电桥损坏了。
根据实用经验电桥本身是不易坏的,坏的情况多半是被测件连接器尺寸超差或偏心所损坏的,一般应用请接保护接头。
仪器输入端口承受功率小于1mW。
在附近有强信号发射的情况下(如雷达开机,电台发射),不管仪器是否开机都不要将仪器接到天线上,以免强讯号由天线倒灌损坏仪器。
打印不正常时应立即按复位键。
在执行打印时,打印机声音紧张而纸并不往外走时,此时应立即按复位键停止打印,检查纸是否已用完还是另有问题。
本仪器比较轻便,可以拿到现场使用。
但由于网络分析仪比较复杂,对于环境要求还只能达到Ⅱ类仪器要求,使用时以及运输时注意轻拿轻放,以免造成不必要的损坏。
1.3本机所用术语名词与简单说明
网络分析仪这里所指的网络是指一个盒子,不管大小如何,中间装的什么,我们并不一定知道,它只要是对外接有一个同轴连接器,我们就称其为单端口网络(习惯上又叫负载ZL)。
它上面若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。
本仪器能测单或两端口网络的各种参数,故名网络分析仪。
只能测网络各种参数的幅值特性者称为标量网络分析仪,既能测幅值又能测相位者称为矢量网络分析仪。
·
特性阻抗Z0它是一种由结构尺寸决定的电参数,同轴线
单位为Ω。
式中εr为相对介电系数,D为同轴线外导体内径,d为内导体外径。
·
反射系数、返回损失、驻波比这三个参数采用了不同术语来描述负载的匹配特性。
人们希望传输线上只有入射电压,没有反射电压,这时线上各处电压一样高,只是相位不同。
而实际上反射总是存在的,这就需要定义一个参数。
式中ZL为负载阻抗,Z0为同轴线的特性阻抗。
反射系数Γ=
=
由于反射系数永远≤1,而且在甚高频以上频段手边容易得到的校准装置为衰减器,所以有人用返回损失(回损)R.L.来描述反射系数的幅度特性,并且将负号扔掉。
回损R.L.=20Log│Γ│dB
有反射时,线上电压即有起伏,驻波比(S.W.R)是使用开槽测量线最易得到的一个参数,比较直观。
驻波比S.W.R=
当│Г│<
<
1时,S.W.R=1+2│Γ│
本仪器三种读数皆有,可任意选用。
反射电桥为了测得反射系数需要一种带有方向性(或定向性)并保持相位信息的器件,如定向耦合器或反射电桥。
本仪器采用的是反射电桥,它的输出正比于反射系数,然后由机内计算机算出反射系数,回损与驻波,或阻抗,任你选择。
传输系数与插损对于一个两端口网络除匹配特性外,还有一个传输特性,即经过网络与不经过网络的电压之比叫作传输系数T
T=
∠Φ,Φ即相移。
插损(IL)=20Log│T│dB,一般为负值,但有时也不记负号。
2主要性能
2.1扫频特性与通道数
PNA3620型30-1600兆赫单测试通道简称30/1600型
PNA3621型30-3200兆赫单测试通道简称30/3200型
PNA3622型30-1600兆赫双测试通道简称30/1600型
PNA3623型30-3200兆赫双测试通道简称30/3200型
PNA3624型5-870兆赫单测试通道简称5/870型
PNA3625型5-870兆赫双测试通道简称5/870型
PNA3628D型0.001-120兆赫单测试通道简称0.001/120型
PNA3628S型0.001-120兆赫双测试通道简称0.001/120型
对于0.001/120型,只考核0.005-110兆赫。
数字式跳频最小频距与型号有关。
频率精度≤10-4。
2.2测试动态范围:
插损70dB
回损50dB
增益30dB
2.3精度与分辨率
小插损分辨率为0.01dB;
不确定度在50dB内为0.2dB+(dB值)的4%。
小反射分辨率为0.002;
0.005-1600MHz范围内,小反射不确定度约0.01(即剩余驻波1.02),以上约0.02。
相位分辨率0.1°
,0.005-1600MHz范围内,不确定度约5°
/幅值,以上为10°
/幅值。
2.4反射电桥定向性≥40dB(0.005-1600MHz范围内);
35dB(1600-3200MHz范围内)。
2.5负载回损≥46dB(0.005-1600MHz范围内);
40dB(1600-3200MHz范围内)。
2.6尺寸(宽×
高×
深)mm:
430×
133×
450;
重量:
约13Kg;
2.7电源:
50Hz交流,220V,0.2A,保险丝1A;
3仪器的面板与按键
3.1面板示意图
·
打印机出纸口在后板上。
后板示意图见后板上的名牌。
“输入A”与“输入B”是等同的,其功能可在主菜单《测:
A、B》下进行选定,以适应用户的习惯以及某一输入故障后由另一输入代替。
说明书上的连接法只讲一种推荐的作法,用户可根据自己习惯自行选定。
单测试通道机输入B是堵住的,只有输入A一个输入头,所有测试都用它。
3.2按键说明说明书中〖〗内为键名,《》内为屏幕字符。
〖复位〗键位于显示器左下角的红色按键,它是用来停止一切运行,回到主菜单初始状态的,万一按复位键仍然达不到目的时,可进行断电复位,即将仪器电源关断1分钟再接通。
显示器右面有5个竖放的功能键:
〖↓〗键此键有双重功能。
在菜单中,按此键光标可由上向下单方向循环以便将光标移到所需的行上。
在测试运行中,按此键可依次改变画面的量程。
〖→〗与〖←〗键此两键为左右移动键,功能相同但方向相反。
它有双重功能,在菜单中,它是用来改变所选功能后的数值或项目的。
在测试中它是用来改变光标位置,以显示闪点的参数(注意:
显示器上的曲线只是为了看趋势的,准确数值应以闪点参数为准)。
〖菜单〗键又称暂停键,按它就出菜单。
在主菜单下按此键即出现扫频方案菜单。
在测试进行中按此键即暂停测试,出现功能选择菜单。
按此键可在二、三级菜单间来回,如打印返回以及扫频方案菜单中的来回。
〖执行〗键按此键即执行光标项目下所规定的功能,而在扫频方案菜单中,按此键即确认光标所在处的方案,回到主菜单。
4使用操作方法
4.1开关机步骤
开机前应检查地线是否连接好,再将主机后板电源开关搬到开的位置,此时抽风机应工作,显示器上应显圆图。
为了小插损读数稳定最少要预热20分钟,要求高时预热时间还要长些。
万一开机后显示异常,可按〖复位〗键。
关机时关掉主机后板电源开关即可。
4.2主菜单
当开机时或按〖复位〗键后出现的菜单即主菜单,左面为一阻抗圆图,右面即菜单。
菜单如下:
注释
频域×
×
当前为频域×
表示当前最小频距
BF:
起始频率(BeginningFrequency)
⊿F:
频距(频率增量或步长)
EF:
终止频率(EndingFrequency))
N:
测试点数
M:
选常规或精测(精测精度高、但更新慢、通常不用)
测:
AB选定各输入口的测试项目
×
++++++++++++++++线以上为设置项目,线以下为执行项目
校:
作各项相应校正
刚开机或复位后,光标在《校:
》处闪动,便于在不改变频率设置时立即进行校正。
假如主菜单在频(时)域,而你想要的是时(频)域,此时可按一下〖↓〗键使光标由下到上停在《频(时)》域下面为止,此时按〖→〗键即可得到你所需的时(频)域。
4.3扫频方案的设置与选定
假如需要采用另外的扫频方案,有两种方法,一种是直接在主菜单下修改等频距扫频方案,另一种是按〖菜单〗键到扫频方案菜单中去选定或设置。
可以预设7种扫频方案,1~6为等频距扫频方案,7为列表扫频。
修改扫频方案时,先选定最小频距。
每种机型都有两种最小频距可选,一般用大者,小者速度较慢,而两者的精度是一样的。
30/3200型在1600-3200MHz的最小频距为0.2MHz,1600MHz以下为0.1MHz(可键选0.025MHz)。
30/1600型的最小频距为0.1MHz,可键选0.025MHz。
5/870型的最小频距为0.1MHz,可键选0.025MHz,但28MHz以下只能用0.1MHz。
0.001/120型的最小频距为2KHz,可键选0.5KHz。
4.3.1修改当前等频距扫频方案
选最小频距按〖↓〗键使光标移到最小频距下,按〖→〗键即可在两种频距间作出选择,不需要时应回到大者上。
按〖↓〗键,使光标移到《BF》下面,可按〖→〗〖←〗键对始频进行改动到所需数值为止,仪器最低频与型号有关。
按〖↓〗键,使光标移到《⊿F》下面,按〖→〗〖←〗键可对频距进行改动,时域中⊿F不受控。
按〖↓〗键,使光标移到《EF》下面,按〖→〗〖←〗键可改变终止频率,改EF时,点数N随着变动,点数N最小为1,最大为81;
EF=BF+(N-1)⊿F。
点频设置:
用〖←〗键使EF=BF或⊿F=0即为点频。
4.3.2预设等频距扫频方案
主菜单下,按〖菜单〗键即出现2级扫频方案菜单,此菜单分为两层,一层为方案号菜单,另一层为该方案号下的局部菜单(3级)。
按〖↓〗键,光标将在1~7方案号下单向循环,以便停在你想要的方案号(1~6)上。
假如方案合适则可直接按〖执行〗键进行选定,否则再按一次〖菜单〗键,光标进入局部菜单,按4.3.1所述的方法即可对等频距局部菜单进行设置。
4.3.3预设列表扫频方案(F、TAB)
在方案号菜单下,按〖↓〗键使光标停在方案号7下。
按〖菜单〗键进入局部菜单,光标在最小频距下闪动,按〖→〗键可以在两种最小频距中进行选择。
按〖↓〗键,使光标在N下闪动,用〖→〗〖←〗键可在1~30之间设定测试点数N。
用〖↓〗键与〖→〗〖←〗键即可对每个频点进行设置,无等频距限制,也无高低次序限制。
此法适于双频天线,或等比变频扫描。
设置或选定后,请按〖执行〗键返回,并请再按一次〖复位〗键,确保设置有效。
4.3.4选定与返回
在设置某个扫频方案后有下面三种出口:
按〖菜单〗键返回方案号菜单,以便进行其他方案的设置与选定。
按〖执行〗键即将光标所在方案选定为当前方案,返回主菜单。
按〖复位〗键返回主菜单,一般情况下表示放弃新的选择仍用原方案,而在方案7下时,按〖复位〗键与〖执行〗键等效,而假如暂停前为7方案,暂停后改到不是7,此时复位将回到执行7以前一次的等频距方案。
一般宜按〖执行〗键返回,对于7方案还要加按一次〖复位〗键。
电桥
输入A
输出
输入B
4.4负载的反射特性测试
4.4.1测阻抗
按图连接,此时电桥测试端口应为开路。
在主菜单下按〖↓〗键将光标移到《测:
AB》下,按〖→〗或〖←〗键使A下空白,B下为《回损》。
按〖↓〗键或〖复位〗键使光标停在《校:
开路》下,再按〖执行〗键,此时显示器右下角频率在变动,直到最后画面转成50dB回损方格坐标,测试值在0dB线上。
按〖菜单〗键,在功能选择菜单上,将光标移到《短路》下,在电桥测试端口接上短路器然后按〖执行〗键。
画面转成阻抗圆图,光标在0点闪动,拔掉短路器光标在∞点闪动。
接上待测负载,即可用圆图看变化趋势,具体数值见闪点参数。
不同频点的数据,可用按〖→〗或〖←〗键来得到。
用75Ω桥时,测出的阻抗要乘1.5倍,用100Ω差分桥时乘2,依此类推。
圆图有四档可选,可按〖↓〗键来选择。
4.4.2测回损
若想看回损频响曲线,可按〖菜单〗键。
出现功能选择菜单后,再将光标移到《对数》下,再按〖执行〗键即可。
4.4.3测驻波
假如你习惯于用驻波比来表示时,可按〖菜单〗键出现功能选择菜单后,再将光标移到《驻波》下,再按〖执行〗键即可。
驻波有四档可选,可按〖↓〗键来选择。
4.4.4三项校正
在测负载的反射特性时为了提高精度,可进行三项校正,即校开路、校短路与校零反射。
一般测试只校开路即可,要求高时加校短路,只有在测30dB以上回损或对反射电桥定向性不太满意时才需要校零。
将一只好的负载接在测试端口上,按〖菜单〗键后将光标移到《校零》处,再按〖执行〗键,画面呈现零反射(50dB),校零完成,此时仪器有效定向性与负载的回损值相当。
电桥接上保护接头后,精度下降,可以通过三项校正提高。
在通过测试电缆后也可在电缆末端进行三项校正,但必须电缆回损优于24dB,否则出错。
4.4.5参考面移动问题
为了发挥阻抗圆图的作用,便于采取针对性的措施,在阻抗测试中会出现一个参考面的问题。
本机在测阻抗所作的开路测试与短路校正时,是将参考面取在了电桥测试端口,这对一般负载测试是没有问题的。
假如测的是一个盒子,或者是经过一段线测阻抗,这时所显示的曲线就不易理解了。
此时最好将参考面移到最大反射点附近,即可判明反射的性质以便采取措施,具体作法有几种情况。
在感兴趣点(最大反射点,一般是主馈线与另一器件的交接点)断开,进行开路校正,(最好再作短路校正),此时参考面已移到该点。
若已知所需移动的电长度可按〖菜单〗键,将光标移到《移+0.000m》处按〖→〗键到所需数值,再将光标移到《矢量》下,按〖执行〗键即可(需移电长度可由时域测得)。
4.5传输系数测试
4.5.1测插损
·
AB》下,按〖→〗或〖←〗键使A下为《插损》,B下空白。
将输出插口与输入插口A用两根电缆通过双阴对接起来,测小插损时最好在预备接入待测件的两端各串一只10dB衰减器(若用隔离器或环流器则更佳)。
按〖↓〗键使光标停在《校:
直通》下,按〖执行〗键,此时为直通状态,即校最大值,仪器会直接转入测试,此时画面应为方格坐标,测试值为0dB。
将待测件串入两衰减器之间,即可进行测试。
插损量程有四档,可按〖↓〗键来选择,最小一档为0-2.5dB,最大可测80dB。
测小插损时,由于信号强度与测试系统的匹配情况有关(用回损来表示),其测试误差范围如下:
系统回损(dB)1015202530
测试误差(dB)±
1.740.550.180.0540.017
系统回损是指待测件向两端看去的回损。
在实际系统中,30dB回损已属理想状态,通常测试起伏±
0.1dB是很难避免的。
因此测小插损时,必须在测试件两端各串一只10dB衰减器(环流器或隔离器)以改善系统匹配,才能取得可信结果,被测件与校直通的双阴(或其他硬转接器)的电长度若等长对测试的精度也有帮助。
为减少漂移影响,测小插损时应在校直通后立即测试,随校随测,或采用精测。
测大插损时,请不要加衰减器,以免影响动态范围。
4.5.2测群时延
在测插损时,按〖菜单〗键,将光标移到《群时延》下。
可按〖→〗,〖←〗键选择量程,再按〖执行〗键即可进行群时延测试。
注1:
扫频方案是由器件使用通带来确定的,⊿f取值与群时延τ值有关,⊿f可按下式选取。
50/τ≤⊿f≤500/τ,常用值参见下表:
群时延τ10μs1μs100ns10ns
⊿f初选值MHz0.0250.2220
测试点数可在21~81点间进行选择。
扫频方案不是唯一的,而不同的扫频方案的测试结果并不完全一致,因此只有通过试验,找出不同器件的相应最佳扫频方案作为指定方案定下来。
测同一种器件只能采用同一种扫频方案,否则不好相互比较。
0.001/120型只到5μs。
注2:
测放大器的群时延时,要另加衰减器以抵消放大器的增益后,仍在插损档进行测试。
衰减器的时延很小可以不计,也可以另行测出衰减器及连接转换之类的群时延减掉之。
4.5.3测移相器相移与插损,测多端口幅相分布,按〖菜单〗键选《相损》档时,画面将随〖↓〗键反复出现四种坐标:
插损按+1~-4dB,相位按±
180°
;
插损按+1~-4dB,相位按光标点平移展开,每格5°
插损按+5~-20dB,相位按±
插损按+5~-20dB,相位按光标点平移展开,每格5°
4.6增益测试
4.6.1注意事项
请注意放大器的最大输出问题,由于本机输入端口灵敏度较高,而内部又无程控衰减器,承受功率小于1mW,测增益时必需外接衰减器以抵消放大器的增益。
本机增益只有一档为30dB,测试时请串入30dB以上的衰减器,以避免仪器饱和甚至烧毁取样桥。
其衰减器值在30dB以上即可,不必很准,因为在校直通时已校进去了。
待测放大器
4.6.2测增益
按图连接,根据放大器功率情况,衰减器也可接在右边或者一边接一只衰减器。
在主菜单下将光标移到《测:
AB》下,按〖→〗或〖←〗键,使A下为《增益》,B下空白。
按〖↓〗键使光标移到《校:
直通》下,再按〖执行〗键。
画面转为方格坐标,示值为0dB,断开插头座串入待测放大器,即可得到30dB以内的增益频响曲线。
假如增益超过30dB,而不超过50dB,则可直接在放大器前(或后)再串入一只20dB衰减器进行测试,即可测50dB以内增益频响曲线。
由于此20dB值要计入增益,因此衰减器应尽可能准一些,或者使用时折算一下其与20dB的偏离数值即可。
·
若对增益档动态感到不足,或对测试有疑问,建议外接衰减器以抵消放大器的增益后改在插损档测试,效果会更好些,但数据需要计算。
4.7同时测插损与回损(单测试通道机无此功能)
在输入A端应接入一10dB衰减器(环流器或隔离器),(0.001/120型要接两个10dB衰减器),以改善输入端口匹配,衰减器的插座即成为新的A口。
按上图连接,让电桥测试端口开路,将光标移到《测:
AB》下,按〖→〗
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