⑴ 如何用网络分析仪测试短路线在不同频率下的阻抗
实际应用中的电路元件要比理想电阻复杂得多,并且呈现出阻性、容性和感性特性,它们共同决定了阻抗特性。阻抗与电阻的不同主要在于两个方面。首先,阻抗是一种交流(AC)特性;其次,通常在某个特定频率下定义阻抗。如果在不同的频率条件下测量阻抗,会得到不同的阻抗值。通过测量多个频率下的阻抗,才能获取有价值的元件数据。这就是阻抗频谱法(IS)的基础,也是为许多工业、仪器仪表和汽车传感器应用打下基础的基本概念。
电子元件的阻抗可由电阻、电容或电感组成,更一般的情况是三者的组合。可以采用虚阻抗来建立这种模型。电感器具有的阻抗为jωL,电容器具有的阻抗为1/jωC,其中j是虚数单位,ω是信号的角频率。采用复数运算将这些阻抗分量组合起来。阻抗的虚数部分称为电抗,总表达式为Z=R+jX,其中X为电抗,Z表示阻抗。当信号的频率上升时,容抗Xc降低,而感抗XL升高,从而引起总阻抗的变化,阻抗与频率呈函数关系。纯电阻的阻抗不随频率变化。。
图1:电阻器和电容器并联时的奈奎斯曲线。
为了检测元件的阻抗,在以不同的频率对器件进行扫描时,通常需要测量时域或频域的响应信号。测量频域响应信号一般采用模拟信号分析方法,例如交流耦合电桥,但是采用高性能模数转换器(ADC),允许在时域采集数据,然后再转换到频域
许多积分变换都可以用于将数据转换到频域,如傅里叶分析。这种方法就是取出信号的一系列时域信号表示,然后应用积分变换将其映射为频谱。采用这种方法可以给出任意两种信号之间关系的数学描述。在阻抗分析中感兴趣的是激励电流(元件的输入)和电压响应(元件的输出)之间的关系。如果系统是线性的,测得的时域电压和电流的各自傅里叶变换的比值就等于其阻抗,并且它可以表示成一个复数。这个复数的实数部分和虚数部分构成随后数据分析的关键部分。
其中,E=系统电压;I=系统电流;t=时域参数
?=傅里叶变换
将复数形式转换成极坐标形式便可以得到在特定频率下响应信号的幅度和相位与激励信号的关系。
其中R和X分别表示复数的实部和虚部。上面计算得到的幅度表示该元件在特定频率条件下的复数阻抗。在扫频的情况下,可以计算出每个频率点对应的复数阻抗。
阻抗数据分析
常用的方法是将产生的阻抗与频率的关系曲线作为数据分析的一部分。当频率在给定的范围内扫频时,奈奎斯特(Nyquist)图是在复数平面内以传递函数的实部和虚部为参数的曲线。如果图中的x轴表示实部,y轴表示虚部(注意:y轴取负数),就可以得到每个频率点的阻抗表示。换句话说就是,曲线上的每个点都代表了某个频率点的阻抗。可以从向量长度|Z|和该向量与x轴之间的夹角?计算出阻抗。图1为电阻器和电容器并联时的典型奈奎斯曲线。
尽管奈奎斯曲线很常用,但是它不能给出频率信息,所以对于任何特定阻抗,都不可能知道采用的频率值是多少。因此,奈奎斯曲线通常要采用其它曲线来补充。另外一种常用的表示方法就是波特(Bode)图。在波特图中,x轴表示频率的对数,阻抗的幅度绝对值|Z|和相移都用y轴表示。因此波特图同时表示了阻抗与频率和相移与频率的关系。通常将奈奎斯曲线和波特图一起使用来分析传感器元件的传递函数。
基于阻抗特性的传感器
考虑一个基于阻抗特性的传感器,在正常条件下其电容、电感和电阻特性的组合会产生一个特定的阻抗信号。如果传感器周围环境的变化引起上述特性的任何变化,都会造成阻抗的改变。通过测量这种阻抗传感器随频率变化的特性,将会得到一系列新的阻抗特性。
一种相当简单的方法就是将阻抗的测量值和预测值比较以便得出某种结论。这种工作原理的一个实例就是一种采用涡流原理的金属检测传感器。在位于传感器外壳的线圈中产生一个高频交流信号。该线圈产生的电磁场在导电靶中感应出涡流。反过来这个涡流与该传感器线圈相互作用,所以改变了其阻抗。
图2:表示阻抗与频率和相角与频率之间关系的波特图。
测量随频率变化的线圈阻抗具有许多好处。因为材料的渗透率会影响线圈的阻抗,所以利用经验阻抗特性可得出一些有关金属类型的结论。采用这种方法还可以允许该阻抗特性传感器检测具有不同渗透率的金属。渗透率变化还可以用于测量金属压力,因为压力变化会改变渗透率,而渗透率的变化又会改变阻抗。波特图和奈奎斯曲线在检查传感器的频率响应方面是很有用的。测量大量频率点的阻抗比测量单个频率点的阻抗得到的结果更为精确,因为这有助于去除噪声。还可以通过在某些特定条件下测量电容分量和电感分量的频率响应确定最佳的工作频率点。
将阻抗的测量值和其理想值相比较的方法可适用于许多基于阻抗特性能引起电阻、电容或电感变化原理的传感器技术。常见的应用范围包括从采用化学传感器的气体检测、基于电容特性的湿度传感器、游戏或食品业中的金属硬币或颗粒特征识别,到农业中的土壤监测。
阻抗分析不仅仅包含简单地将阻抗响应特性与其理想特性相比较。阻抗频谱法(IS)通常用于表征系统以及获取有关系统的有价值信息。本文的目的是将系统从总体上定义为一个元件或者与电极有电接触的材料。这种接触可以是固体与固体(在许多化学传感器的情况下)或者固体与液体(当测量液体中某种成分的浓度时)之间的界面。采用IS可以得到有关元件本身和元件与电极之间界面的信息。
IS的原理利用这样的事实:如果给界面施加很小的电位,它就会极化。界面极化的方式与当施加电位反转时极化改变的速度相结合,可以表征界面的特性。对于系统界面,例如吸附和反应速率常数、扩散系数和电容等信息都可以得到。对于元件本身,有关其介电常数、电导率、电荷均衡迁移率、各成分浓度以及大量生成率和复合率等信息都可以估计出来。
系统或元件的等效电路模型是分析阻抗扫描所产生数据的基础。这种模型通常是所连接的电阻器、电容器和电感器的组合,以便模拟该系统的电特性。我们要找的模型要求在不同频率下其阻抗要与测得的阻抗特性相匹配。在理想情况下,模型的元件和互连方式的选择要用来表示特定的电化学特性,而且要符合该过程的物理特性。可以采用文献中已有的模型,也可以根据经验建立一种新模型。
在根据经验建立模型的情况下,要在经验模型和测量数据之间找到最佳匹配。因为模型中的元件不一定总是符合电化学工艺的物理特性,所以可以单独构建模型以便得到最佳匹配。通过逐步增大或减小元件的阻抗直至得到最佳匹配,便可以建立起经验模型。通常根据非线性最小二乘法拟合(NLLS)原理来完成建模。借助于计算机,利用NLLS算法先初步估计模型参数,然后逐步改变每个模型参数,并评估产生的拟合结果。采用软件迭代处理直至找到可以接受的最佳拟合结果。
图3. 用于腐蚀分析的常用等效电路
数据分析和等效电路模型都应当非常小心的对待,而且要进行尽可能多的模型验证。虽然通过增加元件几乎总可以建立一个非常合适的模型,但是这样并不能认为它就代表了系统的电化学工艺。一般说来,经验模型应该采用尽可能少的元件,而且应当尽可能采用基于系统电化学工艺理论基础的物理模型。
另外,通常可以建立具有相同阻抗特性的许多不同的经验模型。虽然可能得到一个很好的最小二乘法匹配模型,但仍然有可能得到不能代表该物理系统的不恰当模型。还有可能NLLS拟合算法对测量特性有部分遗漏或者没有收敛。这是因为很多算法都试图在整个频谱范围内优化拟合曲线,所以有可能漏掉了频谱中某些特定频率点上不好的拟合数据。
腐蚀分析是采用IS法表征系统特性的常见应用,也是一个很好的实例。金属的腐蚀(例如铝和钢)是许多行业中的重大安全考虑因素。如果不重视的话,它会导致金属寿命过早结束。自动监视腐蚀的能力能显着节省成本,具有安全和可靠性优势,而且有助于最佳化预防性地维护系统。
除了确定腐蚀的程度,通过监测腐蚀的速率还有可能预测金属疲劳。产生金属疲劳后,在小裂缝出现的地方会从有弹性变为没有弹性。这些裂缝是新的,但是腐蚀速率相当地快,而且裂纹扩展的速率以及随后的腐蚀代表了金属疲劳的程度。早期鉴定腐蚀的方法,特别是在很难达到且无法看到的位置,可以防止或者减慢严重腐蚀的破坏。它还可以用于帮助在现实条件下鉴定不同的保护涂层。
下面是根据物理学知识和腐蚀期间发生的电化学工艺过程建立的一种腐蚀过程等效电路模型。常用于腐蚀监视的等效电路用一个电阻器(Rp)和电容器(Cp)相并联再与一个电阻器Rs相串联表示。
在模型A中电阻器Rs表示金属所在的溶液,而电容Cc表示金属表面的保护涂层或涂料,这表示初始涂层的电容。经过一段时间后,水渗入涂层中形成新的液体和金属界面。随着金属的腐蚀
⑵ 网络分析仪基本的操作注意事项有哪些
矢量网络分析仪测量注意事项: a) 电缆连接器、阻抗转换器、驻波电桥和匹配负载等器件应严格区分75Ω和50Ω两种特性阻抗、因其外径及连接螺纹相同,容易混淆。应避免将75Ω阳头与50Ω阴头连接, 这样会造成电路不连续无法测试;更应避免将50Ω阳头与75Ω阴头连接,因为这将彻底损坏75Ω阴头的插孔。 b)阻抗转换器、匹配负载、驻波电桥及测量探头均应小心轻放,妥善保管,防止从高处跌落而影响其性能及最终测量结果。 c) 各器件连接时,应注意连接转动时的方法,只允许转动活动螺母保证插针与插孔作直线移动。否则插针和插孔会发生螺旋运动而加快磨损,以及很可能使内部插针插空松动而无法正常使用。 d) 电缆连接头装好后,应仔细检查插针是否位于正中,必要时应设法校正,使其对中,避免损坏待连接的连接器插孔。矢量网络分析能测量被测件的时域响应,被测件的时域反射或传输响应,显示是接近实时的。时域分析对于测量电缆结构(阻抗)的均匀性非常有用。矢量网络分析先测量频率响应,然后通过内部计算机利用傅立叶反变换把频域信息转换成时域信息,X 轴为时间轴。矢量网络分析仪利用傅立叶变换技术对测量数据进行数学处理,可将频域数据和时域数据进行相互转换。
⑶ 如何利用矢量网络分析仪测量电缆阻抗和损耗
其实很简单的,有了矢量网络分析仪,测试阻抗跟损耗都是最基本的功能,你们用的是什么型号的网络分析仪呢,如何测试可以参考以下链接:http://wenku..com/link?url=_75uXh7_gA9D8E6JLbsug3Y7nEgZ3GFj0b-mWIhm3V2TcCIpaBmE-5xXSmehvKIKlwa
⑷ 网络分析仪使用方法是什么
首先设置频率:按CENTER键(假如设置中心频率为506M的滤波器,就直接设置为506M)。
在设置带宽(显示带宽):按SPAN键,一般设置为100M。
再按CAL键 → CAL IBRATE MENU(第三个键) → RESPONSE(再第二个键) → THRU再按MARKER键设置第一个标记点,再按MARKER设置第二点,在依次内推(一般设置5个标记点。)
⑸ 如何用网络分析仪教线损(最好是ZVB8)
给RF Cable连接在2个RF接口上面,S12》Cal
⑹ 网络分析仪使用流程
网络分析仪作为一种测量网络参数的新型测试测量的仪器,直接测量有源或无源、可逆或不可逆的双口和单口网络的复数散射参数,以扫频方式输出各散射参数的幅度、相位频率特性,以供进行信号比较和再次利用,随着科技的发展,一种具有自动分析性能的自动网络分析仪产生,让电子元器件/电路设计/电路性能等检测的精度得到更大的提高,计算能力和精准度也大大的提高了,同时也更加便捷,可以快速的对测量结果逐点进行误差修正,并自动换算出其他几十种网络参数,如输入反射系数、输出反射系数、电压驻波比、阻抗(或导纳)、衰减(或增益)、相移和群延时等传输参数以及隔离度和定向度等。
网络分析仪使用时的操作步骤
预调网络分析仪;
设定源参数,包括频率,功率,速度系数和IF带宽;连接DUT,验证安装,电缆,适配器和运行;
选择S-参数测量和显示格式 ;
若可以,设定特殊的测量目标,如参考平面的扩展;
观察响应;
移除DUT。
(4)执行方式
连接DUT;
从校准步骤中得到合适的校正参数 ;
测量并保存DUT参数。
(5)注意事项
⑺ 矢量网络分析仪(8753D)如何测回波损耗请高手给详细的步骤谢谢!
Ch1设S11和CH2设S21,频率和点数按实际产品要求设定,Format设SWR
⑻ 有没有网络分析仪的操作使用说明!
安捷伦网络分析仪的详细介绍
型号: HP8712ET
产品说明:
Agilent 8712E系列经济型射频网络分析仪以紧凑的集成化仪器形式为大量射频元件的制造提供快速、高精度和自动化的特征,
这类分析仪有助于缩短测试时间、提高生产率和降低每个元件的总成本。传输/反射分析仪(ET)型或S参数分相反仪(ES型)
备选品使您能在性能与成本的关系上作出最佳选择,以满足您的测量需要。
标准系列的特点
Agilent 8712ET和8714ET的特点是拥有能进行一系列幅度和相位测量的内置传输/反射测试装置。这两类分相反仪还利用先进的矢量
误差修正技术来提高测量精度。
Agilent 8712ES和8714ES的特点是拥有能进行全面二端口矢量误差修正的S参数测试装置,从而能提供最高水平的测量精度。
所有这些分相反仪都能对射频元件进行快速、全面的扫频和功率扫描表征。此外,还具有下列特点:
以50Ω或75Ω选件形式提供300kHz~1.3或3GHz型号
合成源可以为多种射频元件的精确测量提供快速、稳定、高分辨率(1Hz)的激励。
功率扫描能对放大器增益压缩和AM-FM变换进行测试
60dB步进衰减器(ES型为标准件,ET型为任选件)可以为测试有源器件提供各种各样的输出功率电平
大于每秒10次更新的实时扫描速度有助于实现高的器件生产率和提高调谐效率
内置可与DOS兼容的3.5英寸磁盘驱动器可以提供无限制的数据贮存
串行、并行、LAN和GPIB接口非常便于为所有各种打印机和绘图仪提供打印和绘图数据。
灵活且灵敏的接收机既可进行窄带检测,又可进行宽带检测。宽带检测能对频率转换器进行表征,而窄带检测则可以对测试高抑制器件的
矢量测量提供达100dB的动态范围
该仪器配备了一个大屏幕9英寸单色显示器,以便清楚地观察测量数据,专用功能键、IBASIC程序和频标。与任何同VGA兼容的彩色监视器
相连可以显示合格/不合格标记和跟踪数据。两个独立的测量通道可以同时显示传输和反射数据。每个通道都可以有独立的测量参数,如频率
范围、中频带宽、数据点数和显示格式。显示格式包括驻波比(SWR)、线性幅度和对数幅度、相位和群延迟、史密斯圆图、极座标圆、实数
和虚数、dBW、dBm、dBμm、dBV、dBmV、dBμV。
适于生产制造的特点
网络连接可以提供同您的测试系统相联系的有效而可靠的途径。与标准的TCP/IP相容的EthertwistLAN接口使与厂区网络相连十分容易。利用
各种标准协议(如ftp,http,bootp,telnet,Sockets)和网络文件系统(NFS),可以将新的测试程序、测试参数、极限线和用户接口同时分配
到您的生产线上的所有仪器上。利用LAN功能,数据能直接进入您的PC机应用软件中,如MicrosoftWord和Excel,或发送到联网打印机上。您还
能利用任何标准因特网济览器在风上任何位置远程查找测试站的问题。
利用仪器用BASIC编程评议(IBASIC),很容易构成常规测试应用程序和用户接口,包括:
专用功能键标记,图形设置图和经改制的用户提示
用于有效跟踪和记录各个器件性能的条形码阅读功能
经LAN、GPIB、串行接口或并行接口对其它测试仪器进行控制
IBASIC作为按键记录器,很方便地实现手动测量自动化。
许多生产制造测试仅需调用适当的仪器状态便能完成,而无需手动改变测量参数。对于各种应用来说,有数百种仪器状态可以进行编程。
利用HP公司的“快速调谐”特点,在调整或装配操作期间用一个功能键或供选用的脚踏开关(不用手转换),便能迅速调用7种仪器状态中的一种。
仪器状态可以包括用户定义的极限线,该极限线使您很容易始终如一地将测得的数据与测试极限进行比较,从而完成自动化的合格/不合格测试。
合格/不合格结果清楚地显示在仪器屏幕或外部监视器上,以将操作者失误或错误解释减少到最低限度。自动化的合格/不合格测试将猜测从测试过程中消除,
有助于保证元件在所有测试工位上都是针对同一技术指标来进行调整和测试。
利用内置数据标记的强大功能,可以缩短元件测试时间。用每通道的8个标记来显示绝对数据或相对数据。或者,对器件的一些特性,如最大值与最小值之比、
中心频率、平均偏差和标准偏差、峰一峰偏移、增益、斜率和平坦度、滤波器的3dB带宽、损耗和Q值进行自动、实时计算。
全面而快速的电缆测试
选件100为表征仍在仓库中卷盘上或已安装在蜂窝天线杆上的50Ω或75Ω电缆提供了故障定位和结构回波损耗(SRL)测量功能.
Agilent公司的故障定位选件便于使用,且较之传统时域反射域(TDR)技术有许多优点.您还可以利用该选件来确定电缆的损耗因数和速度因数,以及通过
测量SRL来精确检查电缆损坏的影响.选件101为选件100配备了坚固的运输箱,以便对现场仪器在运输和操作期间进行保护。
技术指标
信号源特性
频率范围:300KHz-1.3GHz
频率分辩率:1Hz
频率精度:<5ppm
谐波:<1MHz
8712ET/ES:<-20dBc
>1MHz:<-30dBc
接收机特性
最低频率(所有型号)
窄带:300KHz
宽带:1MHz
最高频率:1.3GHz
结构特性
测试端口连接器:50Ω或75Ω N型(阴)
尺寸:179mm(高)425mm(宽)×514mm(长)
(7.0英寸×16.75英寸×20.25英寸)
重量:
净重:20.5kg(45磅)
装运重量:27kg(59磅)
订货信息:
8712ET网络分析仪
Opt 1EC 75Ω系统阻抗
Opt 1E1 60dB衰减器(只用于ET型)
Opt 1CL DIN键盘
Opt 1CM 机架安装
Opt 100故障定位/SRL
Opt 101可移动的工作箱加上故障定位/SRL
Opt AFN 50Ω经济型电缆
Opt AFP 75Ω经济型电缆
Opt B20 50Ω经济型电缆
Opt B21 75Ω经济型电缆
85070E 多端口测试装置
Opt 004 4端口
Opt 008 8端口
Opt 012 12端口
87075C 多端口测试装置
Opt 006 6端口
Opt 012 12端口
用于ET和ES型升级(在型号数后加“U”)
Opt 1E1 50Ω步进衰减器(只用于ET)
Opt UNE 75Ω步进衰减器(只用于ET)
Opt 099 固化软件升级配件
Opt 100 FL/SRL升级配件
Opt 101运输工作箱和FL/SRL升级配件
用于C型升级
86224B IBASIC升级配件
86226C 固化软件升级配件
86227C LAN升级配件
附件
·Agilent 85032E N型校准配件,50Ω
·Agilent 85036E N型校准配件,75Ω
·Agilent 85032B N型校准配件,50Ω
Opt 001除去7mm转N型适配器
·Agilent 85036E N型校准配件,75Ω
·Agilent 85033D 3.5mm校准配件
Opt 002 N型转3.5mm适配器
·Agilent 85038A 7-16标准校准配件
·Agilent 85038M 7-16阳接头标准校准配件
·Agilent 85038F 7-16阴接头标准校准配件
·Agilent 11906B 7-16转N型适配器配件
·Agilent 85039E 75ΩF型校准配件
Opt 00F 阴接头标准套件
Opt 00M 阳接头标准套件
·Agilent 11853A N型辅助配件,50Ω
·Agilent 11854A BNC辅助配件,50Ω
·Agilent 11855A N型辅助配件,75Ω
·Agilent 11856A BNC辅助配件,75Ω
·Agilent 86211A F型辅助配件,75Ω
·Agilent 86200B 50Ω标量检波器
·Agilent 86201B 75Ω标量检波器
·Agilent 86205A 50Ω电桥
·Agilent 86207A 75Ω电桥
·Agilent 8120-1839 BNC测试端口电缆,50Ω
·Agilent 5063-0061 BNC测试端口电缆,75Ω
·Agilent 8120-6469经济型N型电缆,50Ω
·Agilent 8120-6468 经济型N型电缆,75Ω
·Agilent 8120-4781 精密N型电缆,50Ω
·Agilent 8120-2408 精密N型电缆,75Ω
·Agilent 9211-2656 运输箱
⑼ 如何通过一个单端口网络分析仪测量衰减器的衰减值
将衰减器一端连VNA,一端开路,如果能接开路件的话更好,测得的结果除以2,就是近似的衰减值。当然这种测量结果只是近似。
⑽ 怎么使用网络分析仪准确的测试数据
测试前的设置:
1、网络分析仪端口连接专用测试电缆;
2、频率范围按照被测件DUT的频率范围设置;
3、当测量增益最大值Gain的放大器等DUT时,设置输出功率PWR>>Power:-Gain,另需注意DUT输出功率不可超出量程(如0dBm);
4、中频带宽设置依据测试标准或BW>>Bandwidth:1kHz;
5、测量点数依据标准或Sweep>>numberofpoints:401;
6、连接自动校准件执行校准CAL>>StartAutocal;
7、如果只有手动校准件,矢网必须加载校准件匹配的数据文件,不可用ideal数据,执行UOSM或TOSM校准;
8、注意专用测试电缆测试端口的类型与校准件必须一致,不可转接。
经过上述设置和校准后,选定所需测试项进行测试。
下表左栏列举常用基本测试项,右栏内容是该测试项对应的仪器设置:
测试项目仪器设置驻波
MEAS>>S11或S22;
FORMAT>>SWR;
无单位
回波损耗
MEAS>>S11或S22;
FORMAT>>dBMag;
单位dB
插入损耗
增益
MEAS>>S21或S12;
FORMAT>>dBMag;
单位dB
复阻抗
MEAS>>S11或S22;
FORMAT>>Smith;
Marker读数,显示格式R+jX阻抗实部和虚部,以及电阻、电感和电容
阻抗MEAS>>Z<-S11;
单位Ω
相位
MEAS>>S21或S12;
FORMAT>>Phase;
单位°
群时延
MEAS>>S21或S12;
FORMAT>>Delay;
单位s
获取测试数据:
1、光标Marker在曲线上选点读数,是分析数据的基本功能;
2、支持打开多个Marker;
3、Marker>>Search能对曲线数据进行最大值以及最小值等条件搜索;
4、Marker还有滤波器测量功能;
5、曲线数据可以导出为*.snp文件或matlab以及ASCII文本格式文件,Trace>>Tracedata;
6、屏幕图像可保存为图形文件,Print>>toFile.
希望以上内容可以帮到你