圖4：利用VNA實(shí)現(xiàn)的單級(jí)變頻器測(cè)量結(jié)果

上圖是固定的LO測(cè)量，顯示了變頻器的頻響。下圖是掃描式LO測(cè)量，顯示了變頻器的前端頻響平坦度。

安捷倫還提供了為混頻器和變頻器測(cè)量專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的高級(jí)誤差校準(zhǔn)程序。這些程序校準(zhǔn)了在DUT輸入匹配和測(cè)試系統(tǒng)源匹配之間的輸入頻率上存在的失配誤差，以及在DUT的輸出匹配與測(cè)試系統(tǒng)的負(fù)載匹配之間的輸出頻率上存在的失配誤差，最大限度地降低了變頻損耗和變頻增益測(cè)量結(jié)果中的不匹配波紋。安捷倫還開(kāi)發(fā)出一種類(lèi)似技術(shù)，利用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)混頻器和變頻器群時(shí)延的低波紋和絕對(duì)值測(cè)量。

多端口測(cè)試系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速度和高精度

多端口測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是與多端口DUT的一次連接就可以進(jìn)行多項(xiàng)測(cè)量，與使用傳統(tǒng)的兩端口VNA相比，大大地提高了測(cè)試速度。第一種基于VNA的多端口測(cè)試系統(tǒng)使用的是放在VNA測(cè)試端口前面的簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)矩陣。雖然這種方法簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但它在高頻上無(wú)法提供現(xiàn)代器件通常所要求的高性能。更好的方法是使用基于耦合器的測(cè)試裝置，這種裝置在每個(gè)測(cè)試端口上都有幾個(gè)定向耦合器。在這種方法中，需要用開(kāi)關(guān)把信號(hào)送到VNA進(jìn)行測(cè)試，而這些開(kāi)關(guān)被置放在耦合器和VNA的接收機(jī)之間。這類(lèi)測(cè)試端口擴(kuò)展底座改善了靈敏度和穩(wěn)定性，而靈敏度和穩(wěn)定性對(duì)微波頻率測(cè)量尤為重要。

測(cè)試端口擴(kuò)展底座中的開(kāi)關(guān)既可以是電子開(kāi)關(guān)，也可以是機(jī)械開(kāi)關(guān)。電子開(kāi)關(guān)的優(yōu)勢(shì)是開(kāi)關(guān)速度更快、使用壽命沒(méi)有上限，但它們的插入損耗較高，不能承受大功率。在測(cè)試端口超過(guò)12個(gè)時(shí)，使用眾多的電子式開(kāi)關(guān)一般會(huì)使測(cè)試設(shè)備更加昂貴，使用起來(lái)也更加困難。機(jī)械開(kāi)關(guān)的射頻特性最好：損耗低，承受功率大。機(jī)械開(kāi)關(guān)一般比電子開(kāi)關(guān)便宜。但機(jī)械開(kāi)關(guān)的主要缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的使用壽命有限。盡管可靠性高的開(kāi)關(guān)通常保證開(kāi)關(guān)次數(shù)在500萬(wàn)次以上，但大批量生產(chǎn)應(yīng)用通常會(huì)導(dǎo)致這些開(kāi)關(guān)在不到一年內(nèi)就會(huì)損壞。安捷倫同時(shí)提供基于電子開(kāi)關(guān)和機(jī)械開(kāi)關(guān)的測(cè)試端口擴(kuò)展底座。選擇哪種端口擴(kuò)展方式取決于頻率范圍、所需要的端口數(shù)量和具體的應(yīng)用。許多測(cè)試端口擴(kuò)展底座都有額外的開(kāi)關(guān)，可以把其它測(cè)試部件(如信號(hào)組合器)或測(cè)試設(shè)備(如噪聲系數(shù)分析儀)切換到測(cè)試信號(hào)的通道中。這些額外的開(kāi)關(guān)大大提高了整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的靈活性。

對(duì)多端口測(cè)試系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，誤差校正是整個(gè)解決方案的關(guān)鍵組成部分?；镜腣NA校準(zhǔn)程序可以校準(zhǔn)被測(cè)路徑中的所有系統(tǒng)誤差。在多端口環(huán)境中，在特定被測(cè)信號(hào)路徑之外的測(cè)試端口的負(fù)載匹配可能會(huì)導(dǎo)致明顯的測(cè)量誤差。測(cè)試端口數(shù)量越多，潛在的誤差可能性越大，產(chǎn)生誤差的程度與DUT端口之間的隔離度有關(guān)?，F(xiàn)代的VNA可以校正所有由于測(cè)試端口性能不佳而導(dǎo)致的對(duì)整體測(cè)試性能的影響，而并不管具體是哪些端口位于測(cè)量通道中。這通常稱(chēng)為N端口校準(zhǔn)，其中N是DUT和測(cè)試系統(tǒng)的端口數(shù)量。N端口校準(zhǔn)提供了最佳的準(zhǔn)確性，但代價(jià)是提高了掃描數(shù)量，增加了測(cè)試時(shí)間。端口之間隔離度低的器件或雖然隔離度較高、但必須通過(guò)測(cè)量進(jìn)行驗(yàn)證的器件，通常要求N端口校準(zhǔn)，如功分器、混合器件、開(kāi)關(guān)和隔離器/多路復(fù)用器等。

需要N端口校準(zhǔn)的一個(gè)新應(yīng)用就是測(cè)量高速數(shù)字網(wǎng)絡(luò)設(shè)備背板上的物理層結(jié)構(gòu)或連接器上的串?dāng)_，及互連電纜上多連接器間的串?dāng)_。例如，兩條差分傳輸線在本質(zhì)上相當(dāng)于一個(gè)8端口器件，在測(cè)量遠(yuǎn)端串?dāng)_(FEXT)時(shí)，我們會(huì)在一對(duì)差分線的一端施加差分激勵(lì)信號(hào)，在另外一對(duì)差分線的另一端測(cè)量差分響應(yīng)。如果不使用N端口校準(zhǔn)，那么在FEXT測(cè)量過(guò)程中沒(méi)有用到的4個(gè)測(cè)試端口的負(fù)載匹配可能會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的誤差。對(duì)于位于兩條產(chǎn)生干擾的差分線對(duì)之間的受干擾的差分線，也需要進(jìn)行類(lèi)似的串?dāng)_測(cè)量。這些測(cè)量要求12端口測(cè)試系統(tǒng)和12端口校準(zhǔn)。要求最高的物理層測(cè)試通常要求能夠達(dá)到50GHz的測(cè)試頻率，有時(shí)甚至要求高達(dá)67GHz的測(cè)試頻率。

為了改善測(cè)量時(shí)間，許多多端口器件在測(cè)試的時(shí)候通常會(huì)分成數(shù)個(gè)M端口的測(cè)量和M端口的校準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。

總結(jié)

基于先進(jìn)VNA的測(cè)試系統(tǒng)為測(cè)量當(dāng)前無(wú)線通信、軍用系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備物理層中使用的RF和微波元器件提供了核心測(cè)量引擎。在VNA內(nèi)部配置兩個(gè)信號(hào)源簡(jiǎn)化并加快了對(duì)放大器、混頻器和變頻器的測(cè)量速度，同時(shí)還能保證很高的測(cè)試精度。在測(cè)試放大器的時(shí)候，內(nèi)置的這兩個(gè)信號(hào)源可以用來(lái)測(cè)量S參數(shù)、增益壓縮和諧波以及產(chǎn)生測(cè)量IMD所需的信號(hào)。在測(cè)試混頻器和頻率變換器件時(shí)，其中的一個(gè)信號(hào)源可以作為混頻器或頻率變換器件的輸入信號(hào)，而另外一個(gè)信號(hào)源則可以當(dāng)作本振信號(hào)，這樣對(duì)器件進(jìn)行一次連接就能同時(shí)完成固定本振測(cè)量和本振掃描測(cè)量。