使用基础频谱分析仪(BSA)进行反射测量

摘要

频谱分析仪除可测量器件或系统的频率功率特征外，还可用于评估天线、RFID 标签，或是射频Tx 模块的性能特征，例如回波损耗、插入损耗和电压驻波比 (VSWR)。通过结合可选的跟踪发生器 (选件 TG7) 和反射测量软件 (选件 RM7)，Keysight N9322C 基础频谱分析仪 (BSA) 可支持这些额外的测量；而跟踪发生器的内置桥使得N9322C 成为易于使用的反射分析仪。

 

反射测量简介 

标量反射测量功能可评估器件的能量传输效率 ， 从而揭示了器件和Z0传输线之间的失配度 (Z0 = 特征阻抗，典型值为 50 Ω)。然而，不是所有入射到器件中的能量都可以被完全吸收，部分能量将被反射回信号源。借助比较入射和反射信号，我们可确定能量的传输效率。参见图 1。

图 1. 反射测量

使用 N9322C BSA 进行反射测量的优势

N9322C BSA 是一机两用的频谱分析仪。通过添加选件 TG7 和选件 RM7，您可轻松配置，以便执行反射测量。这类解决方案的优势包括:

 

1. 简单的测试设置

跟踪发生器内置的 VSWR 桥简化了连接程序，而且无需使用外部桥 (参见图 2 和 3)。

 

2. 出色的可靠性和可重复性

简单的测试设置可减少电缆所导致的潜在测量误差。

 

3. 优异的反射测量精度

N9322C BSA反射测量模式使用开路－短路－负载 (OSL) 校准程序，比起其他仅使用单一校准(开路或短路)程序的方法，能更有效地消除系统误差。

 

4. 简易的操作

完成 OSL 校准后，N9322C BSA 便进入矢量网络分析仪模式，因此您只需控制所关注的频率范围即可。N9322C BSA 同时提供回波损耗和电压驻波比 (VSWR) 测量结果。

图 2. 传统测试设置需要外部桥

图 3. 使用 N9322C BSA 的简易测试设置

 

N9322C 跟踪发生器和反射测量选件的主要技术指标 

N9322C 跟踪发生器 (选件 TG7)

频率范围：5 MHz 至 7 GHz

分辨率：1 Hz

分辨率带宽 (RBW): 3 kHz 至 3 MHz 

输出功率范围: -20 至 0 dBm

分辨率: 1 dB 

测量动态范围

最大输出功率: – DANL (3 kHz 分辨率带宽)

图 4. N9311X-201, OSL 精密型机械校准件

 

三合一 OSL 精密型机械校准件 (N9311X-201, 参见图 4)

选件 RM7

频率范围: 直流至 7 GHz

端口: 开路、短路和负载

方向性: > 40 dB

  

N9322C 反射测量 (选件 RM7)

频率范围: 5 MHz 至 7 GHz

分辨率: 100 kHz

输出功率−4 至 +2 dBm (标称值)

轨迹点: 461

回波损耗范围: 0 至 60 dB

分辨率: 0.01 dB    

VSWR范围: 1 至 65

分辨率: 0.01

  

1. "D" 代表校准件的方向性; "RL" 代表回波损耗 

使用 N9322C BSA 执行测量

完成精确反射测量的 3 步骤:

1. 设置频谱分析仪的控制参数, 包含模式 、频率 、分辨率带宽 、扫描时间等

2. 使用 Keysight N9311x-201 OSL 校准件校准 N9322C BSA, 以便消除系统误差和温度漂移误差

3. 重新连接被测器件, 并读取分析仪显示的测量结果

 

实例: 测量天线的回波损耗和 VSWR

下面采用一根八木天线作为被测器件，其工作频率范围为 824 至 960 MHz。在下面的操作步骤中，[ ]对应 N9322C 频谱分析仪上的硬键名，{ }对应功能键名。 

第 1 步: 设置 N9322C BSA

按下 [模式 (Mode)] > {反射测量 (Reflection Measurement)}，以便将 N9322C BSA 设为反 射测量模式 

– 依序按下 [频率 (Frequency)] > [起始频率 (Start Freq)> [824] > {MHz}，将起始频率设为 824 MHz

– 依序按下 [频率 (Frequency)] > [终止频率 (Stop Freq)> [960] > {MHz}，将终止频率设为 960 MHz

– 将 {校准类型 (Cal Type)} 切换为 {选定 (Selected)}，以获得比全频带校准更出色的校准精度

图 5. 等待进行OSL校准时的反射测量模式

第 2 步: 使用OSL校准件来校准 N9322C BSA

– 按下 {校准 (Calibrate)} 以便开始执行开路－短路－负载 (OSL) 校准程序

– 请遵循仪器操作说明, 将校准件的开路、短路和负载端口连接到N9322C BSA 的TG输出端口

– 完成上述步骤后, 仪器屏幕的左上角会显示 "已校准 (Calibrated)" 的字样

如图所示连接 OPEN 和 TG SOURCE。

连接后, 按下 [ENTER] 开始测量, 或按下 [ESC] 退出测量模式。

图 6. 在 N9322C BSA 上执行开路 - 短路 - 负载校准

图 7. 已校准的N9322C BSA可随时开始测量回波损耗/VSWR

第 3 步: 将被测器件连接到 N9322C 以进行反射测量

– 断开校准件与 N9322C TG 输出端口的连接

– 将被测器件连接到 TG 输出端口

– 按下 [幅度 (Amplitude)] > {自动标度 (Auto Scale)} 可自动优化幅度标度

– 按下 [游标 (Marker)] 开启游标，以便读取所关注的点的频率、回波损耗、VSWR 参数

图 8. 在选定频率范围内进行校准的回波损耗测量结果

 

总结 

通过结合跟踪发生器及内置的 VSWR 桥，N9322C 基础频谱分析仪 (BSA) 能够为射频工程师提供高效、可靠且价格适中的解决方案，使他们能同时测量被测器件的频率功率特征和激励响应性能。