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分散式模组化VNA有效解决长缆线测试痛点
简化安装流程

【作者: 王岫晨】2023年11月20日 星期一

浏览人次:【912】

在待测物件(DUT)与向量网路分析仪(VNA)之间的连接电缆,会引入信号损失。这种??入损耗会降低VNA测量的有效动态范围。尤其是在高频的条件下,这种损耗更为显着。例如,典型的微波电缆在4GHz时,每公尺可能有约1dB的损耗,而在40GHz时,这个数值增加到约2~4dB。这显示出随着频率的升高和电缆长度的增加,损耗也会相应地增加。


而除了信号强度的损失外,电缆的长度也会带来相位不确定性。微小的偏差会导致相位测量结果的偏差。更为重要的是,这种偏差还受到环境温度和电缆运动的影响。这意味着,即使在理想的条件下进行了校准,实际的环境因素仍然可能对测量结果产生重大影响。


也因此,电缆的损耗与相位不确定性在高频下对VNA的测量精度将会产生显着影响。为了获得准确的测量结果,就需要使用低损耗、高精度的微波电缆,并采取措施来减小环境温度和电缆运动对相位测量的影响。只有这样,才能更准确地评估设备的性能,进行有效的设计和优化。


管理VNA测量的电缆影响

电缆的损耗与相位不确定性,在高频下对VNA的测量精度将会产生显着影响。

在μW级的VNA测量中,电缆的影响是一个不可忽视的问题。为了减小电缆对测量结果的影响,一般来说可以采取以下的方法:


缩短电缆长度:??入损耗将随着电缆长度的增加而增加,因此尽量选择较短的电缆以减小??入损耗。例如可以将电缆长度保持在1公尺的范围内。


将DUT小型化:许多DUT足够小,可以透过短电缆进行连接,降低??入损耗和相位不确定性。


控制测试环境:测试环境中的温度、湿度和压力等因素会影响电缆的电气性能,因此需要控制这些因素以减小其对测量结果的影响。


仔细的校准和测试技术:透过仔细的校准和测试技术,可以最大限度地减少由电缆运动引起的相位不确定性。例如,可以使用固定的支撑结构来固定电缆,以减小电缆运动对测量的影响。


温度调节:温度变化会导致电缆电气长度的变化,引起相位偏差。透过温度调节可以减少这种相位偏差。


去嵌入技术:利用去嵌入技术,可以从DUT测试结果中消除电缆的影响。这种技术依赖於校准後电缆特性的保持不变。


选择高性能的VNA:VNA必须有足够的动态范围性能来克服电缆??入损耗。高性能的VNA可以提供更高的测量精度和更低的误差。


标准技术的不适用性:一些常见的VNA应用,如长距离的S叁数测量、较大的OTA腔体应用、户外天线范围测试、大型车辆遮罩和传播特性化,以及需要移动或物理测量放置的应用,需要采用特殊的技术来克服电缆的影响。需要根据具体的应用情况选择合适的测量方法和设备。


为了解决电缆损耗和相位问题,一种可行的解决方案是消除测试埠电缆。为了实现这一目标,需要采用一种新型的测试设备,其中的每个模组都配备有独立的电源和测量电路。这种设计使得我们可以实现长距离的埠到埠同步,进行向量S叁数的测量(例如安立知在ME7869A的Phaselync这种功能)。这种测量方法可以更准确地评估设备的性能,而无需担心电缆长度与移动的影响。因此,这种解决方案对於精确测量VNA的叁数具有重要的实际意义。


分散式模组化VNA解决测试痛点

安立知的ShockLine ME7869A是一套分散式模组化双埠向量网路分析仪(VNA),可在宽达100公尺的范围内执行长距离的全向量S叁数测量。ShockLine ME7869A特色在於分散式的全反向2埠VNA,利用安立知的Extended-K元件来确保1MHz至43.5GHz范围内的效能。ME7869A采用了ShockLine MS46131A VNA作为模组,支援完全反向的2-port S叁数测量。


采用安立知的PhaseLync技术,使工程师能够同步两个轻巧可携式的ShockLine MS46131A VNA,并将它们直接连接到DUT上,以最远可达100公尺的距离内进行向量传输测量。PhaseLync同步技术让两台 MS46131A VNA在整个100公尺范围内相互进行相位同步。PhaseLync省去了传统桌上型VNA所需的长电缆,改善了S叁数测量的动态范围和测量稳定度。


ME7869A配置了两台MS46131A单埠VNA,每台都能够直接连接到待测天线。根据应用的不同需求,每台VNA模组的线缆长度可以相等或不同。其消除了使用更长射频同轴电缆的必要性,免於产生高损耗、相位和振幅的不稳定。这种独特的设计满足了在电波暗室和天线测试范围等长距离时,准确且可重复测量天线的需求。



图一 : 安立知ShockLine ME7869A分散式模组化双埠VNA
图一 : 安立知ShockLine ME7869A分散式模组化双埠VNA

分散式模组化VNA的另一项主要优点在於MN25132A控制模组,大幅简化了安装流程。ME7869A提供频率叁考给两个模组单元,可保持系统在长距离上的同步。2个独立的VNA,也可以作为独立使用的1-port全功能VNA。MN25132A控制模组为两个VNA提供电源,并在两个VNA之间传递Phaselync控制与同步信号。其还可作为电缆的连接点,为两台MS46131A VNA提供电源,而无需分别在两台VNA头端安装单独的电源。该控制模组还可将两台VNA连接到配置ShockLine软体的笔记型电脑。该系统只需要一个电源供应,并且只需要一个USB从控制模组连接到电脑端即可。


目前ShockLine ME7869A共有三种机型,分别支援达8GHz、20GHz和43.5GHz的操作频率范围,可为现有和新兴的各种商业与军事天线设计应用提供成本效益、灵活度和易用性。


ShockLine ME7869A可以为需要以高达43.5GHz频率执行长电缆作业的任何??入损耗应用带来性能、成本和简便性等方面的优势,可以满足用於需要高动态范围的昂贵桌上型VNA替代方案。重点应用领域包括了卫星、材料测量、航太和国防以及大型车辆的讯号完整性测试环境。



图二 : 分散式模组化VNA可为军事天线设计提供成本效益与灵活度
图二 : 分散式模组化VNA可为军事天线设计提供成本效益与灵活度

结语

在传统长缆线测试中经常遇到的挑战,现在都可以透过ME7869A分散式模组化双埠向量网路分析仪这样的解决方案来加以解决。创新的科技特点和灵活的配置能够解决各种复杂的测试问题,提供更准确、可靠的测量结果。消除长电缆的影响、实现长距离的同步测量、高精度的测量和校准技术以及灵活的配置,满足各种不同的测试需求,并为科研和工业生产提供了强有力的支援。


在许多领域,不论是卫星通信、材料测量、航空航太和国防领域,还是在信号完整性环境、大型车辆遮罩和传播特性化以及需要移动或物理测量放置的应用中,这套解决方案都可以展现出其独特的优势和价值。


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