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    发表于 2021-7-8 16:26:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
    了解矢量网络分析仪的基本原理,先要了解通信系统中的测量,任何通信系统都必须考虑到信号失真的影响。虽然我们通常认为失真是由非线性效应 引起的(例如从有用的载波信号产生的互调产物),不过纯线性系统也会引入信号失真。 信号在经过线性系统时,线性系统可能会改变信号频谱分量的幅度或相位关系,从而改变 信号的时间波形。 我们现在来更仔细地研究一下线性特性与非线性特性的区别。 线性器件会改变输入信号的幅度和相位。进入输入端的正弦波会再次出现在输出端, 频率保持不变。在这个过程中不会产生新的信号。有源和无源非线性器件都可能使输入 信号发生频移,或增添其他频率分量,例如谐波和杂散信号。大输入信号会驱动正常情况下 呈线性工作的器件进入压缩或饱和区域,表现出非线性特性。

    为了实现无失真的线性传输,被测器件 (DUT) 的幅度响应必须平坦,而相位响应在所需 带宽上必须呈线性。例如,假设一个包含很大高频分量的方波信号通过一个带通滤波器, 该滤波器会让选定频率通过且衰减极小,而对通带之外的频率施加不同程度的衰减。 即使滤波器拥有线性相位性能,但方波的带外分量还是会发生衰减,从而使本例中的输出 信号在本质上更接近正弦曲线。 如果同一个方波输入信号通过另一个滤波器,且该滤波器仅反转三次谐波的相位,而不改变 谐波幅度,那么输出信号在本质上将更像是脉冲波形。尽管本例中的滤波器就是 这种情况,不过取决于幅度和相位的非线性特性,输出波形通常总会出现一定的失真。

    非线性器件也会带来失真。例如,如果对放大器施加的激励过大,那么放大器 会达到饱和状态,使输出信号发生削波。输出信号不再是单纯的正弦波,在输入频率的 倍频处会出现谐波。无源器件也可能在大功率电平下表现出非线性特性,使用磁芯电感器 的 L-C 滤波器就是一个典型的例子。磁性材料通常呈现高度非线性的滞后效应。 功率的有效传输是通信系统中的另一个基本问题。为了有效地传输、发射或接收射频功率, 传输线、天线和放大器等器件的阻抗必须与信号源匹配。当两个相连器件之间的输入和 输出阻抗的实部和虚部不理想时,就会发生阻抗失配。

    测量信号分量的幅度和相位非常重要,原因有几个。首先,要想全面表征线性网络并确保 无失真的传输,必须要进行这两项测量。为了设计有效的匹配网络,必须测量复阻抗。 工程师在为计算机辅助工程 (CAE) 电路仿真程序开发模型时,需要幅度和相位数据才能 建立精确的模型。 此外,时域表征需要幅度和相位信息,以便执行傅立叶逆变换。矢量误差校正通过消除测量 系统固有误差的影响,可以提高测量精度,但它也需要幅度和相位数据来建立有效的误差 模型。为了达到高精度,甚至是在标量测量(例如回波损耗)中,相位测量功能也非常重要 (请参阅是德科技应用指南《在网络分析仪测量中应用误差校正》,5965-7709 CHCN)。


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