5分钟学会如何利用网分仪测试S参数

5分钟学会如何利用网分仪测试S参数

普尚SP800系列矢量网络分析仪主要面对通用微波网络测试和大规模生产应用，具有宽广的系统动态范围，SP800P系列作为出色的性能的综合微波测试仪表拥有可达142dB（10Hz IFBW）的系统动态范围（典型值），形成了优势竞争力。可用于芯片、组件等多参数(S参数、增益压缩点、噪声系数、互调失真参数等) 一体化综合测试，其中S参数与平衡测量是相当常见的应用场景。

1、S参数

S 参数（散射参数）用来描述一个器件如何改变输入的信号，它描述了被测件的反射和传输特性。S 参数用约定的数字排列形式表示包含幅度和相位信息的两个复向量的比值关系：S 输出 输入，输出指被测件的输出信号端口号；输入指被测件的输入信号端口号。分析仪有四个测试端口，可以测量单端口、双端口、三端口和四端口器件。例如，将一个双端口器件接入端口 1 和端口 2 时可以同时进行 4 个 S 参数的测量。这时双端口器件的 4 个 S 参数 是 S11、S12、S21、S22。

S 参数为复数线性值，它的测量精度取决于校准件的指标和采用的测量连接技术， 也与非测量端口（没有被激励的端口）的端接情况有关。

矢量网络分析仪常用的 S 测量参数： 

反射参数测量（S11 和 S22）
回波损耗
驻波比（SWR）
反射系数
输入阻抗
S11, S22


传输参数测量（S21 和 S12）
插入损耗
传输系数
增益/插损
群时延
线性相位偏移
电时延
S21, S12

2、差分平衡S参数

传统的射频微波器件是单端的，即单输入单输出，且输入输出接口上的信号有共同的参考地平面。但随着 MMIC 集成电路的出现，越来越多的射频电路开始使用差分平衡形式来设计。计算机、服务器中背板的差分平衡时钟速率已到达上百 Gbps，速率如此之高也必须按照射频和微波器件来考虑。平衡器件的输入或输出都是两端口的。平衡器件所传输的信号是两个端口之间电平的差值或平均值，输入的两端口或输出的两个端口之间互为参考，而不是以地为参考。

理想情况下，当差分平衡器件的输入端加上幅度相等、相位相差 180 度的差模信号时， 输出端得到的也是差模信号，这种工作模式称为“差模/差模”模式。理想差分传输线不会传输幅度相等相位相同的信号，即共模信号，对共模干扰有很好的抑制作用。实际上差分传输线输入和输出的信号都不可能是理想的，输入和输出信号中都有以地为参考的共模信号存在。由差模信号激励得到共模信号的工作模式称为“差模/共模”模式。如果输入信号中含有共模信号，同样也会激励得到差模和共模信号，对应的工作模式分别为“共模/差模”和“共模/共模”模式。其中“共模/差模”模式会在输出的差模信号中引入噪声，于是差分传输线抑制由共模信号激励产生差模信号的能力将是判断一个该器件性能优劣重要指标。传统的 S 参数并不能区分差模信号和共模信号，更不能反映差分传输线各模式的传输和不同模式的转化特性，因此无法准确衡量一个差分平衡器件的性能。为完整表征一个差分平衡器件的特性，需要知道它在差模和共模激励下的响应，以及在这两种激励下的模式转换信息，以 4 端口的平衡参数为例，混合模 S 参数矩阵来可以完整表征其特性指标。

其中，混合模 S 参数用 Sabxy 的形式表示，前面两个下标分别表示响应和激励信号的模式， d 表示差模信号，c 表示共模信号，后两位数字下标分别表示响应和激励的端口。矩阵的左上象限表示传输线在差模激励下的差模响应，右下象限表示传输线在共模激励下的共模响应； 矩阵的左下象限表示传输线在差模激励下的共模响应，右上象限表示传输线在共模激励下的 差模响应，这两个象限描述了差分传输线的模式转换信息。

下面是几种常见的差分器件的拓扑关系，可以使用一个多端口矢量网络分析仪来对应测量以下拓扑关系的差分器件 ，当矢量网络分析仪只有 2 个测试端口时，则只能测试aa1cf520-7c9c-4205-8b1f-84fc468c26e1平衡待测器件，而当矢量网络分析仪有 4 个测试端口时，则下面 4 种拓扑关系的待测器件都可以测试。

· 平衡（1 个逻辑端口，2 个实际端口）

· 平衡/平衡（2 个逻辑端口，4 个实际端口）

· 单端/平衡（2 个逻辑端口，3 个实际端口）

· 单端-单端/平衡（3 个逻辑端口，4 个实际端口）

操作步骤：

1、选择S参数测量中任意一个测量后，则会出现“Frequency Sweep Settings”对话框

2、输入Start/Stop Frequency（起始/终止频率）

3、选择Sweep Type（扫描类型）： Lin or Log Frequency（线性或对数频率）

4、输入功率

5、输入IF 带宽

6、输入点数

7、点击OK开始测量

该应用功能可提供实时S参数和功率测量的不确定度显示，有助于用户在实际生产中计算测量的不确定度显示，有助于用户在实际生产中计算测量不确定度，以减少产品生产中成品的缺陷百分比，获得更好的生产良率。借助这一测量功能可以使得用户建立度量来量化测量过程的质量，以简化质量控制程序。与此同时，用户可以保存测量数据，并充分评估其他参数相关的不确定度。

普尚产品适配多样化的硬件配置和强大的软件应用，为用户提供专业的测试支持，如有更多技术咨询及合作意向，欢迎联系我们，普尚期待与您的交流。