今天的故事从一台战损级 Agilent 8753ES 说起。

 

 

笔者接触的第一款矢量网络分析仪就是 Agilent 8753 系列,当初的款型还比较早,都是挂 HP 的标(HP8753E/ES/ET 等等),因为 Agilent 最早还是 HP 惠普公司旗下的子公司,后来其电子测量事业部独立出来成立的 Agilent 公司,所以目前市场上还流通的 8753 系列网络分析仪绝大多数还是挂 Agilent 标的,相对较新一点(但仍有近 20 年的历史了)。再之后 Agilent 公司主要就开始做生命科学和化学分析这一块,而测试测量又独立成了一个新公司就是现在的 Keysight 是德科技。(如有错误烦请评论指出)。

 

 

最早接触 HP8753 的时候那会是用它来分析天线的制程不良品(主要是笔记本电脑内置天线),由于制程的问题会有一些焊点偏移,焊接不良或是线材 / 端子短路 / 开路之类的功能性不良品,需要工程人员进行分析。所以对网络分析仪的了解基本还处于表层,也仅仅是看个波形而已。逐渐的由于对产品及仪表的了解及操作越来越熟练,就开始慢慢摸索网络分析仪更多的功用及各项功能的实际意义。坦白讲,由于工厂环境所至,绝大多数的人基本都处于死记硬背的去按按键,而不知道为什么要去这样做。所以研究的过程是缓慢的,这也是经验的积累。

 

 

我常跟别人说,90 年代或是 2000 年左右买一台奔驰,白天黑夜的开,也开不到今天,早该坏了。可是当年出厂的 8753 系列 VNA 却一直战斗到今天,估计还能再服役个几年,不得不感慨当时产品的可靠性。

 

 

当年能买的起 HP8753 网络分析仪的也是很有钱的,不过话说当年如果用这钱去买套房该多好啊!所以说技术不值钱啊,呵呵哒~

 

 

那让我们再来回顾一下这款经典的网络分析仪。8753 系列 VNA 拥有两个测试端口,不同于现在的矢网,其安装的还是 APC-7 的接头,这种 7mm 的连接器的内导体没有插槽,但是在微微高于啮合面处有一个弹簧顶。当两个 7mm 连接器连接时,两个连接器的弹簧顶压合使得内导体之间可以很好的接触。在连接时要注意:应该只去拧一边的螺母。连接时一边的螺母可伸缩并在另一边的螺纹上来回移动。

 

 

现在这种 7mm 连接器还有在一些夹具上使用。由于其工作频率的限制,及操作并不方便,故现在矢网上已经看不到了。

 

 

早期的矢网由于 USB 还不流行,故都是内置 3.5 英寸软盘,所以对于如今需要大批量数据存储的需求来讲,也早该淘汰了。

 

 

操作的部分由于当时还没有触摸屏,故所有的操作都是通过实体按键。

 

 

相对于其它品牌的老款矢网,8753 的功能按键设计跟现代 ENA 系列矢网还是很相似的,并不像其它某品牌的某老款仪表功能按键设置比较反人类。所以接触过 8753 网络分析仪的人再去使用现代的 ENA 系列就会觉得轻车熟路。

 

接下来我们进行校准操作演示:

首先我们进行校准前的参数设置。通过按键板的【Start】和【Stop】按键来设置起始和终止频率,比如 30kHz~6GHz,设置完成屏幕的底部会显示。

 

 

接下来再设置需要校验的点数,如 1601 点。通过【Sweep Setup】菜单的【NUMBER of POINTS】按键来设置。

 

 

基本参数设置完就需要确认一下校准参数了,通过点击按键【Cal】选择【CAL KIT 7mm】选项可以去选择对应的校准件。

 

 

我就不选了,直接默认来做操作演示。

 

 

同时也可以在【MODIFY】-->【DEFINE STANDARD】

 

 

【MODIFY STD DEFINITION】里修改校准件参数。

 

 

当确认好以上这件基本参数设置后就可以直接开始校准了。

 

仪表支持:

-- 频率响应误差修正

 

-- 频率响应和隔离误差修正

 

-- 增强频率响应误差修正

 

-- 单端口反射误差修正

 

-- 全二端口误差修正

 

-- 功率校准

 

-- 适配器移除校准

 

-- 非同轴 TRL/LRM 校准

 

不同校准方式的目的和用途不同,需按实际待测物的形式及应用来对应选择校准方法。

 

 

所以基本上现代网络分析仪有的功能早期的 8753 全涵盖了,况且即便如今某些品牌的某些型号仪表都不支持 LRL 校准。首先选择你所需要的校准方式,比如说 S11 1-PORT 代表说是端口一的反射校准,如果是 S22 1-PORT 代表是端口二的反射校准,这个设置跟如今的 ENA 系列不太一样,ENA 是直接给出一年 1-PORT 的校准页面,让 User 去选择端口一或是端口二,其实只要能让使用者简单看懂就行。

 

 

比如说以单端口校准为例,点击【S11 1-PORT】进去然后就正常校准即可。

 

 

校准完我们可以通过按键板的【Format】键来修改格式,比如改成【SMITH CHART】来确认一下是否校准正常。

 

 

从 1G~6G 的阻抗几乎都落在了近 50 欧姆。

 

 

而且在 6GHz 时接上标准负载其驻波都有小数点后三个零。我还是加了一根 0.6m 长的电缆在校准,说明这台机器的指标还是很不错的。

 

 

接下来我们通过全两端口校准再看一下,在校准页面下选择【FULL 2-PORT】

 

 

然后选择【REFLECTION】反射校准

 

 

下图中上面对应的是端口一,下面对应的是端口二,在拧校准器时千万不要拧错。

 

 

每点完一个功能项,其底下就会显示一根横线,同时仪表会发出“滴”的一声,这样要以帮助 User 确认按项已经校准。然后将两根电缆对接进行传输校准。

 

 

点击【DO BOTH FWD + REV】

 

 

如果需要的话也可以做隔离校准,之前讲过隔离校准时端口接匹配负载。

 

 

基本的操作流程如下图所示:

 

 

哪怕今天再去回看 8753,感觉其功能还是很强大的,下面举例说明放大器的测量。比如放大器的标量参数:增益、增益平坦度、增益压缩、反向隔离度、回波损耗和增益对时间的漂移。此外还可以测量矢量参数,如线性相位偏移、群延时、复数阻抗和 AM 到 PM 转换,另外也可以进行大功率的测量。

 

 

测量谐波

仪表具有实时测量扫描到二次和三次谐波的功能,谐波以频率的函数给出。使用迹线数学运算,二次 / 三次谐波响应可以直接以 dBc 为单位显示出来。以下操作以 dBm 为单位显示基波和二次谐波的绝对功率。

 

1、按下【Chan1】-->【Meas】-->【INPUT PORT】-->【B】测量基频的功率,

 

2、按下【Chan2】-->【Meas】-->【INPUT PORT】-->【B】测量谐波频率的功率,

 

3、将起始频率设置为大于 16MHz 的值,

 

4、按下【Sweep Setup】选择【COUPLED CH OFF】,将通道退耦,以便在测量基频和谐波频率时可以分开扫描。

 

5、按下【Power】并选择【CHAN POWER(COUPLED)】,将通道功率耦合,以便保持两个通道的基频功率电平相同。

 

6、按下【Power】并设置两个通道的功率电平。

 

7、按下【Display】-->【DUAL】-->【QUAD SETUP】并选择【DUAL CHAN ON】

 

8、按下【Marker】并将标记定位到需要按的频率点。

 

9、按下【System】-->【HARMONIC MEAS】-->【SECOND】可以查看基波功率电平和谐波功率电平。

 

 

测试放大器的增益和反射隔离度

因为放大器在正向有较高的增益,在反向有较大的隔离度,所以增益(S21)将远大于反向隔离度(S12)。因此,为进行正向测量(S21)而加到放大器输入的功率应远小于进行反向测量(S12)而加到输出的功率。通过在正向使用小功率,可以避免放大器饱和。在反向应用较大的功率可避免噪声成为影响测量的重要因素,并且是衰减器或耦合器产生损耗的原因。放大器输出上的衰减器或耦合器用来降低到分析仪的输出功率。下面是实际操作步骤。

 

1、按下铵键板的【Sweep Setup】-->【COUPLED CH ON】通道耦合使通道 1 和通道 2 具有相同的频率范围和校准。

 

 

2、按下铵键板【Power】然后选择【PORT POWER (UNCOUPLED)】,取消端口功率耦合。这样就可在每个端口上应用不同的功率电平。比如说用于增益(S21)测量的端口 1 功率设置为 -25dBm,且于反向隔离度测量(S12)的功率设置为 0dBm。

3、按下【Chan 1】-->【Meas】-->【Trans:FWD S21(B/R)】-->【Power】设置端口一的功率电平。

 

4、按下【Chan 2】-->【Meas】-->【Trans:REV S12(A/R)】-->【Power】设置端口一的功率电平。

 

5、执行正常的校准,因为要测反向隔离所以要校隔离度。

 

6、按下【Display】-->【DUAL】-->【QUAD SETUP】并选择【DUAL CHAN ON】双通道同时显示测量结果。

 

 

再之后推出了 E5071 系列 ENA 矢量网络分析仪。

 

 

如今 8753 系列网络分析仪早已淘汰,是德科技也早已推出新款性能更加先进的 PNA 系列微波网络分析仪。它能应用在测量放大器、混频器和频率转换器等有源器件方面。它组合了两个内置的信号源、信号合路器、S 参数和噪声接收机、脉冲调制器和脉冲源、一整套便于用户灵活使用的开关以及射频接入点,为全面测量各种器件的线性和非线性特性奠定了坚实的基础,并且只需把被测器件 (DUT)与 PNA-X 进行一次连接,即可完成所有测量。

 

 

8753 系列网分虽然已经在逐步退出市场,但客观讲,由于它的品质及性能的可靠,仍有很大一批存货在市场上流通,特别是对于一些中小民营代工商而言,花个小几万元就能入手一台。只是需要你承担的风险就是仪表不能损坏,因为现在维修配件已经很难寻找。

 

好了,今天就到这儿,不足之处欢迎评论指出。