长延时器件测量连接如图2所示。
图2 测试连接
当测量S21的幅度时,幅度相应看起来非常低,甚至会有一些跳变。此时,如果你增加扫描时间,你会发现测试结果会变得准确一些。很显然,问题是由于网络分析仪扫描速度太快导致,但是为什么快的扫描速度会引起较差的测试结果?
我们测量长延时器件的S21时,VNA的扫描类型是线性频率扫描,也就是频率随着时间扫描,因此被测件(DUT)的时延会引起输出频率对输入频率有一个频率偏移,频率偏移是由VNA的扫描速率和DUT的时延共同决定:
其中Td为被测件电子延时
由图2可以看出,DUT的输出信号到达B接收机,依据VNA的工作原理,B接收机被调谐到DUT输入信号的频率,因此DUT输出信号的频率与B接收机的工作频率相差Fshift。最终导致接收机的中频信号并不是在中频滤波器的中心位置,滤波器的裙边会对DUT的输出信号有一些衰减。因此,扫描速率越快,频率偏移越大,S21的幅度下降越严重。如果扫描频率跨越几个VNA频带,S21幅度可能会有跳变现象,因此VNA需要在不同的频带内设置不同的扫描速率,但是对于每个频带可以设置相同的较慢的扫描速率。
当你测量长延时器件的S21幅度时,如果发现测试结果不正确,建议几种如下解决方案
·降低VNA的扫描速度,直到S21幅度稳定。
·使用“Stepped Sweep”步进扫描模式,设置每个频点的驻留时间。
·在参考通道,增加一个足够长的电缆,让这个电缆来匹配DUT的时延,但是这个方案会给校准带来一些麻烦。
长延时器件的电延时测量问题分析与解决方案
很多工程师都知道安捷轮的VNA网络分析仪具有群时延的测量功能,但是很少有人能够准确地测量出长延时器件的电子延时,甚至有时候测量的群时延为负值。针对这一问题,笔者向大家提供三种测试方案。
电子延时补偿等效法
首先,设置S21的显示格式为Unwrapped Phase,然后调整VNA的Electric Delay进行补偿,直到S21的相位轨迹曲线变得非常平坦。调整时,请注意当曲线的斜率为正值时,说明过补偿。最终的补偿值为被测器件的电子延时长度。
群时延法
群时延的定义如下:
图3 群时延的图像化表示