今天的故事從一臺戰損級 Agilent 8753ES 說起。

 

 

筆者接觸的第一款矢量網絡分析儀就是 Agilent 8753 系列,當初的款型還比較早,都是掛 HP 的標(HP8753E/ES/ET 等等),因為 Agilent 最早還是 HP 惠普公司旗下的子公司,后來其電子測量事業部獨立出來成立的 Agilent 公司,所以目前市場上還流通的 8753 系列網絡分析儀絕大多數還是掛 Agilent 標的,相對較新一點(但仍有近 20 年的歷史了)。再之后 Agilent 公司主要就開始做生命科學和化學分析這一塊,而測試測量又獨立成了一個新公司就是現在的 Keysight 是德科技。(如有錯誤煩請評論指出)。

 

 

最早接觸 HP8753 的時候那會是用它來分析天線的制程不良品(主要是筆記本電腦內置天線),由于制程的問題會有一些焊點偏移,焊接不良或是線材 / 端子短路 / 開路之類的功能性不良品,需要工程人員進行分析。所以對網絡分析儀的了解基本還處于表層,也僅僅是看個波形而已。逐漸的由于對產品及儀表的了解及操作越來越熟練,就開始慢慢摸索網絡分析儀更多的功用及各項功能的實際意義。坦白講,由于工廠環境所至,絕大多數的人基本都處于死記硬背的去按按鍵,而不知道為什么要去這樣做。所以研究的過程是緩慢的,這也是經驗的積累。

 

 

我常跟別人說,90 年代或是 2000 年左右買一臺奔馳,白天黑夜的開,也開不到今天,早該壞了。可是當年出廠的 8753 系列 VNA 卻一直戰斗到今天,估計還能再服役個幾年,不得不感慨當時產品的可靠性。

 

 

當年能買的起 HP8753 網絡分析儀的也是很有錢的,不過話說當年如果用這錢去買套房該多好啊!所以說技術不值錢啊,呵呵噠~

 

 

那讓我們再來回顧一下這款經典的網絡分析儀。8753 系列 VNA 擁有兩個測試端口,不同于現在的矢網,其安裝的還是 APC-7 的接頭,這種 7mm 的連接器的內導體沒有插槽,但是在微微高于嚙合面處有一個彈簧頂。當兩個 7mm 連接器連接時,兩個連接器的彈簧頂壓合使得內導體之間可以很好的接觸。在連接時要注意:應該只去擰一邊的螺母。連接時一邊的螺母可伸縮并在另一邊的螺紋上來回移動。

 

 

現在這種 7mm 連接器還有在一些夾具上使用。由于其工作頻率的限制,及操作并不方便,故現在矢網上已經看不到了。

 

 

早期的矢網由于 USB 還不流行,故都是內置 3.5 英寸軟盤,所以對于如今需要大批量數據存儲的需求來講,也早該淘汰了。

 

 

操作的部分由于當時還沒有觸摸屏,故所有的操作都是通過實體按鍵。

 

 

相對于其它品牌的老款矢網,8753 的功能按鍵設計跟現代 ENA 系列矢網還是很相似的,并不像其它某品牌的某老款儀表功能按鍵設置比較反人類。所以接觸過 8753 網絡分析儀的人再去使用現代的 ENA 系列就會覺得輕車熟路。

 

接下來我們進行校準操作演示:

首先我們進行校準前的參數設置。通過按鍵板的【Start】和【Stop】按鍵來設置起始和終止頻率,比如 30kHz~6GHz,設置完成屏幕的底部會顯示。

 

 

接下來再設置需要校驗的點數,如 1601 點。通過【Sweep Setup】菜單的【NUMBER of POINTS】按鍵來設置。

 

 

基本參數設置完就需要確認一下校準參數了,通過點擊按鍵【Cal】選擇【CAL KIT 7mm】選項可以去選擇對應的校準件。

 

 

我就不選了,直接默認來做操作演示。

 

 

同時也可以在【MODIFY】-->【DEFINE STANDARD】

 

 

【MODIFY STD DEFINITION】里修改校準件參數。

 

 

當確認好以上這件基本參數設置后就可以直接開始校準了。

 

儀表支持:

-- 頻率響應誤差修正

 

-- 頻率響應和隔離誤差修正

 

-- 增強頻率響應誤差修正

 

-- 單端口反射誤差修正

 

-- 全二端口誤差修正

 

-- 功率校準

 

-- 適配器移除校準

 

-- 非同軸 TRL/LRM 校準

 

不同校準方式的目的和用途不同,需按實際待測物的形式及應用來對應選擇校準方法。

 

 

所以基本上現代網絡分析儀有的功能早期的 8753 全涵蓋了,況且即便如今某些品牌的某些型號儀表都不支持 LRL 校準。首先選擇你所需要的校準方式,比如說 S11 1-PORT 代表說是端口一的反射校準,如果是 S22 1-PORT 代表是端口二的反射校準,這個設置跟如今的 ENA 系列不太一樣,ENA 是直接給出一年 1-PORT 的校準頁面,讓 User 去選擇端口一或是端口二,其實只要能讓使用者簡單看懂就行。

 

 

比如說以單端口校準為例,點擊【S11 1-PORT】進去然后就正常校準即可。

 

 

校準完我們可以通過按鍵板的【Format】鍵來修改格式,比如改成【SMITH CHART】來確認一下是否校準正常。

 

 

從 1G~6G 的阻抗幾乎都落在了近 50 歐姆。

 

 

而且在 6GHz 時接上標準負載其駐波都有小數點后三個零。我還是加了一根 0.6m 長的電纜在校準,說明這臺機器的指標還是很不錯的。

 

 

接下來我們通過全兩端口校準再看一下,在校準頁面下選擇【FULL 2-PORT】

 

 

然后選擇【REFLECTION】反射校準

 

 

下圖中上面對應的是端口一,下面對應的是端口二,在擰校準器時千萬不要擰錯。

 

 

每點完一個功能項,其底下就會顯示一根橫線,同時儀表會發出“滴”的一聲,這樣要以幫助 User 確認按項已經校準。然后將兩根電纜對接進行傳輸校準。

 

 

點擊【DO BOTH FWD + REV】

 

 

如果需要的話也可以做隔離校準,之前講過隔離校準時端口接匹配負載。

 

 

基本的操作流程如下圖所示:

 

 

哪怕今天再去回看 8753,感覺其功能還是很強大的,下面舉例說明放大器的測量。比如放大器的標量參數:增益、增益平坦度、增益壓縮、反向隔離度、回波損耗和增益對時間的漂移。此外還可以測量矢量參數,如線性相位偏移、群延時、復數阻抗和 AM 到 PM 轉換,另外也可以進行大功率的測量。

 

 

測量諧波

儀表具有實時測量掃描到二次和三次諧波的功能,諧波以頻率的函數給出。使用跡線數學運算,二次 / 三次諧波響應可以直接以 dBc 為單位顯示出來。以下操作以 dBm 為單位顯示基波和二次諧波的絕對功率。

 

1、按下【Chan1】-->【Meas】-->【INPUT PORT】-->【B】測量基頻的功率,

 

2、按下【Chan2】-->【Meas】-->【INPUT PORT】-->【B】測量諧波頻率的功率,

 

3、將起始頻率設置為大于 16MHz 的值,

 

4、按下【Sweep Setup】選擇【COUPLED CH OFF】,將通道退耦,以便在測量基頻和諧波頻率時可以分開掃描。

 

5、按下【Power】并選擇【CHAN POWER(COUPLED)】,將通道功率耦合,以便保持兩個通道的基頻功率電平相同。

 

6、按下【Power】并設置兩個通道的功率電平。

 

7、按下【Display】-->【DUAL】-->【QUAD SETUP】并選擇【DUAL CHAN ON】

 

8、按下【Marker】并將標記定位到需要按的頻率點。

 

9、按下【System】-->【HARMONIC MEAS】-->【SECOND】可以查看基波功率電平和諧波功率電平。

 

 

測試放大器的增益和反射隔離度

因為放大器在正向有較高的增益,在反向有較大的隔離度,所以增益(S21)將遠大于反向隔離度(S12)。因此,為進行正向測量(S21)而加到放大器輸入的功率應遠小于進行反向測量(S12)而加到輸出的功率。通過在正向使用小功率,可以避免放大器飽和。在反向應用較大的功率可避免噪聲成為影響測量的重要因素,并且是衰減器或耦合器產生損耗的原因。放大器輸出上的衰減器或耦合器用來降低到分析儀的輸出功率。下面是實際操作步驟。

 

1、按下銨鍵板的【Sweep Setup】-->【COUPLED CH ON】通道耦合使通道 1 和通道 2 具有相同的頻率范圍和校準。

 

 

2、按下銨鍵板【Power】然后選擇【PORT POWER (UNCOUPLED)】,取消端口功率耦合。這樣就可在每個端口上應用不同的功率電平。比如說用于增益(S21)測量的端口 1 功率設置為 -25dBm,且于反向隔離度測量(S12)的功率設置為 0dBm。

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

 

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

 

5、執行正常的校準,因為要測反向隔離所以要校隔離度。

 

6、按下【Display】-->【DUAL】-->【QUAD SETUP】并選擇【DUAL CHAN ON】雙通道同時顯示測量結果。

 

 

再之后推出了 E5071 系列 ENA 矢量網絡分析儀。

 

 

如今 8753 系列網絡分析儀早已淘汰,是德科技也早已推出新款性能更加先進的 PNA 系列微波網絡分析儀。它能應用在測量放大器、混頻器和頻率轉換器等有源器件方面。它組合了兩個內置的信號源、信號合路器、S 參數和噪聲接收機、脈沖調制器和脈沖源、一整套便于用戶靈活使用的開關以及射頻接入點,為全面測量各種器件的線性和非線性特性奠定了堅實的基礎,并且只需把被測器件 (DUT)與 PNA-X 進行一次連接,即可完成所有測量。

 

 

8753 系列網分雖然已經在逐步退出市場,但客觀講,由于它的品質及性能的可靠,仍有很大一批存貨在市場上流通,特別是對于一些中小民營代工商而言,花個小幾萬元就能入手一臺。只是需要你承擔的風險就是儀表不能損壞,因為現在維修配件已經很難尋找。

 

好了,今天就到這兒,不足之處歡迎評論指出。