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一代經典之HP8753系列網絡分析儀

今天的故事從一台戰損級Agilent 8753ES說起。

一代經典之HP8753系列網絡分析儀

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,都是挂HP的标(HP8753E/ES/ET等等),因為Agilent最早還是HP惠普公司旗下的子公司,後來其電子測量事業部獨立出來成立的Agilent公司,是以目前市場上還流通的8753系列網絡分析儀絕大多數還是挂Agilent标的,相對較新一點(但仍有近20年的曆史了)。再之後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)。

一代經典之HP8753系列網絡分析儀
一代經典之HP8753系列網絡分析儀

最早接觸HP8753的時候那會是用它來分析天線的制程不良品(主要是筆記本電腦内置天線),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。是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。逐漸的由于對産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,而不知道為什麼要去這樣做。是以研究的過程是緩慢的,這也是經驗的積累。

一代經典之HP8753系列網絡分析儀

我常跟别人說,90年代或是2000年左右買一台奔馳,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卻一直戰鬥到今天,估計還能再服役個幾年,不得不感慨當時産品的可靠性。

一代經典之HP8753系列網絡分析儀

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!是以說技術不值錢啊,呵呵哒~

一代經典之HP8753系列網絡分析儀

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的連接配接器的内導體沒有插槽,但是在微微高于齧合面處有一個彈簧頂。當兩個7mm連接配接器連接配接時,兩個連接配接器的彈簧頂壓合使得内導體之間可以很好的接觸。在連接配接時要注意:應該隻去擰一邊的螺母。連接配接時一邊的螺母可伸縮并在另一邊的螺紋上來回移動。

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

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早期的矢網由于USB還不流行,故都是内置3.5英寸軟碟,是以對于如今需要大批量資料存儲的需求來講,也早該淘汰了。

一代經典之HP8753系列網絡分析儀

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。

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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定比較反人類。是以接觸過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示範:

首先我們進行校準前的參數設定。通過按鍵闆的【Start】和【Stop】按鍵來設定起始和終止頻率,比如30kHz~6GHz,設定完成螢幕的底部會顯示。

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

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基本參數設定完就需要确認一下校準參數了,通過點選按鍵【Cal】選擇【CAL KIT 7mm】選項可以去選擇對應的校準件。

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我就不選了,直接預設來做操作示範。

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同時也可以在【MODIFY】-->【DEFINE STANDARD】

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【MODIFY STD DEFINITION】裡修改校準件參數。

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當确認好以上這件基本參數設定後就可以直接開始校準了。

儀表支援:

--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

--擴充卡移除校準

--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。

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是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号儀表都不支援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,這個設定跟如今的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,其實隻要能讓使用者簡單看懂就行。

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

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

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從1G~6G的阻抗幾乎都落在了近50歐姆。

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而且在6GHz時接上标準負載其駐波都有小數點後三個零。我還是加了一根0.6m長的電纜在校準,說明這台機器的名額還是很不錯的。

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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】

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然後選擇【REFLECTION】反射校準

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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。

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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确認按項已經校準。然後将兩根電纜對接進行傳輸校準。

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點選【DO BOTH FWD + REV】

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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比對負載。

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基本的操作流程如下圖所示:

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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。比如放大器的标量參數: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、複數阻抗和AM到PM轉換,另外也可以進行大功率的測量。

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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。使用迹線數學運算,二次/三次諧波響應可以直接以dBc為機關顯示出來。以下操作以dBm為機關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、将起始頻率設定為大于16MHz的值,

4、按下【Sweep Setup】選擇【COUPLED CH OFF】,将通道退耦,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)】,将通道功率耦合,以便保持兩個通道的基頻功率電平相同。

6、按下【Power】并設定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】并将标記定位到需要按的頻率點。

9、按下【System】-->【HARMONIC MEAS】-->【SECOND】可以檢視基波功率電平和諧波功率電平。

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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,是以增益(S21)将遠大于反向隔離度(S12)。是以,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産生損耗的原因。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、按下铵鍵闆的【Sweep Setup】-->【COUPLED CH ON】通道耦合使通道1和通道2具有相同的頻率範圍和校準。

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2、按下铵鍵闆【Power】然後選擇【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功率設定為-25dBm,且于反向隔離度測量(S12)的功率設定為0dBm。

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

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

5、執行正常的校準,因為要測反向隔離是以要校隔離度。

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

一代經典之HP8753系列網絡分析儀

再之後推出了E5071系列ENA矢量網絡分析儀。

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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。它組合了兩個内置的信号源、信号合路器、S 參數和噪聲接收機、脈沖調制器和脈沖源、一整套便于使用者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,并且隻需把被測器件 (DUT)與 PNA-X 進行一次連接配接,即可完成所有測量。

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8753系列網分雖然已經在逐漸退出市場,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,特别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台。隻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。

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