基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的二端口網(wǎng)絡(luò)相移實(shí)時(shí)測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于現(xiàn)代微波測試技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的二端 口網(wǎng)絡(luò)相移實(shí)時(shí)測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 任何一個(gè)微波系統(tǒng)，都是由各種微波元器件和微波傳輸線連接而成，微波傳輸線 的特性可W用廣義傳輸線方程來描述，而微波元器件的特性則可用等效網(wǎng)絡(luò)來描述。描述 微波網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)有S參數(shù)、Y參數(shù)、A參數(shù)和Z參數(shù)等。S參數(shù)就是建立在入射波、反射 波關(guān)系基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，適于微波電路分析，W器件端口的反射信號(hào)W及從該端口傳向 另一端口的信號(hào)來描述電路網(wǎng)絡(luò)，可W直接用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量得到。只要知道網(wǎng)絡(luò)的散射 參量，就可W將它變換成其它矩陣參量。因S參數(shù)具有直觀清晰的物理意義和易于測量等 優(yōu)點(diǎn)，故而目前大多數(shù)元器件都采用散射參數(shù)來描述其特性。其中，二端口網(wǎng)絡(luò)是最典型的 微波網(wǎng)絡(luò)，任何一個(gè)單端口網(wǎng)絡(luò)或多端口網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)的測定，都可W通過二端口網(wǎng)絡(luò) 參數(shù)的測定方法來完成。
[000引對如圖1所示的二端口網(wǎng)絡(luò)，其散射參數(shù)S定義如下：
[0004]
[00化]上式中，曰1是第i端口的入射波，b1是第i端口的出射波，a1和b1都是相對于參 考截面而言的，此參考截面稱為第i端口的參考面或端面。
[0006] 依定義式可知散射參數(shù)的物理意義：Sii是當(dāng)所有其他端口端接匹配負(fù)載時(shí)端口i 的反射系數(shù)，Si,是當(dāng)所有其他端口端接匹配負(fù)載時(shí)從端口j至端口i的傳輸系數(shù)。
[0007] 二端口網(wǎng)絡(luò)的插入相移是插入網(wǎng)絡(luò)前后負(fù)載的電壓（或電流）相位之差，二端口 網(wǎng)絡(luò)在匹配狀態(tài)時(shí)，插入相移是0 1正向傳輸系數(shù)S21的相角，即0I=ZS21。
[0008] 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一個(gè)復(fù)雜的電磁波能量的測試系統(tǒng)，由測試信號(hào)源、功率分配 器、定向禪合器、駐波比橋、測試接收機(jī)、檢測器、處理器及顯示等部分構(gòu)成，主要用來測試 高頻器件、電路及系統(tǒng)的性能參數(shù)。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可W直接測量二端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)，又 能方便地將其轉(zhuǎn)換為其他形式的特性參數(shù)。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量二端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的基本思 想是：根據(jù)四個(gè)S參數(shù)的定義，設(shè)計(jì)特定的信號(hào)分離單元將入射波、反射波、傳輸波分離開， 再將入射波、反射波、傳輸波頻率由微波線性變換到固定中頻，最后利用中頻幅相測量方法 測出入射波、反射波、傳輸波的幅度和相位。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測得二端口網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)后，依 公式0I。二tanS21直接得到相移。而實(shí)際的相移重應(yīng)為0I二化n+tanS21,即矢重網(wǎng)絡(luò) 分析儀不能確定實(shí)際公式0I中的n值，而是直接取了n= 0,故使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀并不 能確定具體的相移量。
[0009] 目前使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試二端口網(wǎng)絡(luò)相移，因無法準(zhǔn)確測得插入相移值，多 通過使用仿真軟件進(jìn)行估算，只能對相移做定性的分析與評(píng)估，并不能給出定量的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀無法準(zhǔn)確測試二端口網(wǎng)絡(luò)插 入相移的不足，提出一種采用基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試值，結(jié)合基礎(chǔ)的理論對測試數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理，進(jìn)而求得準(zhǔn)確的相移值，完成了準(zhǔn)確測試二端口網(wǎng)絡(luò)插入相移的測試任務(wù)的基 于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的二端口網(wǎng)絡(luò)相移實(shí)時(shí)測試方法。
[0011] 用于將電信號(hào)延遲一段時(shí)間的元件或器件稱為延遲線。延遲線應(yīng)在通帶內(nèi)有平坦 的幅頻特性和一定的相移特性（或延時(shí)頻率特性），要有適當(dāng)?shù)钠ヅ渥杩?，衰減要小。近年 來，隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展，此類元器件應(yīng)用于精確制導(dǎo)、衛(wèi)星通信W及現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)等 領(lǐng)域。相位延遲量是延遲線的技術(shù)指標(biāo)中很重要的待測指標(biāo)。本發(fā)明將電信號(hào)延遲引入到 二端口網(wǎng)絡(luò)相移測試中，利用電延遲補(bǔ)償過程中，電延遲的補(bǔ)償量等于延遲段的延遲量的 狀態(tài)來計(jì)算二端口網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際相移量，完成準(zhǔn)確測試二端口網(wǎng)絡(luò)插入相移的測試任務(wù)。
[0012] 本發(fā)明的W上目的是通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的二端口 網(wǎng)絡(luò)相移實(shí)時(shí)測試方法，包括W下步驟：
[0013]S1、對矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)，記錄未接延遲段的初始零相位狀態(tài)；
[0014]S2、將二端口網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)端口接入矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試端口，測試二端口網(wǎng)絡(luò) 的傳輸系數(shù)S21，并繪制S21的曲線圖； 陽01引 S3、在S21曲線上，標(biāo)記出所需頻點(diǎn)f。的初始相位0。；
[0016]S4、用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中電延遲功能來進(jìn)行相位延遲補(bǔ)償，當(dāng)電延遲的補(bǔ)償量等 于延遲段的延遲量時(shí)，記錄在此之前相位回到初始相位0。的次數(shù)n，計(jì)算延遲相位，即為插 入的二端口網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際相移量：
[0017]
[0018] 進(jìn)一步地，步驟S4中電延遲的補(bǔ)償量等于延遲段的延遲量的獲取方法為：在不斷 加大電延遲補(bǔ)償量過程中，S21曲線圖的相位斜率由初始的負(fù)斜率變成了正斜率，此時(shí)電延 遲的補(bǔ)償已經(jīng)超過了延遲段的延遲相位，停止進(jìn)行電延遲補(bǔ)償；回調(diào)電延遲補(bǔ)償量至相位 斜率發(fā)生變化前有一個(gè)臨界狀態(tài)，即f。處的相位為0°，此時(shí)S21曲線的狀態(tài)與未接入延遲 段的相位狀態(tài)相同，即電延遲的補(bǔ)償量等于延遲段的延遲量。
[0019] 進(jìn)一步地，所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀帶寬內(nèi)至少包含有=個(gè)相位周期。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出的測試方法解決了矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀無法準(zhǔn)確測 試二端口網(wǎng)絡(luò)插入相移的窘境，采用基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測試值，結(jié)合基礎(chǔ)的理論對測 試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而求得準(zhǔn)確的相移值，完成了準(zhǔn)確測試二端口網(wǎng)絡(luò)插入相移的測試任 務(wù)，同時(shí)該測試方法簡單易行，能夠廣泛應(yīng)用于等效為二端口網(wǎng)絡(luò)的微波元器件測試過程 中。
【附圖說明】
[0021] 圖1為二端口網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0022] 圖2為未接延遲段時(shí)的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀初始相位； 陽02引 圖3為8GHz時(shí)未用電延遲處理的相位圖；
[0024] 圖4為8細(xì)z時(shí)電延遲補(bǔ)償1A的相位； 陽02引 圖5為8細(xì)Z時(shí)電延遲補(bǔ)償2A的相位；
[0026] 圖6為8細(xì)Z時(shí)電延遲補(bǔ)償3A的相位；
[0027] 圖7為8細(xì)Z時(shí)電延遲補(bǔ)償4A的相位；
[0028] 圖8為8細(xì)Z時(shí)電延遲補(bǔ)償5A的相位；
[0029] 圖9為8細(xì)Z時(shí)電延遲補(bǔ)償6A的相位；
[0030] 圖10為8細(xì)Z時(shí)電延遲補(bǔ)償7A的相位；
[0031] 圖11為8細(xì)Z時(shí)電延遲補(bǔ)償8A的相位； 陽03引圖12為8GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償?shù)脚R界零相位圖；
[0033] 圖13為8GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償超過延遲段延遲斜率發(fā)生變化的相位圖；
[0034] 圖14為16GHz時(shí)未用電延遲處理的相位圖； 陽03引 圖15為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償1A的相位圖；
[0036] 圖16為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償2A的相位圖；
[0037] 圖17為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償3A的相位圖；
[0038] 圖18為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償4A的相位圖；
[0039] 圖19為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償5A的相位圖；
[0040] 圖20為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償6A的相位圖； 陽0川 圖21為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償7A的相位圖；
[0042] 圖22為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償8A的相位圖； 陽0創(chuàng) 圖23為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償9A的相位圖；
[0044] 圖24為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償10A的相位圖； W45] 圖25為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償11A的相位圖；
[0046] 圖26為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償12A的相位圖；
[0047] 圖27為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償13A的相位圖；
[0048] 圖28為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償14A的相位圖； W例 圖29為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償15A的相位圖；
[0050] 圖30為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償16A的相位圖； 陽化U 圖31為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償?shù)脚R界零相位圖； 陽化引圖32為16GHz時(shí)電延遲補(bǔ)償超過延遲段延