Векторный сетевой анализатор серии Saluki S3602 имеет несколько режимов калибровки, таких как частотная характеристика, одиночный порт, изоляция отклика, улучшенный отклик, двойные порты и электрическая калибровка, а также несколько режимов отображения, таких как логарифмическая амплитуда, линейная амплитуда, стоячая волна, фаза, групповая задержка и диаграмма Смита. Он оснащен различными стандартными интерфейсами, такими как USB, LAN, GPIB и VGA.

Этот раздел знакомит с базовыми знаниями об измерении фазы.

1. Введение измерения фазы

Важно понимать информацию об амплитуде и фазе тестируемого устройства для интеграции устройств высокого уровня. Аналогично измерению амплитуды, S-параметр также применяется при измерении фазы. Измерение фазы - это своего рода относительное измерение (отношение), а не абсолютное измерение. Фаза сигнала, поступающего на устройство (падающий сигнал), и ответный сигнал сравниваются при измерении фазы. Ответный сигнал может быть отраженным сигналом или переданным сигналом. Учитывая, что анализатор точно откалиброван, разность фаз (т.е. сдвиг фаз) двух сигналов является результатом измерения фазовых характеристик тестируемого устройства. На следующем рисунке показано смещение фазы между падающим сигналом и переданным сигналом, наблюдаемое с помощью осциллографа.

Рис.1. Фазовый сдвиг между сигналами

2. Причина для выполнения измерения фазы

Измерение фазы является важной функцией векторного сетевого анализатора. На рис.2 показаны причины для точного измерения амплитуды и фазы.

Рис.2. Причины точного измерения амплитуды и фазы

Если элемент и схема используются для передачи сигналов в системе связи, искажение сигнала должно быть в пределах нормы. Искажение сигнала можно разделить на два типа.

1) Линейные искажения: относятся к неспособности поддерживать постоянную амплитуду и линейный фазовый сдвиг в пределах соответствующего частотного диапазона в результате изменения частоты.

2) Нелинейные искажения: обратитесь к новому компоненту спектра схемы, такому как преобразование AM-PM.

Важно точно измерить амплитудные и фазовые характеристики элемента или схемы, чтобы обеспечить эффективную передачу или поглощение энергии в схеме и предотвратить искажения при передаче сигнала. Хорошим примером предотвращения искажений является измерение комплексного импеданса антенны.

3. Использование фазового формата анализатора

Фазовый формат анализатора используется для отображения изменений фазы в зависимости от частоты или мощности. Разность фаз между опорным сигналом и ответным сигналом, превышающая ±180°, не может быть измерена анализатором. Если значение фазы изменяется от +180° до -180°, на анализаторе отобразится дорожка измерения фазы пилообразного типа. Пилообразная форма сигнала иногда может не достигать +180° или -180° при измерении в точках дискретной частоты. Точки данных +180° и -180° могут не являться точками измерения развертки.

Рис.3. Фазовый формат анализатора

4. Тип измерения фазы

1) Комплексный импеданс: данные комплексного импеданса, такие как сопротивление, реактивное сопротивление, амплитуда и фаза, могут быть определены с помощью измерений S11 и S22 и отображены в диаграмме Смита и формате полярных координат.

2) Преобразование AM-PM: неожиданное смещение фазы может быть вызвано изменениями амплитуды системы при измерении преобразования AM-PM, определяемыми как изменение выходной фазы при каждом увеличении мощности, подаваемой на усилитель, на 1 дБ, в градусах/дБ. Измерение производится в точке сжатия с коэффициентом усиления 1 дБ.

3) Линейное смещение фазы: относится к фазовому искажению, полученному при измерении тестируемого устройства. В идеале фазовый сдвиг тестируемого устройства должен быть линейным по отношению к частоте. Полученное отклонение относительно теоретического фазового смещения называется линейным фазовым смещением (также известным как фазовая линейность).

4) Групповая задержка: это еще один способ измерения фазовых искажений устройства. Измеряется время прохождения сигнала определенной частоты через устройство, и групповая задержка вычисляется в соответствии с производной измеренной фазовой характеристики.

5. Линейное смещение фазы и групповая задержка

Линейное смещение фазы и групповая задержка являются информацией о фазе измерительного устройства, но для разных целей.

1) Преимущества измерения линейного фазового смещения:

а) Уровень шума ниже, чем при измерении групповой задержки.

б) Характеристики устройства, передающего сигналы с фазовой модуляцией, могут быть представлены лучше. В этом случае более уместно использовать фазу в качестве единицы измерения вместо секунды.

2) Преимущества группового измерения задержки:

а) По сравнению с измерением линейного фазового смещения фазовое искажение может быть объяснено более легко.

б) Характеристики тестируемого устройства могут быть представлены точно. Наклон фазовых пульсаций вычисляется анализатором при измерении групповой задержки и зависит от величины пульсаций в пределах единичной частоты. Сравниваются фазовые характеристики с одинаковым значением пика фазовой пульсации. Отклик с большим наклоном фазы может привести к большим изменениям групповой задержки и искажению сигнала.