分散式模組化VNA有效解決長纜線測試痛點

示意圖／ingimage

【作者： 王岫晨】

在待測物件（DUT）與向量網路分析儀（VNA）之間的連接電纜，會引入信號損失。這種插入損耗會降低VNA測量的有效動態範圍。尤其是在高頻的條件下，這種損耗更爲顯著。例如，典型的微波電纜在4GHz時，每公尺可能有約1dB的損耗，而在40GHz時，這個數值增加到約2～4dB。這顯示出隨着頻率的升高和電纜長度的增加，損耗也會相應地增加。

而除了信號強度的損失外，電纜的長度也會帶來相位不確定性。微小的偏差會導致相位測量結果的偏差。更爲重要的是，這種偏差還受到環境溫度和電纜運動的影響。這意味着，即使在理想的條件下進行了校準，實際的環境因素仍然可能對測量結果產生重大影響。

也因此，電纜的損耗與相位不確定性在高頻下對VNA的測量精度將會產生顯著影響。爲了獲得準確的測量結果，就需要使用低損耗、高精度的微波電纜，並採取措施來減小環境溫度和電纜運動對相位測量的影響。只有這樣，才能更準確地評估設備的性能，進行有效的設計和優化。

管理VNA測量的電纜影響

電纜的損耗與相位不確定性，在高頻下對VNA的測量精度將會產生顯著影響。

在μW級的VNA測量中，電纜的影響是一個不可忽視的問題。爲了減小電纜對測量結果的影響，一般來說可以採取以下的方法：

●縮短電纜長度：插入損耗將隨着電纜長度的增加而增加，因此儘量選擇較短的電纜以減小插入損耗。例如可以將電纜長度保持在1公尺的範圍內。

●將DUT小型化：許多DUT足夠小，可以透過短電纜進行連接，降低插入損耗和相位不確定性。

●控制測試環境：測試環境中的溫度、溼度和壓力等因素會影響電纜的電氣性能，因此需要控制這些因素以減小其對測量結果的影響。

●仔細的校準和測試技術：透過仔細的校準和測試技術，可以最大限度地減少由電纜運動引起的相位不確定性。例如，可以使用固定的支撐結構來固定電纜，以減小電纜運動對測量的影響。

●溫度調節：溫度變化會導致電纜電氣長度的變化，引起相位偏差。透過溫度調節可以減少這種相位偏差。

●去嵌入技術：利用去嵌入技術，可以從DUT測試結果中消除電纜的影響。這種技術依賴於校準後電纜特性的保持不變。

●選擇高性能的VNA：VNA必須有足夠的動態範圍性能來克服電纜插入損耗。高性能的VNA可以提供更高的測量精度和更低的誤差。

●標準技術的不適用性：一些常見的VNA應用，如長距離的S參數測量、較大的OTA腔體應用、戶外天線範圍測試、大型車輛遮罩和傳播特性化，以及需要移動或物理測量放置的應用，需要採用特殊的技術來克服電纜的影響。需要根據具體的應用情況選擇合適的測量方法和設備。

爲了解決電纜損耗和相位問題，一種可行的解決方案是消除測試埠電纜。爲了實現這一目標，需要採用一種新型的測試設備，其中的每個模組都配備有獨立的電源和測量電路。這種設計使得我們可以實現長距離的埠到埠同步，進行向量S參數的測量（例如安立知在ME7869A的Phaselync這種功能）。這種測量方法可以更準確地評估設備的性能，而無需擔心電纜長度與移動的影響。因此，這種解決方案對於精確測量VNA的參數具有重要的實際意義。

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2023.12月(第385期)