準確地對高頻器件的線性和非線性特征進行表征的需求以及目前電子產(chǎn)品設備中子系統(tǒng)集成程度不斷提高的發(fā)展趨勢正在改變著對RF和微波器件進行的測試方式。本文將詳細介紹怎樣通過在矢量網(wǎng)絡分析儀內部用兩個信號源以及增加測試系統(tǒng)的測試端口數(shù)量，來使新一代矢量網(wǎng)絡分析儀更加適應現(xiàn)代應用的需求。

精確的線性和非線性測量結果是保證系統(tǒng)仿真準確性的關鍵

準確地得到射頻(RF)元器件的幅度和相位性能的測試結果對現(xiàn)代無線通信和航空/國防系統(tǒng)來說至關重要。在設計階段，系統(tǒng)仿真要求準確的元器件底層數(shù)據(jù)，以保證最終系統(tǒng)能工作在所設計的參數(shù)范圍內。在生產(chǎn)中，準確測量可以保證每個元器件能夠滿足所公布的技術規(guī)范。在構成RF系統(tǒng)的基本部件中，濾波器、放大器、混頻器、天線、隔離器和傳輸線等都是需要經(jīng)常進行測試的元器件。

對于RF元器件來說，使用最廣泛的測量參數(shù)是散射參數(shù)，簡稱為S參數(shù)。這些參數(shù)表征了RF元器件在正向和后向傳輸信號的過程中所表現(xiàn)的反射和傳輸特性(包含幅度和相位的復數(shù)信息)。用S參數(shù)全面描述RF元器件的線性行為對全面的系統(tǒng)仿真來說是必不可少的，但這還是不夠的。因為一旦偏離理想的線性性能，例如幅頻響應特性的不平坦、相頻響應特性的非線性化等，都會嚴重影響系統(tǒng)性能。

RF元器件的非線性性能也會影響系統(tǒng)性能。例如，對于一個放大器而言，如果驅動的功率電平超出線性范圍，就會引起增益壓縮、調幅到調相(AM-PM)的轉換和互調失真(IMD)。測量元器件的這些指標也很重要。

最常用的對RF元器件的特性進行測量的儀器是矢量網(wǎng)絡分析儀(VNA)，這里所說的“網(wǎng)絡”指的是電子電路概念上的網(wǎng)絡，而不是計算機網(wǎng)絡。傳統(tǒng)上，VNA使用一個作為激勵的RF信號源，并采用多路測量接收機來測量正反兩個方向上的入射、反射和傳輸信號。傳統(tǒng)VNA有兩個測試端口，因為早期的大多數(shù)器件只有一個或兩個端口。為了對多端口器件進行測量，就需要在被測器件(DUT)的各個端口之間多次變換測試電纜和端接負載，直到完成對所有端口的測量。本文將介紹一種更好的方案來代替這種測量方式。

VNA可以利用固定功率的掃頻方式來測量S參數(shù)；也可以用固定頻率的功率掃描方式來測量放大器的增益壓縮。通過這種方式，來量化元器件的線性性能和一些簡單的非線性性能?，F(xiàn)在，新型VNA的內部設置有兩個內置RF信號源，可以對IMD進行測量，而以前這主要通過兩個外接的信號源和一個頻譜分析儀來完成?；赩NA的測試方法使得在測試過程中對儀表的設置更加簡單、測量時間更短、準確性更高。這類儀器的一個典型代表就是安捷??司新推出的有兩個內置信號源的13.5GHz N5230A PNA-L網(wǎng)絡分析儀，該儀器的選件為146。

多端口測量日益得到普遍的應用

現(xiàn)在，RF系統(tǒng)所使用的許多器件都有三、四個端口，多至七、八個端口的器件也變得越來越常見。導致器件端口數(shù)量提高的原因有兩個：一個是平衡元器件的廣泛使用，另一個是子組件的集成程度不斷提高，如當前手機中使用的前端模塊。

在降低對外部電磁干擾的易受度及減少對其他系統(tǒng)的電磁干擾方面，平衡電路具有相當大的優(yōu)勢。平衡元器件可以采用有3個RF端口的雙端到單端口器件的形式，也可以采用有4個RF端口的雙端到雙端的形式。4端口VNA現(xiàn)在十分常見，對于工作頻率在67GHz以下的任何平衡器件，安捷倫的4端口VNA都可以非常方便地進行測量。這些VNA能夠測量平衡器件的差模和共模響應及模式轉換性能。

集成程度不斷提高是器件的端口數(shù)量不斷增加的主要因素。在移動電話行業(yè)中，手機和基站中都可以看到這種發(fā)展趨勢。多頻手機可以在多個頻段上工作，可能還包括非電話功能，如GPS或Wi-Fi，這些手機通常都使用4端口模塊，其中包括一個或兩個天線輸入端口、多路開關、雙工器、濾波器和放大器，所有這些器件都集成到一個基片上。在基站方，雙工器和低噪聲放大器通常集成到有多個RF端口的合路器/分路器中。

在測量此類器件時，由于現(xiàn)在業(yè)內普遍要求對帶外抑制性能也要進行測量，導致測試頻率上限通常遠遠高于設計的工作頻段。例如，對于工作頻率低于2GHz的移動電話進行測試時，最高測試頻率竟高達12.5GHz，只有這樣，才能測得這些元器件是否會對其它頻段的設備引起干擾。