矢量網絡分析儀測量阻抗須知

發布時間：2020-12-29                1499

矢量網絡分析儀可以測阻抗，Z參數。但是在指標手冊中，很少有標注阻抗測量范圍的。如何判斷網絡分析儀的阻抗測量范圍呢？

看到一條傳輸線Z11測試結果，你能知道它的特性阻抗嗎？

測一個開路器OPEN的Z11，從幾?到幾k?的曲線是什么情況？

阻抗測量范圍

反射系數 Γ=(z-1)/(z+1)，其中歸一化阻抗 z=Z/Z0

阻抗測量范圍是在短路和開路之間，對應反射系數Γ在{-1，1}之間。反射系數Γ對應單端口反射散射參數S11。通常，矢量網絡分析儀的指標手冊中，規定了反射測試準確度，例如R&S ZVA：當反射系數接近1時，反射測量不確定度<0.015。

假設反射不確定度范圍±0.02，對應反射系數范圍{-(1-0.02)，(1-0.02)}之間。

Z=(1+Γ)/(1-Γ) *Z0

Z_max = (1+0.98)/(1-0.98)*50 = 4950?

Z_min = (1-0.98)/(1+0.98)*50 = 0.5?

射頻阻抗分析

射頻阻抗Z=R+jX，其幅度和相位隨頻率變化而周期性變化。以下實例，分析一段傳輸線+電阻的Z11阻抗特性。

根據電長度不同，Z11參數頻響周期性變化，此周期對應端口輸入電長度2倍。

例1：電長度100mm的5k?負載Z11分析

①傳輸線電長度 Le = 100mm；

②傳輸線阻抗 Zt = 50?；

③負載電阻 R = 5k?；

答：Z11仿真結果1.5GHz周期變化。

①阻抗相位過零點頻率：fc = C0/(2×Le) = 1.5GHz

②最大值 Z11c = R = 5k?

③最小值 Z11p  = R × （Zt/R)^2 =  0.5?

例2：電長度100mm的50?負載Z11分析

答：當R= 5k?電阻更換為R=50?時，Z11=50?。

例3A：電長度100mm的75?傳輸線+50?負載Z11分析

答：當R=50?，Zt = 75?時

①阻抗相位過零點頻率：fc = C0/(2×Le) = 1.5GHz

②峰值 Z11p = R × （Zt/R)^2 = 112.5?

③最小值 Z11c = R = 50?

例3B：假設通過上圖結果，求取傳輸線特性阻抗

答：傳輸線 Z11t = R × SQRT(Z11p/R) = 75?

例4：電長度100mm的75?傳輸線+75?負載Z11分析

答：當R=75?，Zt = 75?時

①阻抗相位過零點頻率：fc = C0/(2×Le) = 1.5GHz

②Z11 = R = 75?

矢量網絡分析儀阻抗測量范圍0.5~4950?。

RF阻抗隨頻率周期性變化：

<1>阻抗相位過零點頻率

<2>當阻抗匹配 Zt = R 時，

Z11 = R

<3>n?fc阻抗相位過零點是純電阻

<4>n?fc/2阻抗相位±90°頻率對應阻抗

<5>C0 = 3×10^8

<6>傳輸線末端負載阻抗 ZL

<7傳輸線阻抗Zt>

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