是德E5071C矢量网络分析仪助力谐波失真测量方案

一、测量示例

       E5071C ENA矢量网络分析仪进行一个多端口测量的示例。本例以蜂窝手机中常用的矢量多端口开关作为被测件，要求对所有路径执行S参数测量，并对被测件发射路径执行谐波失真测量。为了通过单一连接执行这些测量,使用外部EM开关。

       图1和2显示了测量的基本配置示例。因为两种配置的重点都是对设备上的多个端口进行双端口测量，所以可能需要额外的EM开关以构成完整的测量设置。图6显示了对被测件施加低功率信号时的s参数测量，而图7显示了对被测件施加高功率信号时的谐波失真测量。通过改变EM开关端口，可以在这两种测量中进行选择。

图1.低功率测量(S 参数测量)配置示例

图2.高功率测量(谐波测量)配置示例

       由于被测件通常与功率放大器连接来执行蜂窝手机中的发射操作，所以该器件的失真测量通常是在高输入功率电平的条件下进行的，因此需要使用一个外部升压放大器来获得高功率电平(超过网络分析仪的大输出功率电平)。在升压放大器的后面插入一个隔离器，以改善由于放大器的S22特征不佳导致的失配。对于谐波性能测量，需要置入一个低通滤波器(LPF) 来清除放大器或网络分析仪的信号源所生成的多余谐波。这时需要用一个高通滤波器(HPF) 来抑制接收机路径上的基本频率，以便大限度地提高使用网络分析仪的接收机进行测量时的信噪比(S/N)。 Agilent EM开关由于具有保证的0.03 dB的插入损耗可重复性，可以确保精度并减少校准次数，所以非常适合此类应用。优异的隔离性(>60dB)也是大限度提高测量精度和改善系统动态范围的重要因素。

二、谐波测量过程

       本节将详细说明使用ENA进行谐波失真测量的过程。信号从ENA的端口1传送到2端口被测件,接着从被测件的输出端传送到ENA的端口2,就可以在基本频率.上进行测量;如果是传送到ENA的端口3,就可以在谐波频率上进行测量。当被测件上的端口增加时,E5091A多端口测试仪可以发挥重要作用。

必要的步骤包括:

1参数设置

2接收机校准

3信号源功率校准

4测量

（1）参数设置

(1-1)测量参数设置

        应正确选择所有必要的测量参数,例如频率、点数和IFBW。在这个测量示例中，ENA信号源端口发送的基本信号的测量频率范围为800MHz至1GHz?；酒德实牟饬吭贓NA的通道1.上执行，而二次谐波激励的测量在通道2上进行。

       设置起始频率和终止频率

       [Start] > [Start] (800 MHz)

       [Stop]> [Stop] (1 GHz)

      显示屏.上用于测量的两个通道

       [Display] > [Allocate Channels]> [x2]

       [Meas]> [Absolute]> [B (1)](针对通道1)

       [Meas]> [Absolute]> [C (1)] (针对通道2)

(1-2)激活频偏模式(FOM)

       通过激活FOM,您可以在不同频率下调谐ENA的信号源和接收机;还可以在ENA的接收机上获得被测件中生成的谐波激励。要激活这个功能，需要有用于ENA的选件E5071C-008或升级产品E5003A。

       针对通道1和2激活FOM

       [Sweep Setup] > [Frequency Offset]> [Frequency Offset] (激活)

       针对通道2调谐信号源(端口1)和接收机(端口3).上的谐波频率

       [Sweep Setup]> [Frequency Offset]> [Port 1]> [Multiplier] (2)>[Port 3]> [Multiplier] (2)

       针对信号源(端口1)和接收机端口(端口2)， 将通道1的频率范围设置为800 MH至1 GHz;针对这两个端口(端口1和端口3),将通道2的频率范围设置为1.6 GHz至2 GHz。根据所需的谐波激励，选择乘法器的一个整数。

（2）接收机校准

       可以使用接收机校准对ENA上的接收机端口的功率电平进行校准。通过校准，除去接收机路径上的插入损耗效应，ENA屏幕在校准面

板上显示功率电平值。

       接收机校准是在选定信号源端口的频率范围内执行。因此对于谐波测量，信号源端口的频率范围应与接收机端口的相同。

       建议在进行接收机校准之前先执行功率校准，以便获得更精确的输入信号功率电平。

(2-1)功率校准

       在通道1和2.上设置ENA的功率电平。

       [Sweep Setup] > [Power] > [Power] (dBm)

注:接收机校准的输入功率电平不得超过ENA的大输出功率电平。

       对通道1和2进行功率校准。ENA和功率计通过USB/GPIB接口(例如，Agilent 82357B)相连。(图3)

       [Cal] > [Power Calibration] > [Take Cal Sweep]

图3.功率校准(用于接收机校准)

(2-2)接收机校准

       连接信号源与接收机路径，然后执行接收机校准。(图4)

       通道1:

       [Cal]> [Receiver Calibration] > [Select Port] (2)

              > [Source Port] (1)

              > [Take Cal Sweep]

      通道2:

      [Cal] > [Receiver Calibration] > [Select Port] (3)

              > [Source Port] (1)

              > [Take Cal Sweep]

                    图4.接收机校准

（3）信号源功率校准

(3-1)降低ENA的功率电平对于使用升压放大器的高功率测量,必须将ENA信号源端口的输出功率电平设置在一个适当的值，以使接收机端口的输入信号不会导致ENA出现硬件故障。注: ENA测试端口的大损坏电平通常为+26 dBm,E5091A测试端口的大损坏电平通常为+20 dBm。

       通道1和2:

       [Sweep Setup] > [Power] > [Power] (dBm)

(3-2)设置信号源端口的频率

        在基本频率范围内设置通道2的信号源端口(端口 1)的频率。

        通道2:

       [Sweep Setup] > [Frequency Offset] > [Port 1] > [Multiplier] (1)

       现在，对于基本信号,两个通道中的信号源端口(端口1)的频率范围为800MHz至1GH。调谐端口2的频率以进行基本测量(800MHz至1 GHz),同时调谐端口3的频率以进行谐波测量(1.6 GHz至2 GHz)。

(3-3)在高功率电平,上的功率校准

        图5显示了使用外部放大器进行高功率校准的配置。通过连接到ENA上的功率计和传感器，将被测件的输入功率电平调整到预定值。

图5.使用高功率信号进行功率校准

       通过在损耗补偿表中输入适当的值，可以补偿信号源路径上的插入损耗或增益(图11)。例如在高功率测量中，当把ENA的输出功率电平设置为0 dBm并在补偿表中加入一个负值(例如-32 dB)时，功率传感器的校准面板.上的功率电平在整个频率范围内会调整为+32dBm。

图6.用于功率校准的损耗补偿表

（4）测量

         图7显示了测量结果。通道1.上显示被测件输出的基本信号的频率相关性，通道2.上显示被测件的二次谐波激励。

图7.谐波失真测量结果

三、总结

       本应用指南说明了如何使用包括外部机电开关的E5071C ENA网络分析仪来扩展多端口网络分析解决方案的潜力，执行高功率和低功率信号测量。安捷伦使用自己的开关和11713B/C开关驱动器构成了各种开关解决方案，用户应根据系统的特殊性能需求选择适合的开关。

       在现今的制造环境中,降低测试成本和优化成品率都是极其重要的。安捷伦拥有广泛的测试仪器、优质的射频和微波测试附件组合，可满足当前测试和测量领域中的迫切需求。

四、推荐的仪器和附件

E5071C ENA矢量网络分析仪，9 kHz至8.5 GHz .

E5091A多端口测试仪

87104A/B多端口同轴开关，直流至4/20 GHz，SP4T

L7104A/B多端口同轴开关，直流至4/20 GHz，SP4T

N1810TL同轴开关，直流至2/4/20/26.5 GHz，SPDT