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1 概述
在微波探測(cè)系統(tǒng)中，通常天線都是系統(tǒng)自動(dòng)控制環(huán)路的閉環(huán)點(diǎn)。天線作為一個(gè)收/發(fā)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣，將直接影響到全系統(tǒng)的檢測(cè)能力和探測(cè)精度。
本文只探討網(wǎng)絡(luò)分析儀在天線S參數(shù)測(cè)試方面的應(yīng)用情況。
2 天線S參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)分析儀是用來(lái)刻劃有源和無(wú)源器件各種特性的，這些器件可以是單端口的，也可以是雙端口或多端口的。網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測(cè)量每個(gè)端口的輸入特性及一個(gè)端口到另一個(gè)端口的傳輸特性。
網(wǎng)絡(luò)分析儀，不管是標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀還是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，測(cè)量電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時(shí)都依賴(lài)二極管檢波技術(shù)(寬帶)或超外差接收技術(shù)(窄帶)。窄帶檢測(cè)適合于相位測(cè)量和*估頻率抑制器件如濾波器等。寬帶檢測(cè)更適合于測(cè)量頻率轉(zhuǎn)換器件如調(diào)諧器等的特性，特別是那些具有內(nèi)部本振的器件。
相對(duì)于二極管檢波，利用調(diào)諧接收機(jī)可以提供測(cè)量時(shí)的高接收靈敏度和寬動(dòng)態(tài)范圍，同時(shí)具有較好的諧波和寄生信號(hào)的抑制功能。但帶寬只有幾KHz的數(shù)量級(jí)。
本文應(yīng)用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀兩種設(shè)備，分別設(shè)計(jì)了兩種天線S參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)。
2.1 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是功能最強(qiáng)大的一種網(wǎng)絡(luò)分析儀，可以測(cè)量的頻率范圍為：5Hz-110GHz。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測(cè)量電網(wǎng)絡(luò)完整的幅值特性和相位特性，包括：S-參數(shù)的幅值和相位、駐波比(SWR)、插入損耗、衰減、群延遲、回波損耗、反射系數(shù)和增益壓縮。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀一般由合成掃頻信號(hào)源、兩個(gè)測(cè)試端口(含信號(hào)分離部件)、多通道、相位相干、高接收靈敏度的調(diào)諧接收機(jī)組成。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一種高集成度的測(cè)量?jī)x器，所需的外部配置較少，主要是各種校準(zhǔn)器，包括開(kāi)路器、短路器、匹配負(fù)載、轉(zhuǎn)接電纜以及連接被測(cè)件所需的轉(zhuǎn)換裝置。
安立公司生產(chǎn)的37300系列微波一體化矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀將合成掃頻信號(hào)源、鎖相接收機(jī)和S參數(shù)測(cè)試裝置有機(jī)地結(jié)合在一臺(tái)儀器中，具有兩個(gè)測(cè)試端口、四個(gè)接收通道。不僅可以快速、精確地測(cè)量被測(cè)件S參數(shù)的幅度、相位和群延遲特性，還可測(cè)量微波器件的絕對(duì)輸出功率。
2.1.1 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的組成
該測(cè)試系統(tǒng)由一臺(tái)37347D矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及其相關(guān)的校準(zhǔn)組件構(gòu)成。主要包括：
a) 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 37347D
b) 校準(zhǔn)箱 3650
開(kāi)路器
短路器
3.5mm同軸校準(zhǔn)件
2cm波導(dǎo)校準(zhǔn)件
c) 時(shí)域功能 3700/A
d)下擴(kuò)頻 SM6164
e) 穩(wěn)相電纜： 3671a50-1
f) 各種轉(zhuǎn)換器\
g) 測(cè)試中必須的非標(biāo)零件
過(guò)渡波導(dǎo)
波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器
專(zhuān)用波導(dǎo)負(fù)載Ⅰ
專(zhuān)用波導(dǎo)負(fù)載Ⅱ
專(zhuān)用波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換Ⅰ
專(zhuān)用波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換Ⅱ
h) 產(chǎn)品支架
i) 吸波材料及支架
j) 打印機(jī)。
2.1.2 測(cè)試系統(tǒng)組成見(jiàn)圖1
測(cè)試系統(tǒng)中包含了部分非標(biāo)器件作為測(cè)量輔助設(shè)備，其作用是完成各非標(biāo)準(zhǔn)接口被測(cè)件非標(biāo)準(zhǔn)接口到標(biāo)準(zhǔn)接口的轉(zhuǎn)換，從而滿足與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試接口的連接。此外，還必須配置各種夾具及固定件等。為滿足天線的開(kāi)場(chǎng)測(cè)試要求，必須配置吸波材料板和支架。
圖1 矢網(wǎng)系統(tǒng)的原理框圖
2.2 標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一種性能價(jià)格比很高的網(wǎng)絡(luò)分析儀，通常用于生產(chǎn)線上檢測(cè)被測(cè)件的外部特性。標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀只能測(cè)量S參數(shù)的幅值，相應(yīng)的參數(shù)包括：傳輸增益(傳輸損耗)、回波損耗、駐波比(SWR)等。不同于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀沒(méi)有集成信號(hào)分離部件，所以標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀需要外配信號(hào)分離部件，如：功率分配器、方向耦合器、方向電橋。標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀也沒(méi)有類(lèi)似矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的超外差調(diào)諧接收機(jī)，而是利用外部的二極管檢波方式。所以標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀需要外配檢波器。完整的測(cè)量系統(tǒng)還應(yīng)包括校準(zhǔn)件、連接電纜、衰減器、轉(zhuǎn)接器和連接被測(cè)件的各種轉(zhuǎn)換裝置。
安立公司生產(chǎn)的54147A標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀由內(nèi)部掃頻合成源、兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量通道A和B、一個(gè)參考通道R組成(用于比值測(cè)量)�？梢詼y(cè)量被測(cè)件的傳輸增益(傳輸損耗)、回波損耗、駐波比(SWR)、群延遲、輸出功率等。
2.2.1 標(biāo)網(wǎng)分系統(tǒng)的組成
a) 合成掃頻信號(hào)源 MG3692A;
b) 標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀 54147A;
c) 微波精密檢波器 560-7S50B;
d) 同軸功率分配器 K240B;
e) 波導(dǎo)高方向性定向耦合器 HD-180WC3/20;
f) 波導(dǎo)型環(huán)行器 HD-180CIC1/2;
g) SWR自動(dòng)測(cè)試器 560-98SF50-1 ;
h) 源電纜 NS120MF-6;
j) 電纜組件 85022At;
k) 3dB衰減器 41KB-3;
m) 各種校準(zhǔn)器
同軸短路/開(kāi)路器 HD-180OSSJJ，
同軸負(fù)載 HD-CL1.15SJ 、HD-CL1.05SJ，
同軸精密負(fù)載 28SF50，
波導(dǎo)短路器 HD-180WS，
波導(dǎo)匹配負(fù)載 HD-180WL1.03 ;
