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2020年03月11日 | 第一台PXI矢量网络分析仪 可实现多个RF元件的并行测试
2020-03-11 来源：elecfans
NI公司在2002年推出其第一台RF矢量信号分析仪（VSA）之后，一直致力于为客户提供快速、灵活、精确的PXI仪器，而且其成本仅是传统箱型仪器的几分之一。今年，NI的PXI RF系列产品又增添了一个新成员，NI PXIe-5630矢量网络分析仪（VNA）。如图1所示，NI PXIe-5630是6GHz的双通道VNA，支持传输和反射（T/R）系数的矢量测量，也就是正向S参数S11和S21。全新的VNA具有10MHz到6GHz的频率范围，超过110dB的宽动态范围，不超过400μs/点（扫描3201个点）的扫描时间，是进行自动化设计验证和生产测试的理想工具。而且，NI PXIe-5630 VNA的架构灵活，体积小巧，可以方便地添加到设计验证和生产线测试系统中，这是体积大、成本高的传统VNA所无法比拟的。PXI平台的优势，结合灵活的、经过多核处理优化的LabVIEW API，可以方便地实现多个RF元件的并行测试。
图1. 业内第一台PXI VNA，6GHz的NI PXIe-5630
描述RF元件特性需要特殊的仪器
为了获得更高的无线数据传输速率，而且不增加功耗或占用频宽，就需要特别注意RF元件的设计、特性和终端测试。复杂的调制电路严重依赖于对RF信号振幅和相位细微变化的成功检测，这使得信号链中的每个元件从基频到RF都要满足严格的要求。
VNA最常用的功能之一就是量化两个元件的阻抗不匹配。每次RF信号离开一个元件进入另一个元件时，信号的一部分都会被反射回来。就像你透过窗户往外看，大部分光透过窗户，使得外面的人可以看到你，但你也可以在窗户里看到自己的影像，这是因为光的一部分被反射了回来。在RF系统中，这种反射转换为能量损失，从而导致更高的功耗、不必要的热和失真。
为了完整描述信号经过被测设备（DUT）的通路，必须对以下3个信号进行测量：入射信号、反射信号和传输信号。图2说明了VNA的基本设计，正是这种设计使得VNA可以进行精确的测量。信号发生器连接到DUT的端口1。定向耦合器使得接收机R只测量参考信号或入射信号，接收机A只测量反射信号，而接收机B则测量传输信号，从而实现常用的VNA测量，包括插入损耗、回波损耗、电压驻波比（VSWR）和群延迟。
图2. VNA的特殊设计使高精度的RF测量成为可能
选择合适的工具进行测量
单一的RF仪器无法完整描述无线系统的特性。无线设备包括线性和非线性元件，只有知道每个元件的特性才能理解其对整个系统性能的影响。线性元件，或者工作在线性范围的元件，不会在RF信号中引入多余的频率成分。尽管线性元件会影响振幅和相位，但在其输入端引入的频率成分在输出时频率不变。典型的线性元件是滤波器和传输线。非线性元件则正相反，它会改变信号的频率特性。即使输入信号是单频的，经过非线性设备后，输出信号也可能包含谐波失真或其它畸变。常见的具有非线性特性的元件是功率放大器和混频器。
矢量信号分析仪（VSA）和矢量信号发生器（VSG），比如NI PXIe-5663和NI PXIe -5673E，可以很好地实现非线性测量，比如计算放大器的1dB压缩点或找到混频器中无用谐波。然而，对于线性测量，比如滤波器的传输和反射系数，或者在指定的频率范围内精确描述相位和振幅特性，VNA则是更合适的选择，比如NI PXIe-5630。表1显示了进行常见的线性和非线性测量所推荐的PXI RF仪器。
表1. 为常见的线性和非线性RF测量选择合适的PXI RF仪器
LabVIEW和PXI实现并行且灵活的VNA测试
NI PXIe-5630 VNA的小型化使其具有令人印象深刻的价值和灵活性。它功能齐全，包括自动化精确校准、全矢量分析和参考面扩展，为验证和生产操作提供理想的矢量网络分析解决方案，而传统的台式VNA则需要更高的成本和更大的空间。灵活的LabVIEW API可以帮助您实现真正的并行测试，只使用一个控制器和多个VNA相连就可以实现多点测试操作。而且，有了开放的PXI平台，您可以将其它RF或混合信号I/O仪器无缝地整合到测试系统中。
史海拾趣
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