2020年08月17日 | 一代经典之HP8753系列网络分析仪

今天的故事从一台战损级 Agilent 8753ES 说起。

笔者接触的第一款矢量网络分析仪就是 Agilent 8753 系列，当初的款型还比较早，都是挂 HP 的标（HP8753E/ES/ET 等等），因为 Agilent 最早还是 HP 惠普公司旗下的子公司，后来其电子测量事业部独立出来成立的 Agilent 公司，所以目前市场上还流通的 8753 系列网络分析仪绝大多数还是挂 Agilent 标的，相对较新一点（但仍有近 20 年的历史了）。再之后 Agilent 公司主要就开始做生命科学和化学分析这一块，而测试测量又独立成了一个新公司就是现在的 Keysight 是德科技。（如有错误烦请评论指出）。

最早接触 HP8753 的时候那会是用它来分析天线的制程不良品（主要是笔记本电脑内置天线），由于制程的问题会有一些焊点偏移，焊接不良或是线材 / 端子短路 / 开路之类的功能性不良品，需要工程人员进行分析。所以对网络分析仪的了解基本还处于表层，也仅仅是看个波形而已。逐渐的由于对产品及仪表的了解及操作越来越熟练，就开始慢慢摸索网络分析仪更多的功用及各项功能的实际意义。坦白讲，由于工厂环境所至，绝大多数的人基本都处于死记硬背的去按按键，而不知道为什么要去这样做。所以研究的过程是缓慢的，这也是经验的积累。

我常跟别人说，90 年代或是 2000 年左右买一台奔驰，白天黑夜的开，也开不到今天，早该坏了。可是当年出厂的 8753 系列 VNA 却一直战斗到今天，估计还能再服役个几年，不得不感慨当时产品的可靠性。

当年能买的起 HP8753 网络分析仪的也是很有钱的，不过话说当年如果用这钱去买套房该多好啊！所以说技术不值钱啊，呵呵哒~

那让我们再来回顾一下这款经典的网络分析仪。8753 系列 VNA 拥有两个测试端口，不同于现在的矢网，其安装的还是 APC-7 的接头，这种 7mm 的连接器的内导体没有插槽，但是在微微高于啮合面处有一个弹簧顶。当两个 7mm 连接器连接时，两个连接器的弹簧顶压合使得内导体之间可以很好的接触。在连接时要注意：应该只去拧一边的螺母。连接时一边的螺母可伸缩并在另一边的螺纹上来回移动。

现在这种 7mm 连接器还有在一些夹具上使用。由于其工作频率的限制，及操作并不方便，故现在矢网上已经看不到了。

早期的矢网由于 USB 还不流行，故都是内置 3.5 英寸软盘，所以对于如今需要大批量数据存储的需求来讲，也早该淘汰了。

操作的部分由于当时还没有触摸屏，故所有的操作都是通过实体按键。

相对于其它品牌的老款矢网，8753 的功能按键设计跟现代 ENA 系列矢网还是很相似的，并不像其它某品牌的某老款仪表功能按键设置比较反人类。所以接触过 8753 网络分析仪的人再去使用现代的 ENA 系列就会觉得轻车熟路。

接下来我们进行校准操作演示：

首先我们进行校准前的参数设置。通过按键板的【Start】和【Stop】按键来设置起始和终止频率，比如 30kHz~6GHz，设置完成屏幕的底部会显示。

接下来再设置需要校验的点数，如 1601 点。通过【Sweep Setup】菜单的【NUMBER of POINTS】按键来设置。

基本参数设置完就需要确认一下校准参数了，通过点击按键【Cal】选择【CAL KIT 7mm】选项可以去选择对应的校准件。

我就不选了，直接默认来做操作演示。

同时也可以在【MODIFY】-->【DEFINE STANDARD】

【MODIFY STD DEFINITION】里修改校准件参数。

当确认好以上这件基本参数设置后就可以直接开始校准了。

仪表支持：

-- 频率响应误差修正

-- 频率响应和隔离误差修正

-- 增强频率响应误差修正

-- 单端口反射误差修正

-- 全二端口误差修正

-- 功率校准

-- 适配器移除校准

-- 非同轴 TRL/LRM 校准

不同校准方式的目的和用途不同，需按实际待测物的形式及应用来对应选择校准方法。

所以基本上现代网络分析仪有的功能早期的 8753 全涵盖了，况且即便如今某些品牌的某些型号仪表都不支持 LRL 校准。首先选择你所需要的校准方式，比如说 S11 1-PORT 代表说是端口一的反射校准，如果是 S22 1-PORT 代表是端口二的反射校准，这个设置跟如今的 ENA 系列不太一样，ENA 是直接给出一年 1-PORT 的校准页面，让 User 去选择端口一或是端口二，其实只要能让使用者简单看懂就行。

比如说以单端口校准为例，点击【S11 1-PORT】进去然后就正常校准即可。

校准完我们可以通过按键板的【Format】键来修改格式，比如改成【SMITH CHART】来确认一下是否校准正常。

从 1G~6G 的阻抗几乎都落在了近 50 欧姆。

而且在 6GHz 时接上标准负载其驻波都有小数点后三个零。我还是加了一根 0.6m 长的电缆在校准，说明这台机器的指标还是很不错的。

接下来我们通过全两端口校准再看一下，在校准页面下选择【FULL 2-PORT】

然后选择【REFLECTION】反射校准

下图中上面对应的是端口一，下面对应的是端口二，在拧校准器时千万不要拧错。

每点完一个功能项，其底下就会显示一根横线，同时仪表会发出“滴”的一声，这样要以帮助 User 确认按项已经校准。然后将两根电缆对接进行传输校准。

点击【DO BOTH FWD + REV】

如果需要的话也可以做隔离校准，之前讲过隔离校准时端口接匹配负载。

基本的操作流程如下图所示：

哪怕今天再去回看 8753，感觉其功能还是很强大的，下面举例说明放大器的测量。比如放大器的标量参数：增益、增益平坦度、增益压缩、反向隔离度、回波损耗和增益对时间的漂移。此外还可以测量矢量参数，如线性相位偏移、群延时、复数阻抗和 AM 到 PM 转换，另外也可以进行大功率的测量。

测量谐波

仪表具有实时测量扫描到二次和三次谐波的功能，谐波以频率的函数给出。使用迹线数学运算，二次 / 三次谐波响应可以直接以 dBc 为单位显示出来。以下操作以 dBm 为单位显示基波和二次谐波的绝对功率。

1、按下【Chan1】-->【Meas】-->【INPUT PORT】-->【B】测量基频的功率，

2、按下【Chan2】-->【Meas】-->【INPUT PORT】-->【B】测量谐波频率的功率，

3、将起始频率设置为大于 16MHz 的值，

4、按下【Sweep Setup】选择【COUPLED CH OFF】，将通道退耦，以便在测量基频和谐波频率时可以分开扫描。

5、按下【Power】并选择【CHAN POWER(COUPLED)】,将通道功率耦合，以便保持两个通道的基频功率电平相同。

6、按下【Power】并设置两个通道的功率电平。

7、按下【Display】-->【DUAL】-->【QUAD SETUP】并选择【DUAL CHAN ON】

8、按下【Marker】并将标记定位到需要按的频率点。

9、按下【System】-->【HARMONIC MEAS】-->【SECOND】可以查看基波功率电平和谐波功率电平。

测试放大器的增益和反射隔离度

因为放大器在正向有较高的增益，在反向有较大的隔离度，所以增益（S21）将远大于反向隔离度（S12）。因此，为进行正向测量（S21）而加到放大器输入的功率应远小于进行反向测量（S12）而加到输出的功率。通过在正向使用小功率，可以避免放大器饱和。在反向应用较大的功率可避免噪声成为影响测量的重要因素，并且是衰减器或耦合器产生损耗的原因。放大器输出上的衰减器或耦合器用来降低到分析仪的输出功率。下面是实际操作步骤。

1、按下铵键板的【Sweep Setup】-->【COUPLED CH ON】通道耦合使通道 1 和通道 2 具有相同的频率范围和校准。

2、按下铵键板【Power】然后选择【PORT POWER (UNCOUPLED)】，取消端口功率耦合。这样就可在每个端口上应用不同的功率电平。比如说用于增益（S21）测量的端口 1 功率设置为 -25dBm，且于反向隔离度测量（S12）的功率设置为 0dBm。

3、按下【Chan 1】-->【Meas】-->【Trans:FWD S21(B/R)】-->【Power】设置端口一的功率电平。

4、按下【Chan 2】-->【Meas】-->【Trans:REV S12(A/R)】-->【Power】设置端口一的功率电平。

5、执行正常的校准，因为要测反向隔离所以要校隔离度。

6、按下【Display】-->【DUAL】-->【QUAD SETUP】并选择【DUAL CHAN ON】双通道同时显示测量结果。

再之后推出了 E5071 系列 ENA 矢量网络分析仪。

如今 8753 系列网络分析仪早已淘汰，是德科技也早已推出新款性能更加先进的 PNA 系列微波网络分析仪。它能应用在测量放大器、混频器和频率转换器等有源器件方面。它组合了两个内置的信号源、信号合路器、S 参数和噪声接收机、脉冲调制器和脉冲源、一整套便于用户灵活使用的开关以及射频接入点，为全面测量各种器件的线性和非线性特性奠定了坚实的基础，并且只需把被测器件 （DUT）与 PNA-X 进行一次连接，即可完成所有测量。

8753 系列网分虽然已经在逐步退出市场，但客观讲，由于它的品质及性能的可靠，仍有很大一批存货在市场上流通，特别是对于一些中小民营代工商而言，花个小几万元就能入手一台。只是需要你承担的风险就是仪表不能损坏，因为现在维修配件已经很难寻找。

好了，今天就到这儿，不足之处欢迎评论指出。