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关于天线分析仪抗干扰能力和校准结果的两个误区

1、不少朋友执意认为,天分必须发射功率大才准确,否则电磁干扰会让驻波读数虚大

事实:只有古老的宽带检波方案的天分才会遇到这个问题。现代天分都是变频(或取样变频)以后经中频滤波,窄带检波的。外部干扰如果极大,可能阻塞第一混频器,导致驻波虚小。同频强干扰会表现为毛刺,并不影响对整体驻波状况的测量,除非发生中频馈通。因此,发射功率只要不是很小(例如:小于1微瓦),与抗干扰能力没有必然关系。抗干扰能力其实主要取决于第一混频器的压缩点和中频滤波器的选择性,当然,还有整个通道的动态范围,这与衡量超外差接收机的方法一致。

为了避免干扰别人,输出功率最好小一些。根据某些国家的法规,功率不能高于10dBm,或3dBm。

下图是目前主流天线分析仪的信号框图。红色线条是干扰窜入的路径,紫色文字是应该采用的应对办法。在噪声允许的前提下,还可以增大混频器前的衰减来提升抗干扰能力。

1563049253621.jpg

2、不少朋友坚持认为,天分经校准以后,阻抗点应该位于史密斯图的正左面或正右侧中心点。

事实:同轴连接器都有关于界面的规范。对于N型母连接器来说,界面是外导体内侧的一圈台阶,而不是芯针的结合面。对于N型公头来说,界面位于屏蔽环(不是外螺套)顶部。对于SMA连接器来说,界面位于外导体的分界面,即:公连接器在外导体(不是螺套)的顶部,母连接器在外导体内侧的台阶。
没有哪个接插件是以芯针的结合面为界面的(除了平面型连接器芯针其实和外导体共面)。
在进行相位校准时,是校准至连接器界面,而不是表面。由于常用接插件的界面并不在接插件的表面,所以开路/短路时,总会比校准到的位置“多”或“少”一些导体,导致其阻抗在史密斯图上的点,不在正左侧或者正右侧。如果在正左侧或者正右侧,说明校准错误。

附图:N型连接器界面

1563049253619.jpg

实际上,连接器还有边缘/终端电抗,使得校准后曲线偏离smith图左侧或右侧中心点的距离更大,加上界面位置造成的影响,最终频率越高偏差越大。对于N型连接器,校准后让端口悬空,在6GHz通常会偏至接近smith图下方的位置,并且不一定正好位于smith图的外圆上(悬空与接上连接器的分布参数是不同的)。SMA连接器等小型连接器或平面连接器的偏移情况会比N型连接器小。

有的资料认为校准后开短路呈现弧线是因为校准件有电气长度导致的,意思是把连接器界面以外的部分都算到校准件头上。就理解事物来说,这种说法当然更简洁,但逻辑不严密——它没法解释为啥拆掉校准件以后阻抗依然不在右侧中心点。为了严密起来,需要重申本文默认的开短路定义:直接悬空端口,是本文说的开路;直接把端口芯的末端和壳短接,是本文说的短路。如果连着校准件看开短路曲线,本文称为偏置开短路,校准件带来的“偏置”当然会使弧线更长。

如果要想强行地让校准后的开短路点位于smith图左右的中心点,可以在矢网的校准件设置菜单中,将所有参数设置为零。但是应当知道,这样校准是根本错误的,它的潜台词是连接器的界面在表面且没有边缘电抗,同时校准件是理想的,不是绝对的短路,就是绝对的开路。

[修改于 1 年前 - 2021-05-07 00:40:18]

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