步進衰減器讓矢網(wǎng)成為更好的矢網(wǎng)

VNA有很多性能指標，包括：

頻率范圍：決定可測的頻率范圍

頻率分辨率：儀器可輸出的最小頻率步進，限制了所有測量的精度

測量準確度：底線，與幅度和相位的測量不確定性相關(guān)

輸出功率范圍：測試端口處的輸出功率。有的DUT對不同的輸入功率，響應(yīng)不一樣。這些DUT被設(shè)計為在輸入功率范圍內(nèi)或以特定輸入功率運行。

功率分辨率：輸出功率可調(diào)的步進；更好的功率分辨率允許更準確的輸出功率設(shè)置。

輸出端口的諧波失真和非諧波雜散：測試端口出現(xiàn)的不需要的雜散信號。低失真可以提供更準確的結(jié)果，尤其是在測量 DUT 失真或諧波時。

測量速度：每個點的測量速度；當 VNA 激勵設(shè)置導(dǎo)致掃描時間較長時，會對總周期時間產(chǎn)生很大影響。

而步進衰減器的存在，則使得矢網(wǎng)在輸出功率范圍這一指標上表現(xiàn)優(yōu)異，使得矢網(wǎng)成為更好的矢網(wǎng)。

許多現(xiàn)代矢網(wǎng)，都會在參考耦合器和測試耦合器之間，增加一個步進衰減器。

因為VNA中步進衰減器的存在，可以：

(1) 可以實現(xiàn)更大的功率輸出范圍。因為純ALC電路可提供的輸出功率范圍有限，步進衰減器使得源功率可以設(shè)置成更大的范圍。

(2) 衰減器減小了功率源匹配和比率源匹配之間的差異，從而改善輸出端口匹配。

在一般情況下，功率源匹配(power source match)和比率源匹配(ratio source match)是兩個不同的參量，而功率源匹配在常規(guī)校準的過程中，是不被表征的；比率源匹配可以在校準過程中確定。

步進衰減器把這兩個值的差異減小了衰減器衰減值的2倍。降低兩者的差異后，則可以根據(jù)比率源匹配計算源功率的誤差，這時作為正常校準過程中的一部分執(zhí)行的。

(3) 有助于在測試端口生成低噪聲信號。步進衰減器放置在參考耦合器和測試耦合器之間，另一個有吸引力的好處是與信號的噪聲水平有關(guān)。即使在測試端口需要小信號時，衰減器也允許參考通道中的大信號，這將有助于在測試端口生成低噪聲信號。

(4) 校準狀態(tài)可以在改變衰減器值的前后，基本保持有效。

步進衰減器的插損，可以很好的被補償，但是它對匹配的影響，確是無法補償?shù)摹?/p>

當步進衰減器具有一定的衰減值時，源匹配和負載匹配特性，主要由衰減器的匹配決定，而且這種情況下的匹配通常非常好。

因此，在測試過程中，如果不要求輸出最大端口功率的話，最好使用一些步進衰減器值。

因為當衰減值值大于0dB時，原始匹配通常會更好。因此，在設(shè)置一定的衰減值的情況下，進行校準，當衰減器切換到一個不同的非零值時，對校準測量的影響較小，也就是說，改變衰減器的值，對校準狀態(tài)影響不大。

但是一些老的VNA，沒有對標稱衰減器值的變化進行補償，所以，不允許在校準后，更改衰減器的值。通常來說，更改步進衰減器的值，會改變相應(yīng)端口上，所有的原始誤差項。而在這些VNA中，誤差校正通常會因為步進衰減值的變化而關(guān)閉。所以，在這些矢網(wǎng)中，改變衰減器的值，會破壞原先的校準狀態(tài)。

VNA內(nèi)部對衰減值是怎么處理的？

在大多數(shù)VNA中，標稱的衰減值是已知的，參考接收機會針對衰減器值的變化有所補償。而且，ALC電路也會起作用，所以，改變衰減器的值，只會導(dǎo)致測試端口輸出功率值的輕微變化。標稱衰減值通常在實際衰減值的0.25~0.5dB范圍內(nèi)。

也就是說，當改變矢網(wǎng)的VNA設(shè)置時，矢網(wǎng)內(nèi)部的一系列操作，保證從端口處看到的輸出功率基本保持不變。假設(shè)衰減器的衰減量從10dB增加到15dB，那么內(nèi)部源的功率也會增加一定的值，比如也增加5dB。參考接收機位于步進衰減器之前，所以該接收機看到的信號也增加5dB。但是，由于希望參考接收機功率顯示與端口功率相同，所以其讀數(shù)也需要降低一個值，比如降低5dB。

參考資料：

https://coppermountaintech.com/what-makes-a-good-vna/

Joel P. Dunsmore HANDBOOK OF MICROWAVE COMPONENT MEASUREMENTS WITH ADVANCED VNA TECHNIQUES