基于网络分析仪提高低噪声放大器（LNA）的测量精度

       前向测量时，B为测试接收机，A为反射接收机，R1为参考接收机；反向测量时，A为测试接收机，B为反射接收机，R2为参考接收机。两个35dB衰减器为接收机衰减器，用来避免大功率使接收机压缩；两个65dB衰减器为前向和反向源衰减器，改变端口输出功率范围。对应每个端口在后面板都有一个Bias-T直流偏指输入口，对放大器提供直流信号。

　　四个S参数定义如下：

　　前向：S11=A/R1，S21=B/R1      反向：S22=B/R2，S12=A/R2

　　4.传统校准与测试

　　假设低噪声放大器的输入电平要求为-60dBm, 反向隔离度为40dB，工作

　　一般情况下，工程师设置网络分析仪：起始频率为1.8 GHz,终止频率为2.0 GHz,功率为-60 dBm,中频带宽为10kHz。完成设置后，按图5所示连接电子校准件（也可以使用机械校准件）进行双端口校准。然后按图6所示连接放大器，进行测量，测试结果如图7所示。可以看出，测试结果抖动非常大，出现了毛刺，这是实际应用中所不能接受的。

 
图7  优化前测量结果

　　5.对传统测试中存在问题的分析及解决方案

　　1)校准功率电平比较低

　　校准是获取高精度测量结果的先决条件，如果校准精度差，绝对不可能得到比较高的测量精度，因此必须尽可能提高校准的精度。上面谈到校准本身也是一种测量过程，即用标准校准件测量网络分析仪自身系统误差。

　　安捷伦PNA-X内部信号源的功率范围从-30dBm到+13dBm或更高（最大功率输出取决于频段），由于PNA-X有65dB的源衰减器，因此功率电平最低可以到-95dBm。如果手动设置衰减器为30dB, PNA-X源的输出功率范围为从-60dBm到-17dBm。

　　使用网络分析仪非常重要的一点，如果网络分析仪衰减器不变，校准后，改变功率大小，基本上不影响测量精度。因此校准时，功率可以设置为-20dBm而不是-60dBm,这样可以提高校准精度。校准完成后，把功率设置为-60dBm,以便于满足LNA的测试条件。

　　完成双端口校准后，直通连接。功率为-60dBm与-20dBm的校准误差对比如图8所示。

 图8 功率不同时校准误差对比

　　2)PNA-X端口2输出功率较低

　　PNA-X缺省模式下，端口1与端口2功率为耦合状态，因此端口2的输出功率也为-60dBm。由于校准为2端口校准，即使屏幕上不测试S12隔离度，网络分析仪后台也在测量S12，因为根据图3的公式或简化公式，放大器S21a需要S12m。网络分析仪在测试S12m时，由于端口2输出电平为-60dBm和隔离为40dB，到达端口1的功率为-100dBm,再经过端口1定向耦合器的15dB衰减的耦合壁到达A接收机的功率为-115dBm。-115dBm接近接收机的低噪，因此S12m的测量精度非常差，从而导致四个实际S参数的测试精度非常差。

　　网络分析仪的两个端口功率可以设置为非耦合状态，也就是端口2的功率可以与端口1的功率设置不一样。我们可以设置端口1输出功率-60dBm,端口2输出功率0dBm，这样可以保证S12m的测量精度, 从而使得4个S参数测量精度大大提高。

上一页  [1] [2] [3] 下一页