Векторний аналізатор кіл (VNA) вимірює, як пристрій відбиває і пропускає сигнал на кожній частоті, причому не лише за амплітудою, а й за фазою. Саме фаза відрізняє «векторний» аналізатор від скалярного. У Siglent SHA850A режим VNA доступний як опція в діапазоні від 100 кГц до 7,5 ГГц з типовим динамічним діапазоном 114 дБ.
S-параметри
Поведінку пристрою описують S-параметрами (scattering parameters). Перша цифра — номер порту, де вимірюють, друга — номер порту, куди подають сигнал.
| Параметр | Що описує | Приклад |
|---|---|---|
| S11 | Відбиття від входу | Узгодження антени, вхід підсилювача |
| S21 | Передачу з входу на вихід | Підсилення підсилювача, втрати фільтра чи кабелю |
| S12 | Зворотну передачу | Розв’язка підсилювача |
| S22 | Відбиття від виходу | Узгодження виходу |
S11 у логарифмічному масштабі — це ті самі зворотні втрати (зі знаком мінус), що й у режимі CAT. S21 показує, наскільки сигнал на виході слабший або сильніший за вхідний.
Формати відображення
- Log Mag — амплітуда в дБ, основний формат;
- Phase — фаза в градусах;
- Group Delay — групова затримка, важлива для фільтрів і ліній зв’язку;
- VSWR — КСХ;
- Smith Chart — діаграма Сміта;
- Polar, Real/Imag — комплексні значення.
Як читати діаграму Сміта
Діаграма Сміта — це коло, на якому кожна точка відповідає певному комплексному опору. Центр — ідеальне узгодження 50 Ом. Ліва точка — коротке замикання, права — холостий хід. Верхня половина — індуктивний характер навантаження, нижня — ємнісний. Чим ближче крива до центру, тим краще узгодження. За нею одразу видно, що потрібно додати (котушку чи конденсатор, послідовно чи паралельно), щоб узгодити антену або вхід підсилювача.
Навіщо калібрування
Кабелі, перехідники і внутрішні тракти приладу мають власні втрати, відбиття і фазові зсуви. Калібрування вимірює ці систематичні похибки на еталонних мірах і математично їх виключає.
- Response (Through): для S21 — кабелі з’єднують напряму, найпростіший варіант;
- OSL (Open, Short, Load): для вимірювань відбиття на одному порту;
- SOLT / повне двопортове: Short, Open, Load, Through — найточніше, для всіх параметрів.
Калібрування дійсне лише для обраного діапазону частот, кількості точок і смуги ПЧ. Змінили налаштування — калібруйте знову.
Смуга ПЧ (IF Bandwidth)
Чим вужча смуга ПЧ, тим нижчий рівень шуму і більший динамічний діапазон, але тим довше триває вимірювання. Для фільтрів із глибоким загородженням смугу звужують.
Типові задачі
- Фільтр: за S21 визначають втрати в смузі пропускання, смугу за рівнем −3 дБ і ослаблення в смузі загородження.
- Підсилювач: S21 — підсилення, S11 і S22 — узгодження. Обов’язково зменште вихідну потужність VNA, щоб не перевантажити підсилювач і вхід приладу.
- Кабель: S21 — втрати, фаза — електрична довжина.
- Антена: S11 і діаграма Сміта — резонанс і узгодження.
Для SHA850A є опція Bias-Tee з напругою до 32 В: через вимірювальний кабель можна живити активну антену чи малошумний підсилювач під час вимірювання.
Інтерактивно: де опір навантаження на діаграмі Сміта
Змінюйте активну R і реактивну X частини опору антени. Точка в центрі означає ідеальне узгодження з 50 Ом.
Серія статей про аналізатор Siglent SHA850A: аналізатор спектра (SA) · кабелі та антени (CAT) · векторний аналізатор кіл (VNA) · розширені вимірювання · аналіз модуляції
