RigolRSA实时频谱分析仪的VNA功能怎么用

这篇文章给大家介绍Rigol RSA实时频谱分析仪的VNA功能怎么用，内容非常详细，感兴趣的小伙伴们可以参考借鉴，希望对大家能有所帮助。

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如果工程师想去测试一些微波器件的S参数，他们优先想到的是网络分析仪，笔者接触过的矢网的品牌及种类也有很多种，主要还是像Keysight、Anritsu、R&S、中电41所及一些其它新兴的国产品牌。今天主要跟大家分享的是一家国产仪表商Rigol通过频谱分析仪实现的矢量网络分析模式的仪表。

通常频谱分析仪实现网络分析仪的功能是通过频谱仪本身内置TG跟踪源，然后外接VSWR电桥来实现SNA即标题网络分析仪的功能，Rigol的RSA N系列实时频谱通过内置定向耦合器的方法实现了单端口矢量的模式，对于一些单端口器件的测试提供了方便。

Rigol提供RSA5000和RSA3000两种类型共五款标配VNA功能的仪表。RSA5000和3000系列实时频谱分析仪的家族中，通过增加选件的方式可以提供包括：GPSA、RTSA、VSA（选件）、EMI（选件）、 VNA模式以广泛的应用于企业研发、工厂生产、教育教学等诸多领域。其中后缀带N的产品系列是标配VNA的选件模式的。

用户可以通过实体按键的【Mode】菜单进行选择。注意：在不同的工作模式下，前面板按键操作可能不同。

1、GPSA GPSA 模式采用扫频和 FFT 两种分析方法。GPSA 既可以完成频域分析，也可以完成时域（零扫宽）分析。选择扫频测量的频谱分析仪模式。

2、RTSA RTSA 模式提供了实时信号分析功能，可实现无缝捕捉复杂信号。选择实时测量的频谱分析仪模式。

3、VSA VSA 模式提供了标准的矢量信号分析测量功能。

4、EMI EMI 模式提供了 EMI 预兼容测量功能。

5、VNA VNA 模式提供了矢量网络分析功能，可进行 S11、S21 和 DTF 的测量。在 VNA 模式下，您可通过 Meas 菜单选择测量方式。

VNA模式可以实现对元器件、电路网络的S11、S21以及故障点定位的测量，通过史密斯圆图、极坐标等多种显示更精确地表征被测件的网络特性。通过【Mode】按键-->【VNA】即可进入网分模式。

VNA模式下，按键面板的【TG】按键灯常亮红色，表示跟踪源默认是打开的状态，此时前面板的 【Gen Output 50Ω】端口连接器将输出与当前扫描信号同频率的信号，信号的功率可通过菜单设定。

VNA 模式下最多可同时显示 4 条迹线，每条迹线用不同颜色标识：

迹线 1：黄色 

迹线 2：蓝色 

迹线 3：绿色 

迹线 4：紫色

通过【Trace】按键可以更改每条迹线的格式。

1. 对数幅度Log Mag

迹线代表测量结果的对数幅度，单位为 dB。

2. 相位

迹线代表测量结果的相位，显示范围为 -180°至 +180°，单位为度（°）。

矢量网络分析仪，之所以叫“矢量”，就是可以测试相位。更重要的是，可以进行校准的矢量修正，所以矢量网络分析仪的相位测试能力是非常重要的。校准完毕后，晃动下电缆，看S21的相位是否抖动过大，大于5°@40GHz。

3. 群时延 

迹线代表 DUT 中的信号传输延迟，单位秒（s）。

4. 史密斯圆图 

史密斯圆图格式用于显示基于 DUT 反射测量数据的阻抗。在此格式中，绘制迹线的位置与极坐标格式相同。史密斯圆图格式允许用户选择以下任一种数据组作为 Marker 的显示结果：— 线性/相位：线性幅度和相位。— 对数/相位：对数幅度和相位。— 实部/虚部：实部和虚部。— R + jX：阻抗图。R: Resistance 电阻；X: Reactance 电抗。单位都为Ω。— G + jB：导纳图。G: Conductance 电导；B: Susceptance 电纳。单位都为 S。

5. 极坐标 迹线到极坐标原点的距离代表测量结果的幅度（线性），以与原点的位移表示幅度 （线性）、以偏离正 X 轴逆时针方向的角度表示相位。极坐标形式允许用户选择 以下任一种数据组作为 Marker 的显示结果：— 线性/相位：线性幅度和相位。— 对数/相位：对数幅度和相位。— 实部/虚部：实部和虚部。

6. 线性幅度 

迹线代表测量结果的线性幅度。

7. 驻波比 

迹线代表驻波比，SWR= 1+???? 1−???? ，其中 ρ 代表反射系数，单位：无

8. 实部 

迹线代表测得的复数参数的实数部分。

9. 虚部 

迹线代表测得的复数参数的虚数部分。 

10. 扩展相位 

迹线代表测量结果的相位，可以显示+180°以上和-180°以下的相位，单位为度 （°）。 

11. 正相位 

迹线代表测量结果的相位，显示范围为 0° 至 +360°，单位为度（°）。 

12. 对数幅度(DTF) 迹线代表 DTF 测量下的时域对数幅度，单位为 dB。 

13. 线性幅度(DTF) 迹线代表 DTF 测量下的时域线性幅度。 

14. 回波损耗(DTF) 迹线代表 DTF 测量下的回波损耗，单位为 dB。

通过【Meas】按键可以修改S参数的设置，S11 测量时默认显示为四窗口，窗口布局功能可用。S21 测量时默认显示上下两窗，窗口布局功能可用。DTF 测量时显示上下两窗，窗口布局功能禁用。

校准功能

通过【Meas Setup】菜单下的【校准】项提供开路、短路和负载校准。此校准方法可以有效地消除在使用该端口的反射测量中测试装置的反射跟踪误差、方向性误差和源匹配误差。

同时在校准套用中支持自定义校准件，因为每个型号的校准件都有自己的校准参数。

包括开路、短路、负载、直通。

OPEN校准件的参数有：

C0，C1，C2，C3   +偏移长度或者时间（时间=长度/空气中光速）

SHORT校准件的参数有：

L0，L1，L2，L3   +偏移长度或者时间

LOAD校准件的参数有：50或75 ohm

对于直通的定义Rigol用的是长度单位，这个跟Anritsu的仪表是一样的，Keysight及41所的仪表均是用时间ps单位在定义直通。

校准完成后接负载的状态，Smith圆图是中心原点，表示50欧姆阻抗匹配，这样是基本正常的。

口径步长

口径步长（Aperture Step width）k 决定了群时延????????所用到的口径大小 ????????。VNA 通过离散的频率测量 S 参数，频率步长为∆????，定义口径步长k = ????????/∆????。

群延迟????????由散射系数????11或????21的相位求微分，并由因子− 1/360°加权计算得到（以 S21 举 例）：

其中????????表示测量口径。群时延的测量精度取决于使用的口径????????，其值过大会损失细节，过小会加大噪声的影响。口径选择目前没有统一的规则，只能通过经验来选择适当的口径。

DTF测量

上窗口显示传输损耗和距离的关系，迹线格式可以选择线性幅度(DTF)和对数幅度(DTF)2 种格式。

下窗口显示传输损耗和频率的关系，迹线格式可以选择线性幅度、驻波比、回波损耗(DTF) 3种格式。

Rigol目前频谱分析仪的VNA模式虽然有一定的基本功能，但整体功能还是比较单一。诸如像校准功能中的波导校准、微带校准、未知直通校准、接头移除法校准都还不具备，未来的路还很长，但我相信不久的将来这些功能全都会有的。

各种校准方法总结

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