矢量网络分析仪测驻波比:从原理到实战操作全解析

矢量网络分析仪(VNA)测量驻波比(VSWR)的步骤如下:


1. 驻波比(VSWR)的定义

驻波比是传输线上电压最大值与最小值的比值,反映阻抗匹配情况:

VSWR=1+∣Γ∣/1−∣Γ∣

其中,ΓΓ为反射系数,与S参数中的S11S11​(端口1的反射系数)直接相关。


2. 测量步骤

(1)设备连接
  • 单端口测量

    将待测设备(如天线、滤波器)连接至VNA的Port 1(若仅关注输入端匹配)。

  • 双端口测量

    若需双向测试(如电缆、双工器),连接Port 1和Port 2。

(2)校准VNA
  • 使用校准套件(开路、短路、负载)进行单端口校准 (Port 1)或双端口全校准

  • 校准后,VNA将消除系统误差(如电缆损耗、连接器反射)。

(3)设置参数
  • 频率范围:根据被测设备的工作频段设置(如Wi-Fi 2.4GHz设为2.4-2.5GHz)。

  • 扫描点数:通常设为401点以提高分辨率。

  • 显示格式 :选择VSWRSmith圆图模式。

(4)测量与读取结果
  • VNA直接显示VSWR曲线,可标记最大值或指定频点的VSWR值。

  • 若显示为S11S11​,通过公式或仪器内置功能转换为VSWR。


3. 关键注意事项

  • 校准精度:校准前确保连接器清洁,校准件与DUT接口类型一致(如SMA、N型)。

  • 电缆稳定性:避免弯曲或移动测试电缆,防止相位误差。

  • 阻抗匹配:VSWR=1表示完美匹配(无反射),实际应用中一般要求VSWR<2(对应回波损耗>9.5dB)。


4. 典型应用场景

  • 天线测试:验证天线的阻抗匹配性能,优化辐射效率。

  • 射频器件评估:测量滤波器、功分器的端口匹配特性。

  • 电缆与连接器检测:排查因阻抗失配导致的信号反射问题。


5. 示例:测量天线的VSWR

  1. 将天线连接至VNA的Port 1,进行单端口校准。

  2. 设置频率范围为天线工作频段(如5G 3.5GHz频段:3.4-3.6GHz)。

  3. 直接读取VSWR曲线,若在3.5GHz处VSWR=1.5,表示该频点匹配良好。


总结

矢量网络分析仪通过测量S11S11​反射系数,快速计算并显示驻波比,是评估射频系统阻抗匹配的核心工具。正确校准和参数设置可确保测量精度,广泛应用于天线设计、通信设备调试及产线质量控制。

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