原创 PNA-X原理及应用（2）

与普通网络仪不同，PNA-X内部增加了很多射频开关，分路器，合路器以及耦合器,如上图，这些器件组合出许多的射频路径，大部分跳线都可以通过菜单和程控命令来切换，这给了操作者极大的方便。下面就举例说明这些路径的应用。

 

Hot S-parameter测量，

所谓Hot S，主要是指对有源器件输出端口匹配的测量，假定一个放大器的输出端口为2端口，我们要测S22，正常情况下，我们会在端口2给一个激励，端口1为匹配状态，对于线性器件来讲，这种测量是正确的。但是对于非线性的器件，此时测得的S22可能会与器件在工作状态下的S22不同。例如一个带有ALC的放大器，没有输入时ALC开环，此时在输出测得的S22与ALC闭环时的S22是不同的。还有一种普遍情况是测量处在被压缩状态的放大器，此时必须给输入口一个大的激励以使放大器压缩。将PNA的射频路径配置为下图的状态后，就可进行Hot S参数的测量。

从上图可以看到，源2被耦合到了端口1，源2输入一个比较大的功率使放大器压缩。源1用来做测量S参数，它是一个比较小的信号，并且和源2有一个小的频差，这个小的频差可以让PNA的接收机知道哪一个信号是用来使放大器进入非线性状态，哪一个信号是用来测量S参数的。

题外话，大量的实验已经证明，Hot S参数是不完备的，它只能在某些特定情况下进行测量，只有X参数及非线性网络仪才可以完备的测量非线性参数，我们会在后面做专门的X参数讨论。

 

IMD测量，

互调失真测量需要双源，以往测量互调失真都是用两个信号源和一个频谱仪测量，PNA-X则可以利用自己的双源和接收机进行测量而不需要任何外部设备。如图所示，两个源都被耦合到了端口1，

再插一个题外话，在第一讲中我们看到PNA-X使用数字滤波器，在普通S参数测量下，这种滤波器不需要考虑镜像频率抑制，只需要考虑滤波速度和带宽，用这种滤波器来测量IMD时会看到许多镜像频率，对此PNA-X有专门对IMD优化的滤波器参数，我们也放在IMD测量类的专题中阐述。

 

利用内部射频路径的切换来搭建自己的测量平台的例子有很多，上面只是两个典型的应用，操作者可以发挥自己的创造性去组合更丰富的测量。曾经有人提问，内部加载了这么多的开关和耦合器，会不会对测量精度带来影响？这个问题需要从两个角度来说。学测量的人都知道，测量是个广义的概念，其实有测量和计量之分，测量时我们往往关心的是本次测量是否准确，误差有多大。计量时我们不会只看一次测量，我们要看多次测量的的重复性如何，在一定置信区间的测量不确定度有多大，这已经是一个偏向统计的范畴了。

那么了解了测量和计量的区别，我们可以说这些内置的器件对测量是没有影响的，为什么呢？设计者在设计时已经考虑了这个问题，首先这些器件采用的都是高性能的射频微波器件，稳定性很好，更重要的是，这些器件全部设置在了接收机之后，这样它们的误差变成了接收机误差，而接收机的误差是可以通过校准来消除的，所以，只要有一个良好的校准，这些器件对测量结果的影响可以忽略不计。

但是从计量方面讲，单次的测量结果的误差可以消除，但是这些器件对不确定度的贡献是不可消除的。举个例子，我有一把很好的步*，基本上可以每次打10环，但是也许我会在阳光和风的影响下打9环，我可以说我的*很好，但是不能说我百发百中，计量就是这样，要从概率上考虑测量结果。针对这种用于计量的特殊情况，PNA-X有专门的产品，这种产品取消了内部的各种开关，大大减少了测量的不确定度。