Кіріспе
Электр желілерінің желі параметрлерін өлшейтін құрал. Желі анализаторы – электр желілерінің желі параметрлерін өлшейтін құрал. Бүгінде желі анализаторлары көбінесе s-параметрлерін өлшейді, себебі электр желілерінің шағылысуы мен беруі жоғары жиіліктерде өлшеуге оңай, бірақ y-параметрлер, z-параметрлер және h-параметрлер сияқты басқа желі параметрлері де бар. Желі анализаторлары көбінесе күшейткіштер мен сүзгілер сияқты екі портты желілерді сипаттау үшін қолданылады, бірақ оларды кез келген саны бар порттары бар желілерде де қолдануға болады.
A network analyzer is an instrument that measures the network parameters of electrical networks. Today, network analyzers commonly measure s–parameters because reflection and transmission of electrical networks are easy to measure at high frequencies, but there are other network parameter sets such as y parameters, z parameters, and h parameters. Network analyzers are often used to characterize two port networks such as amplifiers and filters, but they can be used on networks with an arbitrary number of ports.
Сәулет
Желілік анализатордың негізгі архитектурасы сигнал генераторы, сынақ жиынтығы, бір немесе бірнеше қабылдағыш және дисплейден тұрады. Кейбір жағдайларда бұл блоктар жеке құралдар болып табылады. Көптеген векторлық желілік анализаторлар (VNA) төрт S параметрін өлшеуге мүмкіндік беретін екі сынақ портына ие, бірақ коммерциялық түрде екіден көп порты бар құралдар да қолжетімді.
Сигнал генераторы
Желілік талдағышқа сынақ сигналы қажет, ал сигнал генераторы немесе сигнал көзі оны ұсынады. Ескі желілік талдағыштарда өз сигнал генераторы болмаған, бірақ мысалы, GPIB қосылысын пайдалана отырып, дербес сигнал генераторын басқару мүмкіндігі болған. Көптеген қазіргі заманғы желілік талдағыштарда кіріктірілген сигнал генераторы бар. Жоғары өнімділіктегі желілік талдағыштарда екі кіріктірілген көз болады. Екі кіріктірілген көз микшерді сынау сияқты қолданулар үшін пайдалы, онда бір көз RF сигналын, ал екіншісі LO сигналын ұсынады; немесе күшейткіштің интермодуляциялық сынағы үшін, онда сынаққа екі тон қажет.
Сынақ жиынтығы
Сынақ жиынтығы сигнал генераторының шығысын қабылдап, оны сыналып жатқан құрылғыға бағыттайды, ал өлшенетін сигналды қабылдағыштарға жібереді. Ол көбінесе түсетін толқын үшін эталондық арнаны бөліп шығарады. СНА-да эталондық арна диодты детекторға (қабылдағышқа) баруы мүмкін, оның шығысы сигнал генераторының автоматты деңгейін реттеуге жіберіледі. Бұл сигнал генераторының шығысын жақсырақ басқаруға және өлшеудің жоғары дәлдігіне әкеледі. VNA-да эталондық арна қабылдағыштарға барады; ол фазалық эталон ретінде қызмет ету үшін қажет. Сигналды бөлу үшін бағыттағыш қосқыштар немесе екі резисторлі қуат бөлігіштер қолданылады. Кейбір микротолқынды сынақ жиынтықтары қабылдағыштардың кірістік бөліктерін қамтиды (мысалы, HP 8510 үшін сынақ жиынтықтары).
Қабылдаушы
Қабылдағыштар өлшеулер жасайды. Желілік анализатордың бір немесе бірнеше қабылдағышы оның сынақ порттарына қосылады. Анықтамалық сынақ порты әдетте R деп белгіленеді, ал негізгі сынақ порттары A, B, C болып табылады. Кейбір анализаторлар әр сынақ портына жеке қабылдағышты бөлейді, бірақ басқалары порттар арасында бір немесе екі қабылдағышты пайдаланады. R қабылдағышы сынақ порттарында қолданылатын қабылдағыштардан сезімталдығы төмен болуы мүмкін. SNA үшін қабылдағыш сигналдың шамасын ғана өлшейді. Қабылдағыш сынақ жиілігінде жұмыс істейтін детектор диоды болуы мүмкін. Ең қарапайым SNA-да бір сынақ порты болады, бірақ анықтамалық портты да қолданғанда дәл өлшеулер жасалады. Анықтамалық порт өлшеу жазықтығында сынақ сигналының амплитудасының өзгеруін толықтырады. Бір детекторды екі рет өлшеу арқылы пайдаланып, оны анықтамалық және сынақ порттары үшін қолдануға болады. VNA үшін қабылдағыш сигналдың шамасын да, фазасын да өлшейді. Фазаны анықтау үшін оған эталондық арна (R) қажет, сондықтан VNA-ға кем дегенде екі қабылдағыш қажет. Әдеттегі әдіс бойынша эталондық және сынақ арналарын төмен жиілікте өлшеу үшін түрлендіреді. Фазаны квадраттық детектормен өлшеуге болады. VNA-ға кем дегенде екі қабылдағыш қажет, бірақ кейбіреулерінде әртүрлі параметрлерді бір мезгілде өлшеу үшін үш немесе төрт қабылдағыш болады. Кейбір VNA архитектуралары (алты порттық) тек қуат өлшеулерден фаза мен шаманы анықтай алады.
Процессор және дисплей
Қабылдағыш / детектор бөлімінен алынған өңделген RF сигналын түсіндірілетін форматта көрсету қажет. Бүгінгі күнгі өңдеу мүмкіндіктерімен RF желілік анализаторларда өте күрделі шешімдер қолжетімді. Мұндағы шағылысу және тарату деректері ақпаратты ең оңай түсінуге мүмкіндік беретіндей форматталады. Көптеген RF желілік анализаторлар сызықтық және логарифмдік сканилеулер, сызықтық және лог форматтар, полярлық диаграммалар, Смит диаграммалары сияқты мүмкіндіктерді қамтиды. Сонымен қатар, көп жағдайда трасса маркерлері, шекті сызықтар және қабылдау/қабылдамау критерийлері де қосылады.
S-параметрін векторлық желілік анализатормен өлшеу
VNA – радиожиілік және микротолқынды құрылғылардың радиожиілік өнімділігін желілік шашырау параметрлері немесе S параметрлері арқылы сипаттауға мүмкіндік беретін сынақ жүйесі. Диаграммада әдеттегі 2 портты векторлық желілік анализатордың (VNA) қажетті бөліктері көрсетілген. Сыналып жатқан құрылғының (DUT) екі порты 1 (P1) және 2 (P2) порттарымен белгіленеді. VNA-дағы сынақ порттарының қосылыстары жоғары дәлдікті типтерге жатады, оларды әдетте 1 және 2 дәлдік кабельдері (PC1 және PC2) және тиісінше A1 және A2 адаптерлерін пайдаланып P1 және P2-ге қосу керек. Сынақ жиілігі өзгермелі жиілікті CW генераторымен жасалады және оның қуат деңгейі өзгермелі аттенюатор арқылы орнатылады. SW1 қосқышының орны сынақ сигналының DUT арқылы өту бағытын анықтайды. Алдымен SW1 1-ші күйде тұр деп есептейік, онда сынақ сигналы P1-ге келіп түседі, бұл өлшеу үшін қолайлы. Сынақ сигналы SW1-ден 1-ші бөлігіштің ортақ портына жіберіледі, бір тармағы (эталондық арна) P1 үшін эталондық қабылдағышты (RX REF1) қуаттандырады, ал екінші тармағы (сынақ арнасы) DC1, PC1 және A1 бағыттағыштары арқылы P1-ге қосылады. DC1-дің үшінші порты A1 және PC1 арқылы P1-ден шағылысқан қуатты бөліп алып, содан кейін оны 1-ші сынақ қабылдағышына (RX TEST1) жібереді. Сол сияқты, P2-ден шығатын сигналдар A2, PC2 және DC2 арқылы RX TEST2-ге өтеді. RX REF1, RX TEST1, RX REF2 және RX TEST2 когерентті қабылдағыштар деп аталады, себебі олар бірдей эталондық осцилляторды пайдаланады және сынақ жиілігінде сынақ сигналының амплитудасы мен фазасын өлшеуге қабілетті. Барлық күрделі қабылдағыш шығыс сигналдары процессорға жіберіледі, ол математикалық өңдеуді жүзеге асырып, таңдалған параметрлерді және форматты фазалық және амплитудалық дисплейде көрсетеді. Фазаның жедел мәні уақыттық және кеңістіктік бөліктерді қамтиды, бірақ біріншісі 2 сынақ арнасын пайдалану арқылы алынып тасталады, біреуі эталон ретінде, екіншісі өлшеу үшін. Егер SW1 2-ші күйге орнатылса, сынақ сигналдары P2-ге қолданылады, эталон RX REF2 қабылдағышымен өлшенеді, P2-ден шағылыстар DC2 арқылы бөлініп, RX TEST2 қабылдағышымен өлшенеді, ал P1-ден шығатын сигналдар DC1 арқылы бөлініп, RX TEST1 қабылдағышымен өлшенеді. Бұл күй өлшеу үшін қолайлы.
Автоматтандырылған калибрлеу құрылғылары
Механикалық калибрлеу жиынтығын қолдану арқылы калибрлеу көп уақытты қажет етеді. Оператор қызығушылық тудыратын барлық жиіліктерді тек қана шолумен ғана шектелмейді, сонымен қатар әртүрлі стандарттарды ажыратып, қайта қосуы тиіс. Мұндай жұмыстан аулақ болу үшін желілік анализаторлар автоматтандырылған калибрлеу стандарттарын пайдалана алады. Оператор бір қорапты желілік анализаторға қосады. Қораптың ішінде стандарттар жиынтығы және бұрын сипатталған ауыстырғыштар бар. Желілік анализатор осы сипаттаманы оқып, USB сияқты цифрлық шина арқылы конфигурацияны басқара алады.
Желілік анализаторларды тексеру жиынтығы
Желілік анализатордың техникалық талаптарға сәйкес жұмыс істейтінін растау үшін көптеген тексеру жиынтықтары қолжетімді. Олар әдетте ауа диэлектригі және әлсіретушілер бар беріліс желілерінен тұрады. Keysight 85055A тексеру жиынтығына 10 см-лік әуе желісі, басқыштай кедерісті әуе желісі, 20 дБ және 50 дБ әлсіретушілер, сондай-ақ өндіруші өлшеген және дискета мен USB флеш-жадта сақталған құрылғылар туралы деректер кіреді. 85055A-ның ескі нұсқаларында деректер USB-жадта емес, магниттік лентада және дискеталарда сақталады.
Шудың көрсеткішін өлшеу
VNA-ның үш ірі өндірушісі – Keysight, Anritsu және Rohde & Schwarz – шулы көрсеткішті өлшеуге мүмкіндік беретін модельдерді шығарады. Векторлық қателерді түзету басқа коммерциялық шулы көрсеткіштерге қарағанда жоғары дәлдікке қол жеткізуге мүмкіндік береді.