一代經(jīng)典之HP8753系列網(wǎng)絡(luò)分析儀

今天的故事從一臺(tái)戰(zhàn)損級(jí) Agilent 8753ES 說起。

筆者接觸的第一款矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀就是 Agilent 8753 系列，當(dāng)初的款型還比較早，都是掛 HP 的標(biāo)（HP8753E/ES/ET 等等），因?yàn)?Agilent 最早還是 HP 惠普公司旗下的子公司，后來其電子測(cè)量事業(yè)部獨(dú)立出來成立的 Agilent 公司，所以目前市場(chǎng)上還流通的 8753 系列網(wǎng)絡(luò)分析儀絕大多數(shù)還是掛 Agilent 標(biāo)的，相對(duì)較新一點(diǎn)（但仍有近 20 年的歷史了）。再之后 Agilent 公司主要就開始做生命科學(xué)和化學(xué)分析這一塊，而測(cè)試測(cè)量又獨(dú)立成了一個(gè)新公司就是現(xiàn)在的 Keysight 是德科技。（如有錯(cuò)誤煩請(qǐng)?jiān)u論指出）。

最早接觸 HP8753 的時(shí)候那會(huì)是用它來分析天線的制程不良品（主要是筆記本電腦內(nèi)置天線），由于制程的問題會(huì)有一些焊點(diǎn)偏移，焊接不良或是線材 / 端子短路 / 開路之類的功能性不良品，需要工程人員進(jìn)行分析。所以對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀的了解基本還處于表層，也僅僅是看個(gè)波形而已。逐漸的由于對(duì)產(chǎn)品及儀表的了解及操作越來越熟練，就開始慢慢摸索網(wǎng)絡(luò)分析儀更多的功用及各項(xiàng)功能的實(shí)際意義。坦白講，由于工廠環(huán)境所至，絕大多數(shù)的人基本都處于死記硬背的去按按鍵，而不知道為什么要去這樣做。所以研究的過程是緩慢的，這也是經(jīng)驗(yàn)的積累。

我常跟別人說，90 年代或是 2000 年左右買一臺(tái)奔馳，白天黑夜的開，也開不到今天，早該壞了?？墒钱?dāng)年出廠的 8753 系列 VNA 卻一直戰(zhàn)斗到今天，估計(jì)還能再服役個(gè)幾年，不得不感慨當(dāng)時(shí)產(chǎn)品的可靠性。

當(dāng)年能買的起 HP8753 網(wǎng)絡(luò)分析儀的也是很有錢的，不過話說當(dāng)年如果用這錢去買套房該多好?。∷哉f技術(shù)不值錢啊，呵呵噠~

那讓我們?cè)賮砘仡櫼幌逻@款經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)分析儀。8753 系列 VNA 擁有兩個(gè)測(cè)試端口，不同于現(xiàn)在的矢網(wǎng)，其安裝的還是 APC-7 的接頭，這種 7mm 的連接器的內(nèi)導(dǎo)體沒有插槽，但是在微微高于嚙合面處有一個(gè)彈簧頂。當(dāng)兩個(gè) 7mm 連接器連接時(shí)，兩個(gè)連接器的彈簧頂壓合使得內(nèi)導(dǎo)體之間可以很好的接觸。在連接時(shí)要注意：應(yīng)該只去擰一邊的螺母。連接時(shí)一邊的螺母可伸縮并在另一邊的螺紋上來回移動(dòng)。

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現(xiàn)在這種 7mm 連接器還有在一些夾具上使用。由于其工作頻率的限制，及操作并不方便，故現(xiàn)在矢網(wǎng)上已經(jīng)看不到了。

早期的矢網(wǎng)由于 USB 還不流行，故都是內(nèi)置 3.5 英寸軟盤，所以對(duì)于如今需要大批量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求來講，也早該淘汰了。

操作的部分由于當(dāng)時(shí)還沒有觸摸屏，故所有的操作都是通過實(shí)體按鍵。

相對(duì)于其它品牌的老款矢網(wǎng)，8753 的功能按鍵設(shè)計(jì)跟現(xiàn)代 ENA 系列矢網(wǎng)還是很相似的，并不像其它某品牌的某老款儀表功能按鍵設(shè)置比較反人類。所以接觸過 8753 網(wǎng)絡(luò)分析儀的人再去使用現(xiàn)代的 ENA 系列就會(huì)覺得輕車熟路。

接下來我們進(jìn)行校準(zhǔn)操作演示：

首先我們進(jìn)行校準(zhǔn)前的參數(shù)設(shè)置。通過按鍵板的【Start】和【Stop】按鍵來設(shè)置起始和終止頻率，比如 30kHz~6GHz，設(shè)置完成屏幕的底部會(huì)顯示。

接下來再設(shè)置需要校驗(yàn)的點(diǎn)數(shù)，如 1601 點(diǎn)。通過【Sweep Setup】菜單的【NUMBER of POINTS】按鍵來設(shè)置。

基本參數(shù)設(shè)置完就需要確認(rèn)一下校準(zhǔn)參數(shù)了，通過點(diǎn)擊按鍵【Cal】選擇【CAL KIT 7mm】選項(xiàng)可以去選擇對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)件。

我就不選了，直接默認(rèn)來做操作演示。

同時(shí)也可以在【MODIFY】-->【DEFINE STANDARD】

【MODIFY STD DEFINITION】里修改校準(zhǔn)件參數(shù)。

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當(dāng)確認(rèn)好以上這件基本參數(shù)設(shè)置后就可以直接開始校準(zhǔn)了。

儀表支持：

-- 頻率響應(yīng)誤差修正

-- 頻率響應(yīng)和隔離誤差修正

-- 增強(qiáng)頻率響應(yīng)誤差修正

-- 單端口反射誤差修正

-- 全二端口誤差修正

-- 功率校準(zhǔn)

-- 適配器移除校準(zhǔn)

-- 非同軸 TRL/LRM 校準(zhǔn)

不同校準(zhǔn)方式的目的和用途不同，需按實(shí)際待測(cè)物的形式及應(yīng)用來對(duì)應(yīng)選擇校準(zhǔn)方法。

所以基本上現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)分析儀有的功能早期的 8753 全涵蓋了，況且即便如今某些品牌的某些型號(hào)儀表都不支持 LRL 校準(zhǔn)。首先選擇你所需要的校準(zhǔn)方式，比如說 S11 1-PORT 代表說是端口一的反射校準(zhǔn)，如果是 S22 1-PORT 代表是端口二的反射校準(zhǔn)，這個(gè)設(shè)置跟如今的 ENA 系列不太一樣，ENA 是直接給出一年 1-PORT 的校準(zhǔn)頁(yè)面，讓 User 去選擇端口一或是端口二，其實(shí)只要能讓使用者簡(jiǎn)單看懂就行。

比如說以單端口校準(zhǔn)為例，點(diǎn)擊【S11 1-PORT】進(jìn)去然后就正常校準(zhǔn)即可。

校準(zhǔn)完我們可以通過按鍵板的【Format】鍵來修改格式，比如改成【SMITH CHART】來確認(rèn)一下是否校準(zhǔn)正常。

從 1G~6G 的阻抗幾乎都落在了近 50 歐姆。

而且在 6GHz 時(shí)接上標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載其駐波都有小數(shù)點(diǎn)后三個(gè)零。我還是加了一根 0.6m 長(zhǎng)的電纜在校準(zhǔn)，說明這臺(tái)機(jī)器的指標(biāo)還是很不錯(cuò)的。

接下來我們通過全兩端口校準(zhǔn)再看一下，在校準(zhǔn)頁(yè)面下選擇【FULL 2-PORT】

然后選擇【REFLECTION】反射校準(zhǔn)

下圖中上面對(duì)應(yīng)的是端口一，下面對(duì)應(yīng)的是端口二，在擰校準(zhǔn)器時(shí)千萬不要擰錯(cuò)。

每點(diǎn)完一個(gè)功能項(xiàng)，其底下就會(huì)顯示一根橫線，同時(shí)儀表會(huì)發(fā)出“滴”的一聲，這樣要以幫助 User 確認(rèn)按項(xiàng)已經(jīng)校準(zhǔn)。然后將兩根電纜對(duì)接進(jìn)行傳輸校準(zhǔn)。

點(diǎn)擊【DO BOTH FWD + REV】

如果需要的話也可以做隔離校準(zhǔn)，之前講過隔離校準(zhǔn)時(shí)端口接匹配負(fù)載。

基本的操作流程如下圖所示：

哪怕今天再去回看 8753，感覺其功能還是很強(qiáng)大的，下面舉例說明放大器的測(cè)量。比如放大器的標(biāo)量參數(shù)：增益、增益平坦度、增益壓縮、反向隔離度、回波損耗和增益對(duì)時(shí)間的漂移。此外還可以測(cè)量矢量參數(shù)，如線性相位偏移、群延時(shí)、復(fù)數(shù)阻抗和 AM 到 PM 轉(zhuǎn)換，另外也可以進(jìn)行大功率的測(cè)量。

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測(cè)量諧波

儀表具有實(shí)時(shí)測(cè)量掃描到二次和三次諧波的功能，諧波以頻率的函數(shù)給出。使用跡線數(shù)學(xué)運(yùn)算，二次 / 三次諧波響應(yīng)可以直接以 dBc 為單位顯示出來。以下操作以 dBm 為單位顯示基波和二次諧波的絕對(duì)功率。

1、按下【Chan1】-->【Meas】-->【INPUT PORT】-->【B】測(cè)量基頻的功率，

2、按下【Chan2】-->【Meas】-->【INPUT PORT】-->【B】測(cè)量諧波頻率的功率，

3、將起始頻率設(shè)置為大于 16MHz 的值，

4、按下【Sweep Setup】選擇【COUPLED CH OFF】，將通道退耦，以便在測(cè)量基頻和諧波頻率時(shí)可以分開掃描。

5、按下【Power】并選擇【CHAN POWER(COUPLED)】,將通道功率耦合，以便保持兩個(gè)通道的基頻功率電平相同。

6、按下【Power】并設(shè)置兩個(gè)通道的功率電平。

7、按下【Display】-->【DUAL】-->【QUAD SETUP】并選擇【DUAL CHAN ON】

8、按下【Marker】并將標(biāo)記定位到需要按的頻率點(diǎn)。

9、按下【System】-->【HARMONIC MEAS】-->【SECOND】可以查看基波功率電平和諧波功率電平。

測(cè)試放大器的增益和反射隔離度

因?yàn)榉糯笃髟谡蛴休^高的增益，在反向有較大的隔離度，所以增益（S21）將遠(yuǎn)大于反向隔離度（S12）。因此，為進(jìn)行正向測(cè)量（S21）而加到放大器輸入的功率應(yīng)遠(yuǎn)小于進(jìn)行反向測(cè)量（S12）而加到輸出的功率。通過在正向使用小功率，可以避免放大器飽和。在反向應(yīng)用較大的功率可避免噪聲成為影響測(cè)量的重要因素，并且是衰減器或耦合器產(chǎn)生損耗的原因。放大器輸出上的衰減器或耦合器用來降低到分析儀的輸出功率。下面是實(shí)際操作步驟。

1、按下銨鍵板的【Sweep Setup】-->【COUPLED CH ON】通道耦合使通道 1 和通道 2 具有相同的頻率范圍和校準(zhǔn)。

2、按下銨鍵板【Power】然后選擇【PORT POWER (UNCOUPLED)】，取消端口功率耦合。這樣就可在每個(gè)端口上應(yīng)用不同的功率電平。比如說用于增益（S21）測(cè)量的端口 1 功率設(shè)置為 -25dBm，且于反向隔離度測(cè)量（S12）的功率設(shè)置為 0dBm。

3、按下【Chan 1】-->【Meas】-->【Trans:FWD S21(B/R)】-->【Power】設(shè)置端口一的功率電平。

4、按下【Chan 2】-->【Meas】-->【Trans:REV S12(A/R)】-->【Power】設(shè)置端口一的功率電平。

5、執(zhí)行正常的校準(zhǔn)，因?yàn)橐獪y(cè)反向隔離所以要校隔離度。

6、按下【Display】-->【DUAL】-->【QUAD SETUP】并選擇【DUAL CHAN ON】雙通道同時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。

再之后推出了 E5071 系列 ENA 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。

如今 8753 系列網(wǎng)絡(luò)分析儀早已淘汰，是德科技也早已推出新款性能更加先進(jìn)的 PNA 系列微波網(wǎng)絡(luò)分析儀。它能應(yīng)用在測(cè)量放大器、混頻器和頻率轉(zhuǎn)換器等有源器件方面。它組合了兩個(gè)內(nèi)置的信號(hào)源、信號(hào)合路器、S 參數(shù)和噪聲接收機(jī)、脈沖調(diào)制器和脈沖源、一整套便于用戶靈活使用的開關(guān)以及射頻接入點(diǎn)，為全面測(cè)量各種器件的線性和非線性特性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且只需把被測(cè)器件 （DUT）與 PNA-X 進(jìn)行一次連接，即可完成所有測(cè)量。

8753 系列網(wǎng)分雖然已經(jīng)在逐步退出市場(chǎng)，但客觀講，由于它的品質(zhì)及性能的可靠，仍有很大一批存貨在市場(chǎng)上流通，特別是對(duì)于一些中小民營(yíng)代工商而言，花個(gè)小幾萬元就能入手一臺(tái)。只是需要你承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)就是儀表不能損壞，因?yàn)楝F(xiàn)在維修配件已經(jīng)很難尋找。

好了，今天就到這兒，不足之處歡迎評(píng)論指出。