超越S参数测试

功率扫描范围使得在表征放大器的特性时很容易就可以让放大器从线性工作范围转化到非线性工作范围。

解决各种测量问题

虽然VNA只需一个射频源就可以测量元件的S参数、压缩和谐波，但增加第二内部信号源则可以对更为复杂的非线性特性，如IMD，进行测量，特别是当这两个源与网络仪内部的信号合路器配合使用时尤其如此。

对于IMD测量，使用信号合路器将两个信号合并，然后送到被测放大器(AUT)的输入端。图3示出PNA-X如何使用内部信号源和合路器来完成此过程。

AUT的非线性会引起与被放大的输入信号一道出现的互调分量。在通信系统中，这些多余的分量将进入工作频带且不能通过滤波去除。实践中，只测三阶分量，因为它们是造成系统性能下降的最重要因素。

图4示出一个用PNA-X完成的扫描IMD测量实例。两条居中迹线显示激励信号，下方两条迹线显示IMD分量。最上方的迹线则是利用了PNA-X特别有优势的公式编辑特征计算并显示的三阶截获点(IP3)。

在扫描状态下进行IMD测试的一个非常有用的改变是对功率电平而不是对频率进行扫描，这有助于研发工程师们建立晶体管和放大器非线性行为模型。在图5显示的测量结果中，您可以看到基频信号以及三阶、五阶和七阶互调分量的幅度和相位随输入功率的变化而变化的情况。

与其它方法相比，使用VNA进行以上测量有三个优点。首先，只用一台测试仪器，只进行一次连接便能对全部参数进行测量：S参数、增益压缩、输出谐波、IMD等等。其次，与使用频谱分析仪相比，用功率计对VNA进行校准之后，测量精度更高。最后，如果使用一台频谱分析仪和两个独立的信号源进行同样的测试，完成测试需要花几分钟的时间，但使用
PNA-X只需0.6秒。

相位与驱动的关系是用PNA-X很容易完成的另一种常见的双信号源测试。这个测试参数表征的是当在相邻通道或带外存在大信号时，放大器处理小信号的能力。测试的方法是把不同频率的一个大信号和一个小信号合在一起然后送至被测放大器(AUT)，然后在改变大信号的功率时(使用功率扫描)，测量小信号的S21相位。

另一种使用双信号源技术、在建立晶体管和放大器非线性行为模型时会用到的参数是"热态S参数" (准确地说是"放大器工作状态下的S参数-译者注)"，这种测试方法用来表征在某一给定频率下，当存在一个比较大的偏离于S参数测试信号的另外一个输入信号，并且被测放大器的输出因为这个大信号的存在而产生压缩时，放大器小信号S参数的特性。在进行热态S参数测试时，一定要十分小心，不要让被测放大器输出的"热信号"超出了矢量网络分析仪测试接收机的损坏电平。

测量平衡元件

平衡电路既能降低对电磁干扰的敏感度和又能降低电磁干扰的产生。平衡元件可以是在三个射频端口的平衡-单端器件或有四个端口的平衡-平衡器件。用四端口VNA很容易对这些元件进行测试，可以测量差模响应和共模响应以及模式变换项。

这些测试可以用单端激励或真实模式激励来完成。单端法是每次只测试一个DUT端口(只需要一个射频源)并对差模响应和共模响应以及交叉模式特性进行数学计算。这是最快且精确的技术，条件是外加功率电平应使AUT保持在线性或适度压缩的工作区。

在高驱动电平条件下测试放大器的平衡性能时，如果仍然使用单端测量的方法，非线性特性会引测量结果的严重误差，这就需要真实(差分或平衡)模式激励。这种方法将两个幅度相同的信号以180°(差模信号)或0°(共模信号)的相位差加到放大器输入端对上。理论上这很容易使用双源VNA做到，但是精确测量还需要两个条件：对两个信号源的相位差做高分辨率的调整；以及能调整信号源的相位和幅度，以抵消由源输出阻抗与AUT输入阻抗互作用所引起的输入失配。PNA-X能满足这两个要求。

测试混频器和变频器

第二个内部信号源也可用于测试频率转换器件如混频器或变频器，测试时除输入激励之外还需要LO信号。第二个信号源对扫描LO测试十分有用，在测试时LO信号连同射频输入信号一起被扫描，但保证RF信号和LO信号的频率差是固定的。这个方法常用于测量宽带变频器的前端元件。与使用外部信号发生器相比，使用从VNA内部信号源引出的信号作为LO信号在测试速度上有几位明显的改善(使用PNA-X的测试速度比传统方法的测试速度最高可快35倍)。

使用PNA-X进行混频器和变频器测量的设置非常简单。为了测试端口匹配和变频损耗或变频增益，DUT的输入端、输出端和LO端口分别与PNA-X的端口1、端口2和端口3相连。增加参考混频器能对混频器或变频器的相位或群延迟进行测试。第二个信号源的两个输出可用于驱动参考混频器和DUT混频器(图6)。