【摘要】：網絡分析儀是一種非常重要的射頻微波儀器被廣泛的應用在射頻微波器件和設備的測試測量領域。矢量網絡分析儀可以測量元件的幅度、相位和群時延,顯示在史密斯圖中端口阻抗,并且使用它的時域功能,顯示從測試端口到阻抗失配或電路故障處的距離。主要用于被測網絡散射參量雙向S參數的幅頻、相頻及群時延等特性信息的測量。網絡分析儀由激勵源、信道分離器件、用于檢測信號的接收機和用于觀察結果的顯示模塊、處理電路組成。隨著現在日益增多的無線應用,對矢量網絡分析儀的應用環(huán)境的要求也越來越復雜。在基站電纜和天線系統(tǒng)、無線電和雷達電纜系統(tǒng)、廣播和無線電鏈路系統(tǒng)的安裝維護中,技術工程人員可以使用便攜式的單端口矢量網絡分析儀簡單快捷的測試、評估和發(fā)現它們系統(tǒng)故障并解決和排除這些故障從而避免日后高昂的維修費用。并且它可以在惡劣的現場環(huán)境迅速對蜂窩網絡基礎設施、雙向無線電通信系統(tǒng)或者任何類型的通信系統(tǒng)進行安裝和維護。單端口便攜式矢量網絡分析儀具有體積小、重量輕、能適應各種測試環(huán)境和氣候條件下工作的特點。本論文正是針對上述問題,在對單端口矢量網絡分析儀設計原理以及工作原理進行分析的基礎上,以25MHz至4GHz通信頻率范圍內單端口矢量網絡分析儀的射頻通道電路為主要設計對象,利用Altium Designer完成了單端口矢量網絡分析儀射頻通道電路原理圖和PCB的設計和實現。主要內容包括以下幾個方面:1.分析單端口矢量網絡分析儀的基本結構和工作原理。從而了解網絡分析儀的射頻通道電路的主要組成電路。確定射頻通道部分電路的設計方案和作用。2.分析射頻定向耦合器的結構和工作原理,完成25MHz至4GHz頻率范圍內耦合度15dB,隔離度25dB,直通損耗小于1.5dB,端口電壓駐波比下于1.5的射頻定向耦合器電路設計并測試射頻定向耦合器的各項性能指標。3.分析取樣器的機構和工作原理,完成射頻工作頻率為25MHz至4GHz,本振輸入幅度+12dBm、頻率為24.8MHz至50MHz,中頻接收頻率為200kHz的取樣器電路設計并測試取樣器的轉換損耗、轉換損耗平坦度和諧波抑制度。4.設計射頻定向耦合器和取樣器的級聯(lián),從而得到需要的射頻參考信號和射頻反射信號的中頻信號。實現整個單端口矢量網絡分析儀的射頻通道電路的設計并完成其電路印制板的制作。并對射頻通道電路進行測試,測量射頻端口駐波和端口輸出信號電平幅度,最后測試射頻通道電路參考通道和反射通道的中頻輸出電平幅度及幅度平坦度。
[Abstract]:Network analyzer is a very important RF microwave instrument, which is widely used in the field of RF microwave devices and devices. The vector network analyzer can measure the amplitude, phase and group delay of the component, display the port impedance in the Smith diagram, and use its time domain function to show the distance from the test port to the impedance mismatch or circuit fault. It is mainly used to measure the amplitude-frequency, phase frequency and group delay of the bidirectional S parameters of the measured network scattering parameters. The network analyzer consists of excitation source, channel separation device, receiver for detecting signal, display module for observation result and processing circuit. With the increasing number of wireless applications, the application environment of vector network analyzer is becoming more and more complex. In the installation and maintenance of base station cable and antenna systems, radio and radar cable systems, broadcast and radio link systems, technical engineers can use portable single-port vector network analyzers to easily and quickly test, Evaluate and detect system failures and resolve and troubleshoot them to avoid high maintenance costs in the future. And it can quickly install and maintain cellular network infrastructure, bidirectional radio communication systems, or any type of communication system in harsh field environments. Single port portable vector network analyzer has the characteristics of small volume, light weight and can be used in various test environments and climate conditions. Aiming at the above problems, this paper analyzes the design principle and working principle of single port vector network analyzer. Taking the RF channel circuit of the single port vector network analyzer in the frequency range from 25MHz to 4GHz as the main design object, the design and implementation of the radio frequency channel circuit diagram and PCB of the single port vector network analyzer are completed by using Altium Designer. The main contents include the following aspects: 1. The basic structure and working principle of single port vector network analyzer are analyzed. In order to understand the network analyzer radio-frequency channel circuit of the main components of the circuit. Determine the RF channel part of the circuit design and role. 2. The structure and working principle of RF directional coupler are analyzed. The coupling degree from 25MHz to 4GHz is 15 dB, the isolation is 25 dB, and the pass-through loss is less than 1.5 dB. The RF directional coupler circuit with port voltage standing wave ratio of 1.5 is designed and tested. The mechanism and working principle of the sampler are analyzed. The RF operating frequency is 25MHz to 4GHz, the input amplitude of the local oscillator is 12dBm, the frequency is 24.8MHz to 50MHz, and the intermediate frequency receiving frequency is 200kHz. The circuit design of the sampler is designed and the conversion loss of the sampler is tested. Conversion loss flatness and harmonic suppression. 4. The cascade of RF directional coupler and sampler is designed to obtain the if signal of RF reference signal and RF reflection signal. The RF channel circuit of the single port vector network analyzer is designed and the PCB is made. The RF channel circuit is tested to measure the RF port standing wave and the port output signal level amplitude. Finally, the intermediate frequency output level amplitude and the amplitude flatness of the RF channel reference channel and the reflection channel are tested.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM935

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本文編號：2383040