2026/09
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矢量网络分析仪传输幅度检定:手动与自动化测试方法对比分析
一、引言
传输幅度是 JJG(军工)232—2020 表 1 中矢量网络分析仪的第 6 个检定项目,考核矢网以对数幅度表示的插入损耗与增益测量能力,范围覆盖 0 dB 至 70 dB。与反射幅度相比,这项指标更直接地反映矢网的动态范围与接收机线性:低衰减档暴露传输跟踪误差与端口失配,高衰减档暴露本底噪声与压缩。本文按规程 3.2 条与 5.3.6 条,说明其手动检定与 ATC 自动化测试要点。

二、传输幅度检定方式的正确性分析
规程要求(第 3.2、5.3.6 条):频率范围 9 kHz~220 GHz,传输幅度范围 0 dB~70 dB;最大允许误差为 ±(0.04 dB~0.6 dB)(9 kHz≤f≤67 GHz,同轴系统)与 ±(0.10 dB~1.0 dB)(50 GHz≤f≤220 GHz,波导扩频系统)。标准器为标称衰减量 3 dB 至 70 dB 的衰减器组,不确定度 U(k=2)为 0.02 dB~0.3 dB(同轴系统)。
测量设置与反射幅度一致:段扫描模式、覆盖高中低端、段内功率取系统默认值、中频带宽无特殊说明时设 100 Hz;对 i、j 端口进行全二端口校准或频响校准;依次将不同标称衰减量的衰减器接在校准端面间,测量各衰减器 Sij 的传输幅度,以对数幅度表示并记入表 A.2。频响校准只修正传输跟踪误差、不修正端口失配,严格检定应优先全二端口校准。之所以按 3 dB 至 70 dB 成组测量,是因为传输幅度误差随衰减量单调增大,只测一档无法评价接收机在整个动态范围内的表现。
三、手动检定过程与注意要点
依据第 5.3.6 条,手动检定流程如下:
第一步:连接与预热。按图 6 连接,衰减器接在校准端面之间,预热至说明书规定时间并确认自检通过。
第二步:设置段扫描与测量参数。逐段设置起止频率与点数以覆盖高中低端,段内功率取系统默认值,中频带宽无特殊说明时设 100 Hz。
第三步:完成校准。对 i、j 端口进行全二端口校准或频响校准,i≠j 的全部端口组合都要覆盖。
第四步:逐档接入衰减器测量并记录。依次更换各档衰减器测量 Sij 传输幅度,按表 A.2 记录频率、标准值、测得值与指标。
手动检定需重点关注:
(1)数据格式先切到对数幅度。矢网默认可能是线性幅度或复数格式,不切换读到的数值不是 dB,这是最容易出现的读数错误。
(2)高衰减档要先确认接收电平。70 dB 档下若电平进入噪声底,读数会持续跳动,应核对中频带宽与平均设置,而不是用平滑把数压稳。
(3)衰减器两端失配要计入。规程单独给出衰减器不确定度,正是提示这项误差必须进不确定度预算。
(4)接头重复性决定 0.0x dB 量级的结果,最紧容差 0.04 dB 比一次插拔的重复性还小;换测量方向时校准状态可能失效。
四、ATC 自动测试要点与优劣分析
4.1 ATC 自动测试实现要点
(1)档位与频率构成二维遍历。标准值按频率与衰减档组织成矩阵,一次运行覆盖全部组合后集中比对,比逐档逐点人工核对可靠。
(2)档位切换是流程的主要动作。程控步进衰减器或程控开关加多个固定衰减器是仅有的两条自动换档路线,均会引入额外失配。
(3)换测量类型后要重申校准。矢网把 S21 切到 S12 时常会重置校准状态,程序必须在切换后检测并重新下发校准使能。
(4)数据格式每次显式设置,不能假设仪器保持上一次的对数幅度格式;标准器不确定度也要进判定函数,否则会把标准器误差判成矢网超差。
(5)这项与反射幅度一样暂无现成流程。现有矢网自动化按 JJF 1495-2014 在 E5061B 上做本底噪声与扫迹噪声,S 参数类尚未落地。
4.2 相比手动测试的优势
(1)二维数据自动对齐。频率与档位组合动辄上百点,程序直接生成表 A.2,无抄录错行风险。
(2)判定与修正唯一。标准值修正和合格判据是同一个函数,读数稳定判据也由程序控制。
(3)追溯完整。设置、原始数据与结论一起留存,复核与复现成本低于手工记录。
4.3 相比手动测试的不足
(1)换档仍以人工为主,自动化程度低于纯电参数的连续扫描项目。
(2)接头重复性这一最大误差源无法靠自动化消除,高频程控插拔还可能加速接头磨损。
(3)前置成本高。一组 3 dB 至 70 dB 的已定标衰减器及可能的开关矩阵,投入不低于一台被测矢网,且型号换代后档位表与判据都要重做。
传输幅度检定的关键是档位覆盖与数据格式,高衰减档最容易出现读数很稳、实为平滑出来的假合格。手动检定便于实时判断读数跳动的原因,自动测试长于上百个测点的覆盖与记录一致性。
