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1、仪器防护及使用注意事项主讲：林胜辉,一、仪器使用的注意事项二、频谱分析仪和信号发生器的使用规范三、网络分析仪的基本原理及使用规范,一、仪器使用的注意事项,仪器设备是公司进行生产经营的主要工具,它的精度直接影响着公司的产品质量。公司的仪器设备大多精贵，且使用率较高，若损坏一台精贵仪器，公司不仅要承担昂贵的维修费，而且也影响着公司生产的有序进行，其间接经济损失无法估计。为了保证仪器设备的精度和防止仪器设备人为损坏，我们在使用仪器设备时，要注意以下一些使用与维护注意事项：,1、初次使用某仪器设备之前，应首先仔细阅读使用手册或由相关人员指导、培训，以了解其主要功能、操作规范及使用注意事项。仪器操作人员
2、在单独操作前必须取得相应仪器型号的操作资格证。,2、静电防护：电子仪器（尤其是微波测量仪器设备）对静电非常敏感，应采取严格的静电防护措施（特别是对于仪器的输入输出端口）。（公司以前有多台仪器因静电而损坏，超过100V静电可能会损坏仪器灵敏度性能）。仪器操作一般要求：防静电工作台、座椅、穿防静电服、防静电手腕。,人体在未做有效的防静电措施的情况下，身体和衣服上经常带1000V到5000V的静电。只要构成通路，积累的静电就会放电，由于在极短的时间内释放出大量的能量，常常导致电路元件损坏，因为这种放电通常大大超过许多电路元件所能承受的极限。安装在印刷电路板上的器件因静电引起损坏的危险性更大，因为每一
3、根印刷线或导线都是连接几个元件通路，对这根线放电立即影响几个以上的器件。据测试，人感觉不到35004000V以下的静电，现代许多高速超规模集成电路碰到仅几十伏的或更低的静电就会被损坏。,相对湿度对静电产生的影响:,3、所有仪器和待测产品必须接地良好：如果某一设备（仪器）未接地或地线接触不良，会造成设备端口带电，这对于功率探头、信号源输出口、频谱仪输入输出端口及HPIB、GBIP端口是致命的，可在该端口与其它设备相连的瞬间放电损坏内部电路（输入衰减器ATT、混频器、放大器、或输入电路等），造成较大的经济损失。CRT显示的仪器后面都有专门的接地端,有的仪器则没有。仪器的接地保证,国外都是通过三芯电
4、源插头插座的接地端与地相连.但目前实际使用的电源插座质量不合格或接触不良,没法保证接地,所以要求所有仪器设备都必须另接地线，与地网相连。特别是有时根据需要，仪器需在各岗位之间调用，要注意别忘接地线。,4、有些仪器内部采用直流耦合（主要是频谱仪），禁止叠加有直流成分的信号输入，在各仪器上都有最大允许直流的标识，否则易造成内部电路损坏。在使用直流电源的同时，注意不要有意或无意的将电压引线搭接到测试台上（特别是多路输出电源不暂不用的引线）。,输入衰减器,频谱分析仪的基本原理图：,直流耦合形式：,预选/低通滤波器,晶振,输入衰减器,混频器,中频放大器 滤波器RBW,本振,Inputsignal,耦合电
5、容,交流耦合:测试频率10KHz以上直流耦合:测试频率30Hz以上,5、禁止输入超过仪器允许范围的信号（频谱仪、功率计的输入口输入功率不得超过其允许的范围）。特别是测试放大类模块或设备时，必须在其输入口串接合适的衰减器（尽量大些），串接衰减器大小要考虑到可能产生的自激情况。（损坏ATT、第一级混频等）。,图一,因此操作时要注意:1.算产品在多大输入信号时起控；2.注意加信号从小信号加起；3.先开机稳定后再加信号，免冲击和自激，先接输入口电缆等；4.测大信号需接二个衰减器(20dB+30dB)时，注意按功率大小时接的顺序。5.功率与电平估算。使用网络分析仪测试有源产品的传输参数（如时延，增益或选
6、择性等）时，必面在仪器的二个端口均串接合适的衰减器进行保护。,6、频谱仪TG、信号源输出口、噪声源探头等反向保护能力差（1015dBm,电压0V或10V）。公司大多模块与整机都是双工（上下行收发使用用不同的频率，收发同时进行），所以在测试双工类放大器模块或设备时，为了防止反馈信号对仪器的损坏，必须在信号源、频谱仪跟踪源（TG）等输出口串接相应频段的隔离器或合适的衰减器，且要定期对隔离器的好坏进行检查，保证隔离器的反向衰减20dB(60W)。（检查方法;隔离器只能隔离高频，不能隔直流；使用TG在其工作频带内检查）,.,频谱仪保护示意图,图二,使用网络分析仪测试双工有源产品的反射参数（驻波比或回波
7、损耗等）时，为防止双工产品反向信号对网络分析仪造成损坏，必须在测试双工产品上行驻波比时断开其下行电缆（或断开功放电源供电），测试下行驻波比时断开其上行电缆（或断开功放电源供电）；,7、对仪器端口的保护。在仪器的输入输出端口接电缆、转接头、隔离器或衰减器时，要注意对端口的保护，以免造成接头松动或接触不良，影响测量精度。网络分析仪更应注意接头维护。现代电子测量技术发展使得微波接头和连接技术比以往任何时候都更为重要.微波接头尺寸很小,机械公差极为严格.表面任何小的缺陷或损伤,甚至污垢都可能明显降低测量精度.,8、不要带电插拔电源及搬动仪器，带电插拔HPIB、GPIB电缆，因此接打印机、鼠标键盘等，要
8、在开机前进接，若需打印可先用软盘保存，再在电脑上打印,9、仪器的左右，特别是后部要与其它物体要保存持一定的距离来散热10cm（直流电源及其它带电和磁性的物体不要靠近仪器。）10、公司有些仪器在待机状态时（Standby）如E4432B信号源、FSP频谱仪、频率计,内部部分电路并未断电，长时间不用或下班时，必须拔电源线或给电源插座断电关机。在现场，经常发现有未关的现象。,11、在使用前须对仪器状态进行检查并记录，以便及时发现问题和提供可追溯性。为了保证测试准确度，仪器在使用或校准前，需预热半小时以上。12、在仪器使用过程中，须合理设置参数。当发现有自激时，应先立即断电、关信号，检查仪器及隔离器好
9、坏。不可将手腕搭在衰减器上操作仪器。,13、所有仪器设备应工作于适宜的温湿度环境下(0+50、小于85%)，并要避免灰尘环境和阳光直射，且远离震源、水源和腐蚀性气体，搬运仪器时要使用仪器专用车等。,图三,另外，有些仪器设备有其特殊的维护及使用要求，我们在使用之前都应进行了解，并在操作过程中加以注意，只有这样才能做到防患于未然。,二、频谱分析仪和信号发生器使用规范,1、操作人员要求及接地检查：11仪器操作人员需经过相关培训并取得仪器操作资格证书。操作时需配带防静电腕带，身着防静电服。12仪器交流供电的电源线使用三芯电源线，并确保供电电压在AC 220V+5%-10%(198250V)范围内,零线
10、与地线之间电压不能超过2V。13 检查仪器接地，确保仪器良好接地，可使用万用表测量仪器端口对地电阻，仪器端口对地电阻要求小于0.5欧。,2、测试前仪器状态检查：21仪器开机后，观察有无错误提示或告警信息，若有立即通知仪器管理人员处理；,图四,22检查信号源输出口电平及频响：使用电缆将信号发生器的输出端口与频谱仪的输入口相连接，设置信号发生器频率为某一较低频点（如800MHz），改变信号发生器的输出电平（如从+10dBm-60dBm以10dB步进改变），观察频谱仪检测的对应频率和电平；改变信号发生器的频率为某一较高频点（如2GHz），重复上述操作。若测量电平值在1dB范围内(不包括电缆损耗)，则
11、为正常,23检查频谱仪输入口检测电平及ATT：连接同2.2,保持信号发生器的输出电平(如-30dBm)和某一较低频率不变，改变频谱仪的参考电平（使ATT从0 dB到最大），观察频谱仪输入口检测的电平读数变化；改变频率为某一较高频率，重复上述操作，若电平变化值在1dB范围内，则为正常。,仪器检查的连接方法:,图六,图七,24检查跟踪源TG：将频谱仪的跟踪源（TG）口用电缆同频谱仪的输入口相连接，频谱仪复位为全频段，改变TG输出信号大小（从0dBm至最低），观察频谱仪屏幕的扫迹线，若扫迹线为对应TG输出电平值0.5dB的一条直线，则为正常；,25若上述检查结果均为正常，需在仪器日常维护卡上记录，然
12、后使用仪器；若检查发现异常，立即停止使用仪器，通知本部门或质管部仪器管理人员对仪器进行检查分析，并在仪器日常维护记录卡上记录异常情况。,3、检查测试所需的隔离器和衰减器等附件：31选择隔离器并检查：311为防止反向信号损坏频谱仪TG口，必须在TG输出口串接相应频段的隔离器（额定功率60W）或衰减器进行保护，测试高功率或高增益产品时须串接二个，并定期检查其好坏；,图十,312正向插损检查：将隔离器正向输入口接到频谱仪扫频输出口（TG口），使用测试电缆将隔离器输出口与频谱仪输入口连接起来，频谱仪SPAN设为隔离器工作带宽，让TG信号正向通过隔离器，测其插损，若插损值0.5dB(不包括电缆损耗)，则
13、为正常。反向隔离度检查：将隔离器正向输入口接在频谱仪输入口，使用测试电缆将频谱仪扫频输出口与隔离器输出口连接起来，频谱仪SPAN设为隔离器工作带宽，让TG信号反向通过隔离器，测其衰减值，若在其工作带宽内衰减值均20dB,则隔离器合格，可使用；否则不合格，应停止使用并标示状态。,32选择合适衰减器并检查：321频谱仪输入口不允许有超过其最大承受电平的信号输入，为防止损坏，必须在其输入口串接合适的衰减器（包括额定功率和标称衰减值）；322串接衰减器原则，为使到达频谱仪输入口的信号小于0dBm：当待测产品最大输出功率P1W时，选用指标30dB/25W的衰减器，当1WP010W时,选用指标40dB/5
14、0W的衰减器，当10WP040W时，选用指标50dB/100W以上的衰减器。,323衰减器检查：将衰减器接在频谱仪的输入口，频谱仪频宽设为3GHz,使用TG输出信号检查衰减器的衰减值是否正常，并检查其N型接头是否良好。,图十一,4、校表：41功率校表：在频谱仪输入口接上合适的衰减器，使用电缆1与信号发生器输出口连接起来，设置信号发生器频率为测量的中心频率，电平为0dBm,根据衰减值设置频谱仪电平偏移值,使电平读数为0dBm。42增益校表：在信号发生器的输出口串接二个隔离器，连接电缆2，并使用一个直通头将电缆1与电缆2连接起来，仪器设置同功率校表不变，读取电缆衰减值，记下电缆衰减值。5、降低信号
15、发生器和频谱仪跟踪源TG的信号电平并关闭，,.,功率校表连接,增益校表连接,图十二,图十三,6、将待测产品可靠接地，并检查待测产品的的电源供电。7、将电缆2连接测试产品的DT口，电缆1连接测试产品的MT口。8、打开测试产品的电源开关，待初始化后，检查连接正确后，打开信号发生器射频信号开关。9、逐步增加信号源输出功率，测试ALC功率；10、按检验指标要求降低信号源输出（一般回退3dB），测试产品增益，在计算时加上电缆衰减值.,11、设置信号源为双音信号输出，按检验指标要求测试三阶交调。12、降低信号发生器电平并关闭射频信号开关。13、关闭测试产品的电源开关，将隔离器和电缆2接到从信号发生器输出口
16、拿开，接到频谱仪TG输出口。,14、检查频谱仪输出口信号是否关闭并降低到较小值，打开测试产品的电源开关，待初始化后，打开TG口开关，按指标要求测试带内波动和BW-3dB（保证在线性工作状态下）。15、测试完成后降低TG口输出信号并关闭。关闭测试产品的电源开关，拆下电缆，检查仪器状态是否正常,并在”仪器使用记录本”或”仪器日常维护记录卡”上记录使用情况。,三、网络分析仪的使用规范及注意事项,光波与射频信号,网络分析仪能精确测量入射能量、反射能量和传输能量,DUT,入射波,传输波,反射波,光波,射频和微波信号,入射功率,反射功率,传输功率,网络分析仪的基本原理方框图,DUT,接收器,中央处理器,显
17、示器,定向耦合器A,定向耦合器B,电子开关,源,A,R,B,Incident,Transmitted,S,21,S,11,Reflected,b,1,a,1,b,2,a,2,=,0,DUT,Forward,b,2,a,2,a,1,=,0,DUT,Reverse,S参数,1 匹配工作状态（行波工作状态）负载阻抗等于传输线的特性阻抗，即ZL=Z0时，=0，RL，SWR=1。传输线就处于匹配工作状态。特征：沿线只有入射的行波而没有反射波；入射的能量全为负载所吸收，故传输效率最高；沿线上任意点的输入阻抗等于线的特性阻抗而与离负载距离无关；沿线电压和电流的振幅值不变；,传输线三种状态,2.纯驻波状态 短
18、路：负载阻抗ZL=0时，=-1，RL=0，SWR。开路：负载阻抗ZL=，=1，RL=0，SWR 3.行驻波状态：当ZLZC时，1,传输线上为“部分 行波”状态，“部分反射”状态，此时负 载失配，导致传输线上出现部分驻波,相关概念,反射系数:反射系数是反射信号功率与入射信号功率之比。回波损耗:反射信号低于入射信号的dB数，是用对数表示反射系数的幅度特性的一种方法,驻波比(SWR):在传输线上，信号的最大幅度与最小幅度之比，称为驻波比。描述负载匹配特性,传输系数 传输电压与入射电平之比,增益：传输电压的绝对值大于入射电压的绝对值插入损耗：传输电压的绝对值小于入射电压的绝对值群延时:是相位失真的一个
19、有用的度量。是信号通过被测器件的传输时间随频率变化的量度。群时延可以由对被测器件的相位响应随时间的变化取微分进行计算。,测量误差：系统误差：是由测试设备和测量装置的不完善所引起随机误差：以随机方式随时间而变，不可通过校准来消除。主要影响：噪声、开关重复性、连接重复性。漂移误差：频率漂移、温度漂移,误差修正:网络分析仪的测量准确度受外部因素的影响较大。误差修正是提高测量准确度的过程。误差修正是对已知校准标准进行测量，将这些测量结果贮存到分析仪的存储器内，利用这些数据来计算误差模型。然后，利用误差模型从后续测量中去除系统误差的影响。,误差修正:误差修正只对特定的激励状态有效。当更改仪器的以下设置，
20、将使误差修正无效或降低：频率范围、系统带宽、输出功率、扫描点数、扫描类型、扫描时间误差修正有效判断：C 或C？或 Cor或Cor?,校准:单端口校准：单端口校准能测量并消除反射测量中的三项系统误差（方向性、源匹配、频率响应）：反射特性校准（常用校准件：开路、短路、负载）传输特性校准（常用校准件：直通连接器）双端口校准：能消除所有主要的系统误差源,网络分析仪操作规范:1、操作人员要求及接地检查：11仪器操作人员需经过相关培训并取得仪器操作资格证书。操作时需配带防静电腕带，身着防静电服。12仪器交流供电的电源线使用三芯电源线，并确保供电电压在额定值的+5%-10%范围内。13 检查仪器接地，确保仪
21、器良好接地，可使用万用表测量仪器端口对地电阻，仪器端口对地电阻要求小于0.5欧。,2、测试前仪器状态检查：21仪器开机后，观察有无错误提示或告警信息，若有立即通知仪器管理人员处理；22传输特性检查:网络分析仪的二端口用一根低损耗的电缆连接，网络分析仪设置为S21参数（或S12参数）测量，频率为全频段，改变电平输出，观察其在全频段范围内传输损耗的扫迹线，若为1dB的一条直线，则仪器传输特性正常；(双端口网络分析仪的S21和S12均须检查),S11开路状态,S11 PORT1与PORT2连接状态,S11 PORT1与PORT2连接状态,S21连接状态,23反射特性检查:设置为S11参数（或S22参
22、数）测量，频率为全频段,将仪器Port 1口（或Port 2口）空接，观察其回波损耗值，若回波损耗在1dB范围内的一条直线，则仪器反射特性属正常；(双端口网络分析仪的S11和S22均须检查)24若上述检查均正常，需在日校验记录或日维护卡上记录，然后使用；若检查发现异常，立即通知生技部或质管部仪器设备管理人员对仪器进行检查分析，并停止使用仪器；,3、仪器校准所需校准件及配件检查：31网络分析仪的测试准确度受外界因素影响较大，在测试前需要对校准套件、测试电缆、接头、连接器等进行检查；32 网络分析仪设置为S11参数（或S22参数）测量，频率为全频段。在仪器Port 1口（或Port 2口）接一标准
23、负载测试其回波损耗，若回波损耗为-30dB左右（根据线缆长度），则电缆和校准负载属于正常；,4、将待测产品可靠接地，并检查待测产品的的电源供电。5、测试上行驻波比：51网络分析仪设置为S11参数测量，频率范围为产品的频率范围，源功率设置(以产品不起控为原则),FORMAT测量参数设置为SWR。52将电缆1连接于PORT 1口，打开源功率开关，将开路器、短路器和负载按1端口进行校准。校准后关闭信号开关。,53为防止双工产品反向信号对网络分析仪造成损坏，断开测量产品的MT口双工器的TX电缆（或给下行功放断电）。并在测量产品的DT口串接一个大功率负载。54确认无误后，将电缆1连接到测量产品的MT口，
24、打开电源开关。55打开网络分析仪信号开关，读取曲线最高点的驻波比值。测试完成后，关闭网络分析仪信号，关闭测试产品的电源开关。断开电缆1。,6、测试上行时延：61网络分析仪设置为S21参数测量，设置频率为测试产品范围，设置源功率,测量参数设置为 GROUP DEIAY。62、将电缆1连接于PORT 1口，将电缆2连接于PORT 2口，使用直通头将二根电缆连接，打开源功率开关，按THROUGH校准。校准后关闭信号开关。63测试时延时必须对网络分析仪二个端口进行保护，在网络分析仪的PORT 1口串接合适的衰减器（或二个隔离器），并在网络分析仪的PORT 2口串接合适的衰减器。,64确认无误后，将电缆
25、1连接到测试产品的MT口，将电缆2连接于DT口，打开电源开关。65打开网络分析仪信号开关，读取曲线最高点的时延值。测试完成后，关闭网络分析仪信号，关闭测试产品的电源开关。断开电缆。,7、测试下行回波损耗：71网络分析仪设置为S11参数测量，频率范围为测试产品的频率范围，设置源功率(以不起控为原则),FORMAT测量参数设置为LOG。72将电缆1连接于PORT 1口，打开源功率开关，将开路器、短路器和负载按1端口进行校准。校准后关闭信号开关。,73为防止双工产品反向信号对网络分析仪造成损坏，断开测试产品的DT口双工器的RX电缆（或给上行功放断电）。并在测试产品的MT口串接一个大功率负载。74确认
26、无误后，将电缆1连接到测试产品的DT口，打开电源开关。75打开网络分析仪信号开关，读取曲线最高点的回波损耗值。测试完成后，关闭网络分析仪信号，关闭测试产品的电源开关。断开电缆1。,8、粗测下行增益：81网络分析仪设置为S21参数测量，频率范围为测试产品的频率范围，设置源功率(以不起控为原则),测量参数设置为LOG。82、将电缆1连接于PORT 1口，根据待测品的ALC功率选择合适的衰减器，将电缆2连接于衰减器输入口，使用直通头将二根电缆连接，打开源功率开关，按THROUGH校准。校准后关闭信号开关。83在网络分析仪的PORT 1口串接合适的衰减器（或二个隔离器）以待测品不起控为原则。,.,增益
27、校准的连接方法,增益测试衰减器连接方法,84确认无误后，将电缆1连接到测试产品的DT口，将电缆2连接于MT口，打开电源开关。85打开网络分析仪信号开关，读取曲线中心频点的值，再加上PORT1的衰减器的衰减值即为增益。测试完成后，关闭网络分析仪信号，关闭测试产品的电源开关。断开电缆。9、将仪器复位，重复2.2、2.3步骤检查仪器，并记录使用情况。,网络分析仪测试注意事项：1、设置系统阻抗为50欧，校准面与测试面保持一致；2、先设置仪器频率范围、源功率大小、系统中频带宽、扫描点数和扫描类型，然后再使用标准的校准件对网络分析仪进行校准，若在仪器校准后更改上述参数，则校准无效，需重新进行校准；,3、在
28、产品测试过程中出现异常，应立即停止使用仪器，并通知相关人员进行检查处理。4、在仪器使用前后均要对仪器进行检查,若为双端口网络分析仪,4个S参数均要检查;,5、仪器要良好接地，不可用鹗鱼夹或将地线接于散热风扇防护网上，以免接触不良或虚接；6、当发现待测产品出现自激时，应马上给产品断电，将仪器与产品连接断开，并检查仪器性能好坏，当排除自激后，才可再将仪器接入测试；,图十四,图十五,7、在将网络分析仪与待测产品连接时，保证先将待测产品接地；再将待测品的电源打开，等待测品进入稳定状态才连接电缆，在产品测试完成后，先关闭待测品的电源，再将仪器与待测品连接断开，最后将地线与待测品连接断开；8、测试双工产品上行（或下行）驻波比和回波损耗时，必须断开其下行（或上行）链路，并在加电测试前，在产品的上行(或下行)输出口串接一个匹配负载。,9、测试有源产品的传输参数（如时延，增益或选择性等）时，必面在网络分析仪的二个端口均串接合适的衰减器进行保护。,谢谢！,
