

新手常認(rèn)為選擇頻率范圍遠超被測器件(DUT)最高頻率的VNA是“一步到位”或“性能更好”的選擇。例如,覺得67GHz的VNA測2.4GHzWiFi肯定比6.5GHz或13.5GHz的VNA“更好”、“更準(zhǔn)”或“更面向未來”。這是一種典型的誤解。
為什么“殺雞用牛刀”不合適?
1.高昂的成本浪費:這是最直接的原因。VNA的價格與其最高頻率、動態(tài)范圍、相位噪聲等核心指標(biāo)密切相關(guān)。一臺67GHz的高端VNA價格通常是覆蓋6.5GHz或13.5GHz機型的數(shù)倍甚至數(shù)十倍。為測試2.4GHzWiFi(最高頻率約2.5GHz,考慮到諧波或雜散,通常選到6GHz或13.5GHz足矣)投入如此巨大的成本,是極大的資源浪費。省下的預(yù)算可以購買更合適的儀器、夾具、校準(zhǔn)件或用于其他研發(fā)。
2.低頻段性能可能并非最優(yōu):
*動態(tài)范圍:高端高頻VNA的設(shè)計重點往往在其最高頻段的性能優(yōu)化(如本振設(shè)計、混頻器選擇)。在低頻段(如2.4GHz),其動態(tài)范圍(即同時測量強信號和弱信號的能力)可能反而不如專門為低頻段優(yōu)化的中端VNA。動態(tài)范圍是測量濾波器、放大器等器件帶外抑制、噪聲系數(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)。
*跡線噪聲:類似地,在低頻段測量的本底噪聲(跡線噪聲)可能不如專用低頻VNA低。這會影響小信號反射(如連接器微小缺陷)或低插損(如高質(zhì)量電纜)的測量精度。
*穩(wěn)定性:超寬帶系統(tǒng)在低頻段的穩(wěn)定性有時需要更復(fù)雜的補償,可能不如帶寬較窄的儀器簡單可靠。
3.操作復(fù)雜性與校準(zhǔn):高頻VNA通常系統(tǒng)更復(fù)雜,校準(zhǔn)步驟可能更多(尤其涉及波導(dǎo)校準(zhǔn)或更復(fù)雜的誤差模型),對操作人員的要求更高。對于只需要測量S參數(shù)、匹配、插損等基本指標(biāo)的2.4GHzWiFi器件(天線、濾波器、功放、PCB走線),使用中低頻VNA操作更簡單快捷,校準(zhǔn)流程更成熟穩(wěn)定(如常用的3.5mm或N型校準(zhǔn)件)。
4.體積、重量與功耗:高頻VNA通常體積更大、更重、功耗更高。對于實驗室工作臺或產(chǎn)線測試環(huán)境,更緊湊輕便的中低頻VNA更具優(yōu)勢。
如何正確選擇頻率范圍?
1.確定DUT的最高工作頻率(f_max):明確你要測什么。對于2.4GHzWiFi,信號主頻是2.4-2.5GHz。
2.考慮諧波和雜散:如果需要評估DUT的諧波失真或雜散特性,頻率范圍需要覆蓋到足夠高的諧波次數(shù)(如3次諧波約7.5GHz,5次諧波約12.5GHz)。
3.應(yīng)用需求:如果主要關(guān)注S參數(shù)、匹配、插損、隔離度等,覆蓋到2-3倍f_max通常足夠(如2.4GHz的2-3倍是4.8-7.2GHz)。如果需要精確測量諧波或進行非線性分析,則需要覆蓋到所需的諧波頻率。
4.選擇合適機型:基于以上分析:
*僅測S參數(shù):選擇最高頻率≥6GHz(如KeysightE5061B/E5063A,R&SZNH)或9GHz/13.5GHz的機型綽綽有余。
*需測諧波到3次:選≥7.5GHz(如9GHz,13.5GHz)。
*需測諧波到5次或更高:考慮13.5GHz或20GHz機型。
*67GHz機型的目標(biāo)應(yīng)用是毫米波通信(5GNRFR2,802.11ad/ay)、雷達、高速半導(dǎo)體器件等,與2.4GHzWiFi的需求完全不匹配。
結(jié)論:
為2.4GHzWiFi測試選擇67GHz的VNA,是典型的資源錯配。它不僅造成巨大的、不必要的資金浪費,在低頻段的某些關(guān)鍵性能(如動態(tài)范圍、跡線噪聲)上可能反而不及更便宜、更專注的中低頻VNA,同時操作也更復(fù)雜。選擇VNA的頻率范圍應(yīng)遵循“適用性原則”,即覆蓋DUT的最高工作頻率及其必要的諧波/雜散分析范圍,并留有適當(dāng)余量(通常1.5倍到3倍f_max足夠),而非盲目追求“最高指標(biāo)”。對于2.4GHzWiFi應(yīng)用,6GHz、9GHz或13.5GHz的VNA是更經(jīng)濟、高效且性能足夠的選擇。
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