阻抗匹配電路在濾波器測試中的應用

摘要 為解決掃頻儀日趨老化帶來(lái)的某型非標準阻抗濾波器測試問(wèn)題，通過(guò)設計阻抗轉換器實(shí)現了用網(wǎng)絡(luò )分析儀對濾波器的測試。介紹了掃頻儀與網(wǎng)絡(luò )分析儀的測試原理和它們之間的區別，闡述了網(wǎng)絡(luò )分析儀HP E5100B替代掃頻儀JW1252W測試濾波器的實(shí)現方法，以及阻抗匹配電路的原理及其在濾波器測試中的應用。實(shí)驗證明，用網(wǎng)絡(luò )測試儀測試數值一致性好、操作簡(jiǎn)單、精度高、減少了工作量、降低了成本。
關(guān)鍵詞 掃頻儀；網(wǎng)絡(luò )分析儀；濾波器；阻抗匹配

某型導航設備帶通濾波器為20世紀80年代初設計定型的產(chǎn)品，輸入輸出阻抗為非50 Ω標準阻抗，工作頻率150～1 749 kHz，分為I～Ⅵ這6個(gè)波段，配套的測試儀表——掃頻儀JW1252W由于年代久遠，器件老化，故障率高，經(jīng)常延誤生產(chǎn)進(jìn)度。為尋求可替代的儀表進(jìn)行濾波器測試，對現有儀表主要技術(shù)指標進(jìn)行分析后，選用矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀HP E5100B對濾波器進(jìn)行了測試。

1 兩種儀表的工作原理
1．1 掃頻儀工作原理
掃頻儀由掃頻信號發(fā)生器、頻率標志電路、顯示器及外部檢波探頭組成，如圖1所示，掃頻信號發(fā)生器是正弦信號發(fā)生器，為掃頻儀提供激勵源。頻率標志電路產(chǎn)生具有頻率標志的圖形，以便于測量者能在熒光屏上直接讀測出某一點(diǎn)的頻率值或某一段曲線(xiàn)的頻率絕對值，顯示器實(shí)際是一個(gè)工作于X—Y方式的示波器，顯示測量波形。

1．2 矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀工作原理
矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀由信號源、功率分配器、信號分離器、接收機和顯示系統組成，如圖2所示。

信號源為網(wǎng)絡(luò )分析儀系統提供激勵源；功率分配器對信號源的功率進(jìn)行分配，一路輸出信號送到被測件輸入端口，另一路輸出信號作為參考信號進(jìn)行S參數計算；信號分離器分離被測件輸入端口的入射波和反射波；接收機接收參考信號、反射信號和傳輸信號，并下變頻為中頻信號，對中頻信號進(jìn)行檢測，得到其幅度和相位值，以便于測量和控制單元進(jìn)行測量參數的計算；顯示系統在屏幕上顯示測量波形及參數。
1．3 兩種儀表的區別
掃頻儀與矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀都是測試網(wǎng)絡(luò )的幅頻特性，二者測試原理基本相同。兩種儀表的輸入輸出阻抗50 Ω，掃頻儀輸出端用高阻探頭進(jìn)行測試，被測件的輸出阻抗不影響測試值。由于配套網(wǎng)絡(luò )分析儀的高阻探頭低端頻率只能覆蓋到300 kHz，不能滿(mǎn)足測試要求，市面上配套網(wǎng)絡(luò )分析儀的低頻高阻探頭已瀕臨淘汰，而且價(jià)格昂貴，因此采用阻抗轉換方法實(shí)現濾波器的測試。由于網(wǎng)絡(luò )分析儀輸出端用50 Ω高頻電纜進(jìn)行測試，被測件的輸出阻抗必須為50 Ω，否則影響測試的真實(shí)性。解決網(wǎng)絡(luò )分析儀的阻抗匹配問(wèn)題，是用網(wǎng)絡(luò )分析儀替代掃頻儀的關(guān)鍵。
兩種儀表的顯示方式不同，掃頻儀顯示的是包絡(luò )信號，通過(guò)移動(dòng)頻標可從頻率顯示窗口上讀出所需頻率值；網(wǎng)絡(luò )分析儀則顯示的是信號源經(jīng)被測網(wǎng)絡(luò )后的波形，通過(guò)計算得到被測網(wǎng)絡(luò )的頻率值，并顯示到屏幕上，測量結果更直觀(guān)。