Analyse du réseau

Les analyseurs de réseau caractérisent les dispositifs de radiofréquence (RF). Bien qu'ils aient commencé par mesurer des paramètres S, les analyseurs de réseau sont devenus hautement intégrés et avancés pour rester à la pointe des dispositifs qu'ils testent.

Les circuits RF nécessitent des méthodes de test uniques. La tension et le courant sont difficiles à mesurer directement à des fréquences élevées, de sorte que les composants doivent être caractérisés par leur réponse aux signaux RF. Les analyseurs de réseau effectuent ces caractérisations en envoyant des signaux connus dans un dispositif et en effectuant des mesures de rapport entre les signaux d'entrée et de sortie.

Les premiers analyseurs de réseau ne mesurent que l'amplitude. Ces analyseurs de réseau scalaires mesurent l'affaiblissement de retour, le gain, le rapport d'ondes stationnaires et d'autres mesures basées sur la magnitude.

Aujourd'hui, la plupart des analyseurs de réseau sont des analyseurs de réseau vectoriel, qui mesurent à la fois l'amplitude et la phase. Les analyseurs de réseau vectoriels sont des instruments extrêmement polyvalents qui peuvent caractériser les paramètres S, faire correspondre des impédances complexes, effectuer des mesures dans le domaine temporel, etc.

Ce schéma fonctionnel de haut niveau d'une mesure montre un signal envoyé vers l'avant à travers le dispositif testé (DUT), de l'entrée à la sortie. Les mesures qui passent par l'entrée d'un appareil jusqu'à la sortie sont appelées mesures directes.

Les récepteurs de l'analyseur de réseau mesurent les signaux incidents, réfléchis et transmis pour calculer les paramètres S avant.

Les mesures RF sont extrêmement sensibles. Les câbles de test, les connecteurs et les montages affectent la mesure. Vous souhaitez caractériser l'objet sous test, et non l'objet sous test et les câbles qui le relient à l'analyseur de réseau.

Par défaut, les analyseurs de réseau considèrent que l'objet sous test est tout ce qui se trouve au-delà des ports de test. Cette considération signifie que le plan de référence de l'analyseur de réseau se trouve au niveau des ports de test. Tout ce qui se trouve au-delà du plan de référence est inclus dans la mesure.

Ces figures illustrent le plan de référence avant et après le calibrage. Avant le calibrage, tout ce qui se trouve au-delà des ports de l'analyseur de réseau, y compris les câbles et les connecteurs, est inclus dans la mesure.

Après l'étalonnage, le plan de référence s'est déplacé, de sorte que l'analyseur de réseau corrige les câbles et les connecteurs et ne mesure que l'objet sous test. À un niveau très élevé, l'étalonnage des câbles et des connecteurs est analogue à la mise à zéro d'une balance pour le poids de tare.

Les deux méthodes d'étalonnage les plus courantes sont Thru, Reflect, Line (TRL) et Short, Open, Load, Thru (SOLT). Ces méthodes sont des combinaisons différentes de mesures d'impédance et de transmission utilisées pour caractériser les câbles et les dispositifs d'étalonnage.

Ces techniques d'étalonnage consistent à connecter des étalons aux propriétés connues à l'installation de mesure à la place de l'objet sous test. L'analyseur de réseau peut appliquer des corrections pour les câbles et les connecteurs en comparant ce qu'il mesure aux valeurs des étalons.

Traditionnellement, l'étalonnage est réalisé à l'aide d'étalons mécaniques. Les opérateurs effectuaient individuellement chaque connexion et laissaient l'instrument prendre une mesure. Un étalonnage complet à deux ports nécessite sept connexions mécaniques. Ce processus prend du temps et crée des risques d'erreur de la part de l'utilisateur.

Les modules d'étalonnage électronique peuvent reproduire électroniquement les différents types de charges avec une seule connexion. L'étalonnage électronique est rapide, reproductible et limite l'usure des connecteurs.

Les VNA sont tellement polyvalents qu'une présentation de chaque type de mesure nécessiterait son propre site web, mais voyons comment les principes fondamentaux abordés ici s'appliquent à chaque mesure.

Étape 1 : Mise en place de la mesure

Les VNA effectuent toutes sortes de mesures, mais vous devrez généralement configurer une sorte de balayage. Les principaux paramètres d'un balayage sont la fréquence de départ et de fin, la puissance et la largeur de bande FI.

Fréquence de démarrage et d'arrêt

• Ces valeurs déterminent les limites du balayage de fréquence
• Choisissez des valeurs qui reflètent parfaitement le comportement de votre appareil.
• Réglez la fréquence centrale et la portée du balayage si vous savez où vous voulez que votre mesure soit centrée.

Puissance

• Cette valeur détermine le niveau de puissance du signal d'essai envoyé à l'objet sous test.
• Utilisez la puissance maximale de la source pour les dispositifs passifs ; par exemple, les filtres
• Limiter la puissance pour éviter la compression dans l'objet sous essai ou dans le VNA pour les dispositifs actifs.
• Améliorez votre rapport signal/bruit avec un niveau de puissance plus élevé

Largeur de bande IF

• Choisissez une bande passante qui vous donne la résolution dont vous avez besoin à un niveau de vitesse acceptable.
• Utiliser une largeur de bande FI plus petite pour une meilleure résolution de la mesure ; la contrepartie est une vitesse de mesure plus lente.

Étape 2 : Étalonnage

L'étalonnage est essentiel pour effectuer des mesures précises, mais vous devez d'abord tester votre dispositif de mesure.

Les étapes :

1. Connectez votre appareil et prenez une mesure non calibrée.
2. Ajustez votre gamme de fréquences et votre largeur de bande FI pour confirmer que vous capturez tout ce que vous avez besoin de voir.
3. Confirmez que le kit d'étalonnage possède le même type de connecteur et le même genre que votre objet sous essai.
4. Connectez le kit d'étalonnage à votre installation pour effectuer l'étalonnage.
5. Après l'étalonnage, vous êtes prêt à reconnecter votre appareil.
6. Réétalonnez si vous modifiez la gamme de fréquences ou les paramètres de la largeur de bande FI.

Conseil : utilisez des clés dynamométriques pour effectuer les connexions afin d'obtenir un contact solide entre les conducteurs sans les endommager. Tournez uniquement les écrous des connecteurs ; évitez de tordre les conducteurs l'un contre l'autre.

Étape 3 : Interprétation des résultats

Les VNA disposent de nombreux outils logiciels pour vous aider à analyser vos mesures, des marqueurs de bande passante à 3 dB à l'analyse du domaine temporel. Choisissez le bon logiciel et les bonnes fonctions pour votre mesure afin de faciliter votre analyse.

Les analyseurs de réseau hautement intégrés tels que le PNA disposent de dizaines d'applications logicielles permettant d'effectuer des mesures difficiles, telles que la caractérisation des dispositifs non linéaires et actifs.