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基于安捷倫VNA網絡分析儀實現長延時器件的測量

　　4. 長延時器件的電延時測量問題分析與解決方案

　　很多工程師都知道安捷輪的VNA網絡分析儀具有群時延的測量功能，但是很少有人能夠準確地測量出長延時器件的電子延時，甚至有時候測量的群時延為負值。針對這一問題，作者向大家提供三種測試方案

　　A. 電子延時補償等效法

　　首先，設置S21的顯示格式為Unwrapped Phase，然后調整VNA的Electric Delay進行補償，直到S21的相位軌跡曲線變得非常平坦。調整時，請注意當曲線的斜率為正值時，說明過補償。最終的補償值為被測器件的電子延時長度。

　　B. 群時延法

　　群時延的定義如下：

　　圖3所示的Average Delay代表DUT的電子長度或電延時，Group Delay Ripple代表DUT的相位失真。群時延計算的前提條件是要保證任意兩點之間的相位差小于180度，否則出現相位反轉，相位反轉的典型現象是群時延為負值。避免兩點之間相位反轉，須保證以下不等式成立：

ΔΦ = -360*Δf*t0<180°
Δf =測量帶寬/（掃描點數-1）
t0 為被測件的電子長度

　　針對長延時器件，要想滿足以上不等式，需要增加掃描點數和減少掃描帶寬。測量時，設置S21的顯示格式為Group Delay，圖4給出群時延方法的測量結果，DUT的平均群時延為247.776微秒。

　　C. 電延時補償等效法與群時延法相結合

　　這種方法結合電子延時補償等效法與群時延法，首先在VNA里設置Electric Delay為一個估計值，例如在圖4中可以估測電子延時為247.7微秒（這個值可以根據被測件的物理長度，介電常數和光速大約計算出來；這里也可以估算為240微秒），然后測量其群時延。測量結果如圖5所示，平均群時延為75.9納秒。如果過補償，會導致測量結果為負值，不過不影響最終測量結果。最終測量結果為補償值加上測量值，因此最終測量結果為247.7759微秒。

　　總結

　　在測量長延時器件時，由于VNA掃描速度太快，導致傳輸系數S21幅度測量不準確。群時延測量不準確的原因是由于掃描相鄰兩點之間的相位差大于180度，從而導致相位翻轉。正確合理地設置VNA，準確地測量長延時器件就不會那么復雜了。【微波EDA網】

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