盡管這種倍頻器和主機結構允許將VNA端口移近DUT,但從VNA到倍頻器模塊的距離仍然有限。擴頻模塊和VNA之間所需的高頻源和測量信號仍然會產生插入損耗和穩定性問題,從而限制了連接距離。為了使模塊和VNA之間的距離超過一米,需要特殊的設計,來解決將模塊與VNA相連的電纜帶來的不利影響。
安立公司已經開發出使用專用電纜和額外放大功能的典型解決方案,以將VNA與模塊之間的距離延伸到大約5米,這就是獨特的ShockLine MS46522B E波段2端口高性能VNA,帶有5米長的線纜 (圖5)。但是,隨著距離超過5米以上,這種設計結構也不可避免的出現問題。
圖5. ShockLine MS46522B E波段2端口性能VNA
為了簡化長距離高頻S參數測試,就需要一種新的VNA架構。這種新的設計需要本質上是獨立VNA的模塊,這些模塊具有完整的源和測量功能,這些功能不依賴于主機中的信號源或數據處理。另外,必須確保兩個獨立的VNA之間的相位同步,以便支持復雜的2端口S參數測量。
為了解決此問題,安立公司推出了ShockLine ME7868A分布式2端口VNA(圖6)。其突破性的設計,通過使用具有完整信號源和測量功能的獨立ShockLine MS46131A模塊化單端口VNA作為便攜式測試端口,消除了VNA主機。由于每個單端口VNA均包含完整的源和接收機,因此可以在DUT本地產生和測量高頻信號,同時插入損耗和測量穩定性也得到了改善,從而消除了任何長距離傳輸帶來的各種不利影響。因為不需要主機連接,單端口VNA可以自由地在很遠的距離上進行測量,以進行獨立的回波損耗(RL)測量。
圖6. ShockLine ME7868A分布式模塊化2端口VNA
為了實現復雜的插入損耗(IL)測量,兩個單端口VNA必須進行相位同步。通常VNA端口同步是在VNA主機中完成的,但是在分布式結構中為了實現同步,安立公司開發了一項名為PhaseLync的突破性技術,該技術允許兩個單端口VNA在100米或更遠的距離上進行相位同步。
借助PhaseLync技術,該單端口VNA能夠在端口之間幾米的跨度內保證最高至43.5 GHz±2度的相位穩定性和±0.5 dB的幅度穩定性的同步IL測量。相對于同軸電纜,ME7868A分布式2端口VNA在遠距離傳輸測量方面,顯示出明顯優于同軸電纜的優勢。
圖7描述了傳統同軸電纜與ShockLine ME7868A分布式2端口VNA在5米范圍內的IL測量的相位穩定性的比較。
圖7.相位穩定性比較
該圖顯示了兩種相位隨頻率的變化。其中一條曲線是傳統的VNA連接,它測量電長度較短的RF DUT,用2.25英寸半徑彎曲的5米長電纜連接。如圖所示,在40 GHz下大約有六度的相移。
與之對應的,將其與具有5米PhaseLync連接的ShockLine ME7868A分布式2端口VNA進行比較, PhaseLync電纜以相同的半徑彎曲,以測量相同的電長度的DUT。在40 GHz頻率下,相移小于2度,這表明PhaseLync的相位穩定性是同軸電纜的三倍。
借助這種新的架構,得以實現將VNA端口移近DUT端以簡化S參數測試的目的。通過消除單個矢網主機架構的諸多物理限制,無需主機即可在DUT端生成高頻信號并進行測量,從而大大提高了VNA測試的靈活性。將VNA端口連接到DUT還可以改善動態范圍和穩定性,并簡化了校準和夾具去嵌入,從而在遠距離上實現更好的整體S參數測試。