如何改善网络分析仪的动态范围

表征多种类型的微波设备时，获得尽可能高的网络分析仪动态范围，有助于我们获得最佳测量结果，同时把对其他参数的影响降到最小。

网络分析仪的动态范围本质上

是系统可测量的功率范围：

-P最大值：测量过程中系统发生不可接受的误差之前可测量的最高输入功率电平，通常由网络分析仪接收机的压缩技术指标确定。

-P参考值：测试端口处、来自网络分析仪信号源的标称功率。

-P最小值：系统可测量（其灵敏度）的最小输入功率电平，取决于接收机的本底噪声。

动态范围的两个常用定义：

-接收机动态范围 = P最大值 - P最小值

如果把接收机看作是一个系统，那么它就是这个系统的真实动态范围。要实现接收机的全动态范围，可能需要用到放大器。

-系统动态范围 = P参考值 - P最小值

系统动态范围是无需放大即可是海鲜的动态范围。

改善动态范围的方式主要有平均法

和降低中频带宽（IF BW）两种

1.平均法

 VNA 都是通过对每次扫描的数据点进行指数加权平均来执行扫描到扫描平均的。对数据集内的样本进行指数加权，即使在达到所需的平均因子之后，也可以在不终止的情况下进行平均。对复杂数据进行平均就意味着数据是矢量平均的。

许多信号分析仪使用标量平均，这只会减少噪声的方差，不会影响平均噪声电平。在矢量意义上进行平均时，如果包含相干信号和无关噪声的迹线，噪声分量将接近于零，所得到的迹线将显示具有较少噪声的期望信号。在网络分析仪显示器上以对数幅度格式观察时，可以清楚地看出平均噪声电平降低并且改善了动态范围。

大多数矢量网络分析仪中提供的平均功能，平均值每增加 2 倍，信噪比改善 3 dB。这是降低本底噪声的有效方法。但是，它也会降低测量速度。

平均法只能用于比例测量，不适用于使用单个接收机信道进行的测量。非比例测量不允许进行平均，因为在此模式下相位是随机的，平均法（在复杂域中执行）将会导致结果接近于零。

2.降低中频带宽法

系统的中频带宽可以通过前面板或远程编程进行更改，其值将影响对分析仪接收机中收集的数据执行的数字滤波。降低中频带宽会滤除数字滤波器带宽之外的噪声，从而降低本底噪声。

噪声本质上是随机且被认为是不确定的，因为它是由小事件的集合引起的，呈现出高斯概率分布。

与平均操作一样，以降低中频带宽的方式降低本底噪声会也会减慢测量速度。虽然可以预期中频带宽降低 10 倍会使本底噪声降低 10 dB，同时导致测量时间增加 10 倍，但这并非总是如此，因为在不同的中频带宽中，数字滤波器的网络分析仪形状可能不同。对 VNA 而言，中频带宽减少 10 倍因子，扫描时间的增加值少于 10 倍因子。这意味着为了实现相同的本底噪声降低，降低中频带宽对测量速度的影响低于平均法。

选用适宜方式进行测量

如果测量速度不是最重要的考虑因素，那么以上任一种方法同样有效。由于平均法需要多条迹线并每次都更新显示，因此执行平均法通常比降低中频带宽需要更长的时间，特别是需要多次平均时。

周期时间的增加与扫描时间的增加紧密相关，如果网络分析仪处于快速扫描模式，则通过降低中频带宽获得动态范围的改善对测量速度的影响明显优于执行平均法。对于慢扫描模式，两种方法对测量速度的影响基本相同。

此外，对于速度和宽动态范围都必须优化的应用，还可以采用矢量网络分析仪提供的分段扫描功能，它允许用户将频率扫描分成多个频段，每个频段都有自己的起始频率、中频带宽、功率电平和点数。测量滤波器时，只要高电平迹线噪声保持足够小，通带中的中频带宽就可以设置得更宽，以实现快速扫描速率。

抑制频带中的本底噪声对测量误差有显著影响，因此中频带宽可以设置得足够低，以实现期望的平均噪声水平降低。为了进一步 提高分析仪的动态范围，可以将分段扫描与重新配置测试结合起来。

总结

网络分析仪动态范围是许多测量情况下最关键的参数，可以通过平均法或降低中频带宽来降低本底噪声，每种方法都有其优缺点。除了这两种方法以外，还可以通过使用分段扫描功能，以及可配置的测试集进一步改善动态范围，并且保持测量速度。