在非50Ω環(huán)境中捕獲波德圖的示波器

波德（Bode）圖可以展示一個(gè)有源或無(wú)源網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù) T 的頻率和相位，從而簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的特性描述。在傳統(tǒng)形式中，波德圖在X軸以對(duì)數(shù)格式表示頻率數(shù)據(jù)，而在Y軸上以對(duì)數(shù)或線性格式表示振幅和相位數(shù)據(jù)。但是，很多網(wǎng)絡(luò)分析儀用于連接待測(cè)設(shè)備的輸入端口通常為固定的 50Ω或75Ω低阻抗。為了能夠測(cè)量 50Ω或 75Ω 以外環(huán)境中的有源與無(wú)源電路，可以用放大器對(duì)分析儀的輸入端作緩沖，放大器對(duì)待測(cè)設(shè)備呈高輸入阻抗，并以低輸出阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入端。

還有另一種建立或購(gòu)買(mǎi)定制緩沖放大器的方法，即在模擬示波器中使用近理想的放大器（如 Tektronix 465B），在其背板上提供一個(gè)垂直放大器輸出。Tektronix 還有一個(gè)常見(jiàn)的近親型號(hào)是 Tektronix 2465，它能在其背板上提供一個(gè) Channel 2。本設(shè)計(jì)實(shí)例描述一個(gè)已經(jīng)驗(yàn)證的測(cè)量方法，它可以獲得有源和無(wú)源器件的振幅與相位圖。波德圖將振幅 |T(jw)| 顯示為角頻率w=2pf 的函數(shù)。

多數(shù)測(cè)量要跨越很寬的頻率范圍，因此在圖形的橫坐標(biāo)（X軸）以對(duì)數(shù)格式 (log f) 表示頻率數(shù)據(jù)，而在縱坐標(biāo)（Y軸）上以 20log

(|T(jw)|) 表示振幅數(shù)據(jù)。這樣，兩張振幅和相位與頻率關(guān)系圖就能簡(jiǎn)潔表示一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電特性。使用分析儀的控制功能，選擇S21的振幅和S21的相位作普通坐標(biāo)系中的Y軸顯示，而為X軸選擇log f顯示選項(xiàng)。

　　Tektronix 465B或2465示波器的垂直放大器為100 MHz帶寬，1MΩ輸入阻抗和50Ω輸出阻抗。將示波器的低阻抗輸出連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀的 Port 2 輸入。用10×探頭連接示波器就能將有效輸入阻抗提高到10MΩ。除以上提到的以外，其它示波器或獨(dú)立放大器也可以提供更高的帶寬、更高的動(dòng)態(tài)輸入電壓范圍，以及較少的相位誤差和群延遲，從而完成更精確的測(cè)量。圖1為基本的測(cè)量配置。配用合適連接器的同軸電纜可以匹配網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入。如果網(wǎng)絡(luò)分析儀需要對(duì)Port 1作直流偏置，則應(yīng)采用外接電源。

　　為獲得最佳結(jié)果，按下列方式對(duì)系統(tǒng)作校準(zhǔn)。

1. 在感興趣的頻率范圍內(nèi)完成網(wǎng)絡(luò)分析儀兩個(gè)端口的校準(zhǔn)步驟。

2. 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀為雙顯示，使 S21的振幅顯示在屏幕上方，S21相位顯示在下方。將頻率顯示模式從線性改為對(duì)數(shù) (log)。

3. 設(shè)置示波器為直流耦合，并將其跡線調(diào)至屏幕的中央。選擇所需的掃速，并將觸發(fā)模式設(shè)為交流，調(diào)整觸發(fā)電平以產(chǎn)生跡線。

4. 將示波器的 Channel 2 輸入或探頭連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀的 Port 1 輸入，并調(diào)整分析儀的控制裝置，建立一個(gè)基準(zhǔn)線。

5. 調(diào)整垂直放大器的增益和衰減（V/d）控制，直到分析儀顯示出隨機(jī)噪聲，這表示最低可檢測(cè)信號(hào)。

6. 將分析儀的每刻度增益設(shè)置為 3dB/d，這個(gè)值便于確定增益以3dB降低的待測(cè)設(shè)備頻率。

7. 調(diào)整網(wǎng)絡(luò)分析儀的源（輸出）功率范圍（對(duì)毫瓦的dB值）以及示波器每刻度電壓的增益與衰減設(shè)置，以獲得最佳的數(shù)據(jù)顯示。如果待測(cè)設(shè)備有相當(dāng)高的增益或損耗，則應(yīng)調(diào)整分析儀的刻度基準(zhǔn)控制，將顯示的跡線重新定位在屏幕中間。圖2顯示了一個(gè)有源設(shè)備的波德圖，該設(shè)備原無(wú)法承受小于10kΩ阻抗的分析儀負(fù)載。

　　為盡量減小示波器垂直放大器帶來(lái)的相位偏移，應(yīng)選擇帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)工作帶寬的放大器。在圖2中采用一個(gè)100MHz 帶寬的垂直放大器可以相當(dāng)精確地測(cè)量一個(gè)工作在10MHz的待測(cè)設(shè)備。采用存儲(chǔ)一個(gè)基準(zhǔn)跡線，并從動(dòng)態(tài)跡線中減除的方式，可以消除測(cè)試夾具引入的相位偏移和振幅誤差。詳情見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)分析儀使用手冊(cè)。