阻抗测试主要包括以下原理:
1.电压和电流的相位关系:在交流电路中,电压和电流存在相位差。阻抗测试利用电压和电流相位的变化来测量电路的阻抗。
2.0hm's Law(欧姆定律):根据欧姆定律,电流和电压之间存在线性关系。利用欧姆定律可以推导出阻抗的计算公式。
3. 电压和电流的幅值关系:阻抗可以通过测量电压和电流的幅值来计算。根据幅值的比值,可以得出阻抗的大小。
4. 复数表示:阻抗可以用复数表示,其中实部表示电阻,虚部表示电抗。通过测量电压和电流的相位差以及幅值,可以将阻抗表示为复数。
阻抗测试通常使用特定的仪器和设备,如网络分析仪。这些设备可以通过在电路中施加信号,并测量电压和电流来计算阻抗。阻抗测试在电力系统、通信系统和电子设备中都有广泛的应用,用于优化系统性能和故障诊断。
反射法测量被测件的反射系数(Γx)。反射系数Γx与阻抗的关系如下:
Γx=(Zx-Zo)/(Zx + Zo)
其中,Zo 是测量电路的特征阻抗(50Ω),Zx 是 DUT 阻抗。
根据公式,测得的反射系数跟随阻抗(Zx)变化在–1至1之间变化。在 Zx 等于 Zo 时可获得最高的精度。阻抗越高,反射系数曲线的斜率就越慢,从而导致阻抗测量精度下降。
阻抗通过以下公式计算:
Z = 50 x((1 + S11)/(1-S11))
反射法的阻抗测量范围通常为 2Ω 至 1.5 kΩ(取决于所需的精度和测量频率)。
2.串联直通法 - 阻抗测量方法:
串联直通法通过将 DUT 连接成“串联传输”来测量阻抗。串联直通在测量高阻抗值时最有效:10%的精度范围约为 5Ω 至 20 kΩ或比反射法高大约十倍。阻抗通过以下公式计算:
Z =(50 x 2)x((1-S21)/ S21)
3.并联直通法 - 阻抗测量方法:
并联直通法通过将 DUT 连接成“并联传输”来测量阻抗。这是测试低阻抗值的好方法,通常用于在毫欧范围内进行测量(如电源完整性应用)。10%的准确度范围为 1 mΩ 至 10 Ω,低于典型的阻抗分析仪可以达到的范围。阻抗通过以下公式计算:
Z =(50/2)x(S21 /(1-S21))
Keysight 网络分析仪有增益相位测试端口和S参数测试端口,都可以测试阻抗。
下面是不同的测试方法适用的测试频率范围和阻抗测试范围。
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本应用指南探讨了矢量网络分析的基本原理。讨论范围包括常用的参数(S 参数),另外还回顾了传输线和史密斯圆图等射频基础知识。