VNA 矢量网络分析仪测滤波器：带外抑制怎么测？频

使用矢量网络分析仪（VNA）测量滤波器的带外抑制是评估其性能的关键指标之一。带外抑制衡量的是滤波器在指定通带频率范围之外对信号的衰减能力。以下是详细的测量方法和频率范围设置技巧：

📏一、测量原理与核心步骤

1.测量参数：带外抑制主要通过测量滤波器的前向传输系数（S21）来获取。S21的幅度（dB）直接反映了信号从端口1传输到端口2的损耗或增益。

2.核心操作：在VNA上设置合适的频率范围，测量该范围内S21的幅度响应。带外抑制值就是通带外特定频率点上S21的负值（衰减量）。例如，在某个频率点测得S21=-60dB，则表示该点的带外抑制为60dB。

3.校准至关重要：

*在连接滤波器之前，必须使用校准套件（如SOLT）在VNA的测试端口进行全双端口校准。

*校准范围应覆盖你计划测量的整个频率范围（包括通带和需要关注的带外区域）。

*校准后，连接直通（Through）标准件验证校准效果，确保S21接近0dB(±0.1dB内)，S11/S22接近-∞dB（反射极小）。

🔧二、频率范围设置技巧（关键）

设置频率范围是测量带外抑制的核心环节，目标是在保证精度的前提下高效覆盖所需区域：

1.覆盖整个关注区域：

*起始频率：远低于通带下限（对于带通/低通）或远低于阻带起始点（对于高通）。例如，通带为1GHz-2GHz的带通滤波器，测低频抑制时，起始频率可能设到100MHz或更低。

*终止频率：远高于通带上限（对于带通/高通）或远高于阻带起始点（对于低通）。接上例，测高频抑制时，终止频率可能设到5GHz或更高。

*目的：确保完全覆盖滤波器规格书中要求的所有带外抑制测试点，并观察抑制曲线在带外的整体趋势（如抑制深度、抑制滚降斜率、是否存在异常谐振点）。

2.明确带外抑制要求点：

*仔细阅读滤波器的规格书，找出明确规定带外抑制要求的具体频率点或频率区间（如：在500MHz处抑制≥40dB；在3GHz-6GHz范围内抑制≥60dB）。

*必须将这些点或区间包含在你的扫描范围内。VNA的标记点功能可以精确读取这些点的S21值。

3.覆盖抑制深度要求：

*频率范围需要足够宽，以确保扫描能覆盖到滤波器达到其标称最大抑制深度（如80dB）的频率区域。如果你设置的终止频率过早，可能只看到抑制在上升但还没达到最深点就停止了，导致低估实际性能。

4.点数设置（分辨率与效率平衡）：

*足够点数：在通带边缘和抑制要求严格的区域（尤其是近端带外），设置较高的点数以保证足够的频率分辨率。这有助于精确捕捉通带到阻带的陡峭过渡（滚降）和识别可能存在的窄带杂散响应。

*优化点数：在远离通带、抑制已很深且变化平缓的远端区域，可以适当减少点数以提高扫描速度。避免在整个超宽频带上均匀设置过高点数导致测量时间过长。

*技巧：利用VNA的分段扫描功能。将整个频率范围划分为几个子段：

*段1：通带及其附近（高点数，如1001点）。

*段2：近端带外（较高点数，如501点）。

*段3：远端带外（较低点数，如201点）。

*为每个分段独立设置点数，在保证关键区域精度的同时显著提升整体测量效率。

5.考虑动态范围：

*测量高带外抑制（如>80dB）时，需要确保VNA在该频率点有足够的动态范围。

*如果动态范围不足（表现为远端带外噪声基底抬高），可尝试：

*降低IF带宽（提高信噪比，但会减慢扫描速度）。

*开启平均功能（降低噪声波动）。

*适当增加输出功率（需确保不损坏滤波器或使放大器饱和）。

6.功率设置：

*设置合适的源功率。功率过低可能导致远端带外信号低于VNA接收机底噪；功率过高可能导致滤波器中的有源器件（如有）饱和，或产生非线性效应，影响测量准确性。通常从-10dBm开始，根据需要调整。

📌三、测量执行与结果解读

1.将已校准的VNA的两个测试端口通过电缆连接到滤波器的输入和输出端口（注意方向：Port1->输入，Port2->输出）。

2.设置好频率范围、点数、功率、IF带宽等参数。

3.启动扫描，测量S21幅度。

4.读取带外抑制：

*使用Marker功能将标记点移动到规格书要求的特定频率点，直接读取S21值（dB），其绝对值即为该点的带外抑制值（如S21=-65.3dB，抑制为65.3dB）。

*使用LimitLines功能在S21曲线上绘制水平线（如-60dB），直观检查整个带外区域是否满足抑制要求（曲线应位于限制线下方）。

*观察整个带外区域的S21曲线，确保抑制深度符合预期，没有异常的突起（杂散）或凹陷。