矢量网络分析仪E5063A差分信号S参数测量方法

E5063A作为一款2端口矢量网络分析仪，其核心功能是测量单端S参数（S11、S21等）。对于差分（平衡）器件的测试，E5063A本身不具备物理上的差分端口，需要通过Fixture Simulator（夹具仿真器） 中的Balance-Unbalance Conversion（平衡-非平衡转换） 功能，将两个单端端口的测量结果软件转换为差分（平衡）状态下的混合模式S参数。

一、测量原理

差分信号S参数（混合模式S参数）将差分器件视为一个“逻辑端口”，可分别获得差模和共模两种模式下的S参数。以二端口差分器件为例，其混合模式S参数包括：

Sdd（差模到差模传输/反射）

Scc（共模到共模传输/反射）

Sdc / Scd（模式转换参数）

E5063A通过软件算法，基于在非平衡（单端）状态下测得的原始S参数，进行数学转换得到上述混合模式参数。

二、测量步骤

第一步：系统校准

在进行差分测量之前，必须首先完成常规的2端口S参数校准。校准将测试参考平面从仪器端口移动到夹具或被测件（DUT）的端口处，消除系统误差。E5063A支持SOLT（短路-开路-负载-直通）、电子校准（ECal）等多种校准方式。校准后，可根据需要利用端口延伸（Port Extension） 或网络去嵌（Network De-embedding） 功能进一步将校准参考平面延伸至DUT引脚处。

第二步：配置平衡-非平衡转换

校准完成后，按下前面板的 〔Analysis〕 键，依次进入 Fixture Simulator > Topology > Device。在拓扑选择菜单中，选择 Bal（平衡），将DUT的逻辑端口1设定为平衡端口。随后指定分析仪的两个物理端口（端口1和端口2）与DUT逻辑端口的连接关系。如需显示当前的平衡测量拓扑结构，可在 Fixture Simulator > Topology 菜单下打开 Property 显示。

第三步：开启转换功能并选择测量参数

完成拓扑设置后，点击 BalUn 开启平衡-非平衡状态转换功能，然后点击 Fixture Simulator 开启夹具仿真器功能。此时，按下 〔Meas〕 键（或通过 Analysis > Fixture Simulator > Measurement），即可在测量参数列表中选择所需的混合模式S参数，例如Sdd11、Sdd21、Scc11等。

第四步：连接被测件并读取结果

将差分被测件的两个差分端口分别连接到E5063A的端口1和端口2。仪器将实时显示所选混合模式S参数的测量结果，包括幅度、相位、群延迟等多种数据格式。

三、注意事项

端口阻抗设置：进行平衡-非平衡转换时，必须确保两个非平衡端口的阻抗设置相等。

适用范围：E5063A的Fixture Simulator支持平衡测量功能，混合模式S参数测量主要适用于差分1端口测量场景。

校准验证：校准完成后，建议通过连接已知性能的验证件进行置信度检查，确认校准系数的有效性。

通过上述流程，工程师可以利用E5063A经济高效地完成差分器件的S参数表征，满足天线、滤波器、高速PCB等无源器件的测试需求。