下一代矢量网络分析仪拓展测量视野

矢量网络分析仪（VNA）是射频/微波行业不可或缺的组成部分¹,²，并持续保持强劲增长³，其在研发、信号完整性、航空航天与国防及其他应用领域的复合年增长率超过6%。矢量网络分析仪被广泛用于表征各种无源、有源或频率转换器件（如混频器）。现代矢量网络分析仪日益融入先进技术，以实现更快、更精确、更自动化的测量，同时将用户的干预降至最低。安立公司的Tensor™ 矢量网络分析仪代表了这一领域的重大进步。它引入了人工智能能力、高速测量性能和增强的架构灵活性。其主要特性包括：

全球首创的 AI 辅助测量设置与优化

高速数据采集与传输

每端口独立专用源，提升灵活性

多源与多接收机的独立控制

真正的双站（bi-static）测量能力

应用领域

Tensor平台完全符合下一代平台的定义，支持跨多个行业的广泛应用。

信号完整性 - 信号完整性是增长最快的市场细分领域之一。Tensor 能够对高速数字系统和数据服务器基础设施进行精确的多端口测量。对连接现代高速器件（如数据服务器专用的 CPU 和 GPU）的印刷电路板上的更多铜走线进行测试，以及电气互连、背板、服务器线缆等，都是必须使用矢量网络分析仪以确保信号完整性得到维持的应用场景。Tensor 的可扩展架构（通过开关矩阵可从8端口扩展至128端口）结合专有的自动化软件，可实现高度精确、可重复且高效的测量，并具备出色的动态范围。

航空航天与国防 - 随着卫星、相控阵和雷达前端等射频系统日益复杂，对单个元器件进行精确表征变得至关重要。即使微小的性能偏差也可能损害系统功能。有源器件、混频器、高动态范围滤波器和移相器等都是需要快速精确测试的典型例子。Tensor矢量网络分析仪凭借每端口独立专用源的设计，无需外部信号发生器即可同时测试多个器件。多源控制等高级功能允许灵活的频率配置，显著提升测试效率和测试能力。

研发 - 研发领域历来是矢量网络分析仪的首要市场，对灵活性要求最高。Tensor矢量网络分析仪（如同一把瑞士军刀）不仅包含纯粹的 VNA 内核，还可用作多输出（具有四个独立源）的高度可重构信号发生器，具备出色的频谱纯度和切换速度。这减少了对额外昂贵仪器的需求，并简化了复杂的测试设置。

性能与功能

矢量网络分析领域的进步分为两类：传统性能指标的改进以及新功能的引入。Tensor 平台在这两方面均有所建树。

第一类改进的重点之一是射频源功率和功率处理能力。这两者对于测量功率器件而言都很重要；而在信噪比（SNR）受限的测试场景（如OTA测试、有损夹具等）中，即使是对于无源器件的测量，源功率也十分关键。在这种 SNR 受限的情况下，更高的源功率可以在被测器件（DUT）或路径损耗较大时，为仪器噪底之上提供更大的裕量。Tensor仪器在所有频率下的可用端口功率均超过15dBm（只需最少的硬件选件），而在选择常见硬件选件时，功率通常也处于该范围。当 VNA 为频率转换被测器件提供本振（LO）时，这一源功率同样具有价值（其重要性取决于器件技术）。源的频谱纯度也在相位噪声（比上一代提升约 20 dB）和谐波含量方面得到了改善。当把源用作毫米波测量的混频器本振时（此时倍频次数可能很高），以及在改善一般轨迹噪声（trace noise）方面，这些频谱纯度的提升非常有价值。

通过采用新型耦合器设计（可承受5 W以上的功率）、新型接收端步进衰减器（具有更高的重复性）和高线性度接收机，功率处理能力得到了提升。接收端步进衰减器并非机电式，因此可以在校准后进行切换，而不会像早期仪器那样因重复性误差而需要重新校准。对于高功率处理而言，另一个重要方面是端口匹配，其在入射功率超过20 dBm时仍保持线性（同样，可使用内部或外部衰减器将此水平进一步提升）。相比前代产品更优的接收机噪声系数有助于降低所有配置下的系统噪底。结合更高的源功率，这通常可使系统动态范围提升 15 dB（取决于频率范围和配置）。

速度历来是一项非常重要的传统指标。在高点数下，1 MHz中频带宽的测量速度比前代仪器快约5倍。测量速度是一个多维度的量，在连续波（CW）和少频点扫描测量方面也有显著改进（提升10至20倍）。后一项速度优势对于某些产线和OTA测量非常有价值——在这些场景下，每次测量的频率点数可能不高，但所需测量的次数非常多。远程数据传输速度也有所提升（相比前代约提升5倍），这对于需要长时间进行的测量活动以及要求高点数的测试非常重要。

功能上的改进有助于简化测量设置、更轻松地进行数据分析或解读，或允许执行不同的测量和校准。该仪器系列的功能性改进分为以下几类：

无需额外测试装置即可进行毫米波测量（2 端口和 4 端口，但需要选件）。利用此选件，所有射频和本振驱动与控制能力都被集成到VNA机箱内，因此可以使用几乎任何可用的毫米波模块（安立的模块可达220GHz，其他厂商的模块可超过 1 THz）进行分频段毫米波测量。更高的源频谱纯度有助于提升毫米波高频段的性能，更灵活的功率控制则简化了设置。

向导模式用于简化特定类型 DUT 的设置和校准（如图2所示的放大器和混频器）。这些工具引导用户完成所需的DUT参数输入、测量选择和必要的校准步骤，然后再设置所需的通道和扫描轨迹，从而在大多数常见场景下获得合理的测量结果。当然，所有测量也可以通过手动编排以实现最大灵活性，并覆盖更复杂的测试场景。

可通过向导配置的放大器测量项目：小信号 S 参数、稳定性指标、增益压缩（包括 AM/AM 和 AM/PM）、互调失真电平和截获点以及谐波。

可通过向导配置的混频器测量项目： S 参数（匹配和隔离）、变频损耗和变频相位、变频增益压缩以及本振敏感度。

提供动态双本振配置选项，内部本振可重新路由至不同接收机，以支持更先进的混频器校准、不同频率方案下的多次测量以及复杂 DUT 中的噪声优化。不仅任何一个本振可用于所有接收机，每个本振还可以根据需要重定向至不同的接收机。

更灵活的用户界面：数据最多可组织为 4,096 条扫描轨迹，最多使用 512 个测量通道。显示内容可通过显示窗口和标签页系统进行管理，以便快速、全面地解读结果。这种方式比早期产品提供了更强大的可配置性。

单通道最多可拥有 1,000,000 个测量点，任一仪器设置中的总测量点数最多可达3,000,000 个。这个数字看似巨大，但它允许使用一次大型校准覆盖多个频率范围子集而无需插值，同时保持频率分辨率；允许同时以精细分辨率和大的无混叠范围进行时域和群延迟分析；还允许在一次连续扫描中执行非常复杂的多属性测量。

图2 混频器配置向导界面

Tensor仪器提供2端口和4端口配置，并配备多种硬件选件，包括直通环路（direct access loops）、接收端和源端步进衰减器、第二内部本振（仅限 4 端口）、外部 ALC、外部中频输入/输出、分频段毫米波支持等。其中部分配置如图 3 所示。软件选件包括时域处理、增益压缩、多种混频器测量选项、毫米波支持等众多功能。

图3 源配置向导界面

人工智能

Tensor矢量网络分析仪引入了AI辅助测量工作流程，使用户能够通过自然语言交互来配置复杂的测量。“嗨，Tensor，你能帮我设置一个混频器测量吗？”——只需说出这句话，即可展示所有设置细节，包括方框图、推荐连接和参数设置。在提供足够的信息后，系统会自动配置测量、执行所需的校准并运行测试。这显著缩短了设置时间，最大限度减少了用户差错，并为先进射频仪器的易用性树立了新标准。值得一提的是，AI引擎是 Tensor 内置的，这意味着它无需互联网连接即可运行——这对某些应用而言是一项重要优势。

双站测量

双站（bi-static）测量的概念源自雷达系统。传统单站雷达使用同一天线发射和接收信号，就像大喊并听到自己的回声。相比之下，双站雷达采用两副独立的天线——一个设备发射信号，另一个独立设备接收反射信号。这种方法具有某些优势，例如对隐身目标更好的探测能力。受雷达系统的启发，Tensor矢量网络分析仪通过光纤链路同步的分布式收发模块采用了这一方法⁴。远程收发模块连接至Tensor VNA，如图4所示。这种架构能够在测量参考面之间实现大空间间隔，同时将动态范围和相位稳定性的损失降至最低。这对于新兴应用（如可重构智能表面）尤其有价值，因为传统的单站或伪双站方法在这些应用中已显不足。通过克服电缆损耗和相位不稳定性相关的限制，Tensor平台使以前在传统矢量网络分析仪上无法实现的新型测量成为可能。

图4 双站测试设置

新的特性和功能不胜枚举。简而言之，Tensor 矢量网络分析仪集高性能、卓越的灵活性和智能自动化于一身。其先进能力重新定义了测量效率，拓展了射频与微波测试的边界。AI 和真正双站测量能力的集成代表了矢量网络分析领域向前迈出的重要一步。