是德E5063A矢量网络分析仪放大器增益和压缩点测量方法

一、仪器能力定位

E5063A是是德科技ENA系列中的经济型双端口矢量网络分析仪，频率覆盖100 kHz至18 GHz，动态范围达117 dB，轨迹噪声低至0.002 dBrms。该仪器在Keysight产品线中定位于无源器件的频率扫描测量，但在小信号条件下亦可完成有源器件的S参数表征，而在功率扫描、谐波和互调等非线性测量方面存在明确的硬件限制。

二、放大器增益（S21）测量方法

1. 测量原理

矢量网络分析仪通过测量入射波与反射波、传输波的幅度和相位关系，获得有源器件的增益（S21）、输入回波损耗（S11）、输出回波损耗（S22）和反向隔离度（S12）。增益的计算公式为：增益(dB) = 20log₁₀(接收信号幅度/发射信号幅度)。

2. 操作步骤

（1）连接与参数设置： 将放大器正确接入VNA的测试端口，依次设置起始/截止频率、中频带宽（IFBW）和扫描点数。输出功率通常设置为-5 dBm至-20 dBm，确保器件工作在线性区。

（2）校准： 测量有源器件时，校准环节须格外注意。标准SOLT或ECal校准可消除系统误差。对于高增益放大器，还需在输出端加入适当衰减器，防止接收机前端过载压缩。

（3）执行测量： 启动频率扫描，VNA自动发射信号并记录接收信号，显示S21幅度和相位曲线。读取增益曲线、1 dB带宽等参数。E5063A的117 dB动态范围对高增益放大器（30 dB以上）的反向隔离度测量提供了充裕的余量，可避免S12信号淹没在噪声中。

三、增益压缩点测量的限制与替代方案

1. 核心限制

E5063A最关键的局限在于不支持功率扫描。Keysight官方文档明确指出，E5063A无法执行功率扫描，这意味着仪器无法直接测量1 dB压缩点（P1dB）、饱和输出功率或AM-AM/AM-PM转换等非线性指标。该仪器仅配备一个内部信号源，也不具备内置合路器或双源配置，因此无法进行双音互调失真（IMD）或三阶交调截点（IP3）测量。此外，E5063A的源功率范围仅为-20至0 dBm，输出功率调节范围较窄，进一步限制了压缩点测量的可行性。

2. 替代测量方案

方案一：外部功率放大器法。 在被测器件输出端接入外部功率放大器，使DUT进入非线性区，同时保持E5063A的源功率固定。通过改变外部放大器增益并记录S21的变化，可间接推断压缩特性。Keysight选件006（无线功率传输分析）即采用类似思路，利用外部功率放大器在真实工作条件下测量模块性能。

方案二：分离式非线性测量系统。 将E5063A与外部信号源和频谱仪组合，构建分离式测量系统。E5063A负责小信号S参数和稳定性表征，外部设备负责压缩点和互调测量，两者结果互补，可在不升级主VNA的前提下覆盖有源器件的基础测量需求。

四、总结

使用E5063A测量放大器增益的流程已相当成熟：连接DUT、设置频率/功率参数、执行校准、读取S21曲线即可。但压缩点测量受限于其硬件架构，需借助外部功率放大器或分离式测量系统间接实现。若应用场景以非线性有源测量为主，建议考虑E5080B或PNA-X等具备功率扫描能力的中高端矢量网络分析仪。