罗德与施瓦茨矢量网络分析仪毫米波频段测量方案

一、毫米波测量的核心难点

毫米波频段波长短、传输损耗大，1 mm 同轴接口在 110 GHz 达到上限，更高频段必须转入波导环境。被测件的 S 参数对波导法兰、转接件和探针引入的寄生效应高度敏感，仪器的动态范围、迹线噪声与校准精度直接决定数据是否可用。此外，常规 SOLT 校准在 Ka 波段以上难以保证精度——波导匹配负载需在全部带宽内保持优于 40 dB 的回波损耗，制造难度大，标准件本身成为误差的主要来源。

二、方案架构：主机与毫米波变频扩展

方案以 R&S ZNA 矢量网络分析仪为核心。ZNA 主机覆盖 10 MHz 至 26.5/43.5/50/67 GHz（ZNA26/43/50/67），ZNA67EXT 可扩展至 110 GHz，提供两端口或四端口配置，最多集成四个相位相参信号源、两个内部接收机本振和八个独立接收机，动态范围最高 147 dB。

主机频段以上的测量由 R&S ZCxxx 毫米波变频器承担。ZCxxx 将 ZNA 的频率范围扩展至 1.1 THz，覆盖 50 GHz 至 1100 GHz，对应 WR15 至 WM-250 系列波导频段，支持四端口应用。变频器由 ZNA 统一控制，自动检测并完成参数设置，无需外部本振信号源或分配单元，兼具高输出功率与宽功率扫描范围。天线测量等接收端场景可配合 R&S ZRxxxx 毫米波接收机，在 60 GHz 至 110 GHz 范围内动态范围可达 150 dB。

三、测量链路与校准

链路中，变频器经中频与本振接口与主机互联，测试端口通过波导法兰或毫米波探针接入被测件。校准需分频段选择标准件：同轴段采用机械或自动校准单元，波导段使用 R&S ZV-WR15（50 GHz 至 75 GHz）、ZV-WR10（75 GHz 至 110 GHz）、ZV-WR03 等波导校准套件。考虑到负载标准件的精度限制，毫米波频段推荐采用 TRL 校准，以精确长度的波导线段为参考，规避宽带匹配负载带来的误差。片上测量则先用阻抗标准基板在探针端建立参考面，再以去嵌技术将参考面移至器件端口，ZNA 可与探针台、负载牵引系统配合，完成 220 GHz 至 330 GHz 的器件表征。

四、典型测量能力

方案覆盖线性与非线性两类量测：无源器件（传输线、衰减器、滤波器）与有源器件（放大器、混频器、倍频器）的 S 参数、增益压缩、互调与群时延。双源变频器可生成双音信号，用于频率或功率相关的互调测试；四路发射、八路接收通道适合相控阵天线的多通道幅相测试，覆盖 5G FR2 以及卫星通信 Ka、V 波段。ZNA 的时域分析与脉冲测量功能，可满足毫米波雷达等场景的时域门控需求。

五、结语

以 ZNA 主机搭配 ZCxxx 变频器和对应波导校准件，可在 10 MHz 至 1.1 THz 范围内构成完整的毫米波 S 参数测量链路，兼顾动态范围、校准精度与后续扩展能力。