8712ET网络分析仪在有线系统测量的应用

肖宇玲

　　有线电视系统中大量使用光端机、放大器、分支器、分配器、电缆等设备和器材，这些设备和器材都是系统的重要组成部分，只有这些设备的各项指标均满足系统设计要求，才能保证整个系统的质量。这些设备和器材的各项指标中，如带内平坦度、插入损失、分配损失、增益、反射损耗等，均需要使用射频网络分析仪进行测量。下面以美国Agilent公司生产的射频网络分析仪8712ET为例，介绍射频网络分析仪的原理和使用。

　　1 8712ET简介

　　8712E是Agilent公司生产的系列经济型射频网络分析仪，其中ET型是传输/反射分析仪。

　　1.1 8712ET基本原理

　　8712ET是在一台射频网络分析仪的基础上增加了若干硬件、软件构成。

　　在进行测量时，仪器发出扫频信号，信号通过输出口送到待测设备，信号通过设备后送回网络分析仪。由于待测设备接口的输入阻抗与网络分析仪输出阻抗不可能理想匹配，必然会反射一部分信号。网络分析仪对输出和输入信号进行比较可得出待测设备的传输指标，如增益、插入损失、分配损失等；对输出和反射信号进行比较可得出待测设备的反射指标，如反射损耗等。

　　1.2 8712ET主要参数和特点

　　8712ET的频率范围是300 kHz～1.3 GHz，频率分辨率是1 Hz，频率精度<5×10-6；不配置衰减器输出功率范围为0～+16 dBm，配置衰减器后可达-60～+15 dBm；系统阻抗有50 Ω和75 Ω两种，在CATV系统中使用阻抗为75 Ω的；既可进行窄带检测，又可进行宽带检测，100 dB的动态范围，扫描速度快（50 ms完成一次扫描）；具有各种接口，通过标准LAN(局域网)接口数据能直接通过网络共享，用PC应用软件分析、处理或发送到联网打印机上。

　　1.3 8712ET仪器面板

　　8712ET的面板左边是显示屏，其用于显示测量图形和数值。屏幕右边有8个软键，分别对应屏幕右边排列的菜单。右上是软盘驱动器，它下面左下框的数字键、旋钮、上下键等用于数字输入和修改。软盘驱动器右下框的4个按键是系统键，用于存储、调用系统配置或测量数据等操作。再下面的3个框分别是测量曲线选择部分（对曲线1和2进行选择）、信号源设置部分（包括频率特性、扫频特性、输出功率和菜单，用于对选择信号源各种参数进行设置）、配置部分（包括刻度键、显示键、校正键、光标键、格式键和平均键，用于选择各种配置进行设置）。右下是两个N型接头，左边的是输出接口，右边的是输入接口。

　　2 8712ET的基本操作

　　2.1 测量前的工作

　　（1）仪器的各种软、硬件是在购买时确定的，需要根据有线电视系统测量的特点正确配置。如系统阻抗必须是75 Ω，输出功率范围、动态范围等都要满足系统要求。

　　（2）设备加电前注意电源输入选择是否正确，特别是第一次开机时。和许多进口仪器相同，8712ET的电源输入可以是交流110 V或220 V，使用前必须确保输入选择拨到220 V位置，否则会烧毁仪器电源模块。

　　（3）仪器校正 8712ET在第一次使用、经过一段时间使用或更换了测试线缆后，需要进行校正，其步骤为：开机预热30 min，按下面板上校正键（CAL），按软键选择屏幕上选项进入自动校正，按照屏幕上的提示，依次将开路接头、短路接头接到输出口，再按提示将输出口和输入口直通，依次操作并确认后校正就完成了。注意在校正时最好使用测量时使用的电缆，否则在后面测量的结果中将包括与原用电缆不同的测试电缆的相关因素，造成测试结果的误差。

　　2.2 传输和反射指标的测量

　　测量过程为：

　　（1）按曲线选择键（MEAS1或MEAS2）选择一条测量曲线，按软键选择测量项目为传输（Transmission）或反射（Reflection）。

　　（2）根据需要设置好8712ET输出信号的频率（包括起始频率和终止频率）、输出功率、扫频时间等参数。

　　（3）接入待测设备，调整屏幕显示的坐标、刻度、光标位置等，将测量曲线调整到合适位置，移动光标或通过固定光标读出各频点电平值，获得各种指标。

　　3 各种指标的测量方法

　　3.1 8712ET在有线电视系统中主要测量的指标

　　使用8712ET可以测量有线电视系统中各种设备器材的很多指标。例如在有线电视光端机的指标测量中可测：带内平坦度、光发射机射频输入反射损耗、光接收机射频输出反射损耗等；在分配器的指标测量中可测：带内平坦度、分配损耗、相互隔离度、反射损耗等；在分支器的指标测量中可测：带内平坦度、分支损失、插入损失、反向隔离度、分支隔离度、反射损耗等；在放大器的指标测量中可测：带内平坦度、正反向增益、反射损耗等；在电缆的指标测量中可测：衰减特性、特性阻抗等；还有混和器、滤波器、调制器等设备器材的指标这里就不一一列举了。

　　从上面列举可看出，8712ET主要测量的还是带内平坦度、衰减/增益、反射损耗3类指标。

　　3.2 带内平坦度的测量

　　带内平坦度表示在工作频带内各频率点电平相对基准频率点电平的变化量，变化量越小指标越好。国标对不同设备器材的带内平坦度要求不一样，如I类干线放大器的指标要求是±0.3 dB，则表明一平坦信号通过此类放大器后，在工作频带内各频点的电平最大值和最小值之差必须小于0.6 dB，否则就不合格。

　　带内平坦度用8712ET的传输项进行测量，只需将待测系统串接在8712ET的输出和输入口之间，从显示屏上读出其工作频带内电平最大值和最小值，将这两个值相减并除以2即是它的带内平坦度指标。

　　3.3 各类衰减和增益的测量

　　这些指标的测量主要是比较信号通过设备器材后的电平变化量。用8712ET的传输项进行测量，读出在指定频带内的电平最小值即可。各种指标表示了不同的含义，测量时接法也不相同，分别介绍如下：

　　（1）分配损失：是指传输信号在分配器的输入端和输出端的信号电平差。测量时将8712ET输出接到分配器的输入端，将8712ET输入接到分配器的输出端。国标根据分配器输出口数量对分配损失指标有不同要求。

　　（2）相互隔离度：是指从分配器某一输出端加入的信号电平与从其他输出端测得的输出电平之差。测量时将8712ET输出接到分配器的一个输出端，将8712ET输入接到分配器的另一输出端。

　　（3）插入损失：是指分支器主路输入端电平与主路输出端电平之差。测量时将8712ET输出接到分支器的输入端，将8712ET输入接到分支器的分支输出端。

　　（4）分支损失：是指分支器主路输入端电平与分支输出端电平之差。测量时将8712ET输出接到分支器的输入端，将8712ET输入接到分支器的分支输出端。分支损耗与插入损失成反比，并与分支口数量有关。

　　（5）分支隔离度：是指从分支器某一分支输出口加入的信号电平与从其他分支输出口测得的输出电平之差。测量时将8712ET输出接到分支器的一个分支输出口，将8712ET输入接到分支器的另一个分支输出口。

　　（6）反向隔离度：是指从分支器主路输出端加入的信号电平与从分支输出口测得的输出电平之差。测量时将8712ET输出接到分支器的主路输出端，将8712ET输入接到分支器的分支输出口。

　　（7）增益：是指放大器对信号的放大倍数，即输入电平与输出电平之差。对于双向放大器还有正向增益和反向增益的区别，测量正向增益时将8712ET输出接到放大器的输入端，将8712ET输入接到放大器的输出口；测量反向增益时，接法相反。

　　（8）电缆的衰减特性：是指电缆由于电阻、漏电等因素对信号的衰减，一般用dB/km表示。测量时将待测电缆串在8712ET输入、输出端之间，用测量值除以待测电缆长度即可。以上指标中，除增益外大多指标在不同频段要求不同，需要分频段读取。另外，除隔离度在测量时读取最大值外，其他指标在测量时读取最小值。

　　3.4 反射损耗的测量

　　有线电视系统中要求设备器材的输入、输出阻抗和同轴电缆特性阻抗都是75 Ω，理想情况下，各部分阻抗完全匹配，则系统的反射损耗无穷大。而实际中不可能完全阻抗匹配，反射损耗就可以反映设备器材的阻抗是否标准。

　　在实际测量反射损耗时，用8712ET的反射项进行测量，只需将设备待测接口或电缆接在8712ET的输出口，读取工作频段的电平最大值即可。

　　4 测量中的一些注意事项和技巧

　　4.1 一些注意事项

　　在使用8712ET进行测量时，除按上面的步骤和方法进行测量外，还要特别注意以下一些事项，否则不但可能影响测量结果的准确性，还可能损坏仪器。

　　（1）待测设备接口不能带电。例如大多数放大器的接口可馈电，电压一般是交流60 V，如此接口接到8712ET上会损坏仪器。测量前，必须确保此接口的馈电输出保险已拔出，并用万用表测量确定无馈电输出。

　　（2）8712ET和待测设备必须统一接地。保证8712ET和待测设备的地电位相同是很重要的，既保证测试人员在测量时不受电击，也避免对设备造成损坏，同时确保测量结果准确。

　　（3）测试电缆的接口必须与待测接口类型匹配，并尽量减少中间环节。由于大多数有线电视设备和器材使用F接头，且分为公、英制，测量前应准备好N转公制F的电缆和N转英制F的电缆，将8712ET和待测设备直接连接，避免用转换头和转接线，或公英制混接，否则增加中间环节或接头不匹配都将影响测量结果，混接还易磨损接头。

　　（4）测试中更换了测试电缆要重新对8712ET进行校正，否则会由于测试电缆之间的指标差异造成测量结果的误差。

　　（5）要根据待测设备情况正确设置输出电平和扫频时间。各种设备器材，特别是一些有源设备对输入电平有要求，如果输入信号电平偏高或偏低，都可能造成设备工作不正常，影响测量结果。由于8712ET发出的是扫频信号，不同于有线电视信号（许多频道同时存在信号），信号的有效电平要进行换算。同时需要注意8712ET在屏幕上显示的电平单位是dBmW，而不是dBmV，将它换算为日常使用的dBμV要加108.75，即0 dBmW=108.75 dBμV。

　　另外还要注意扫频时间的选择。对于许多设备扫频时间多少没有关系，但对于光端机，只有扫频时间大于5 s，设备才能正常工作。

　　（6）测量传输时要注意一些设备中衰减和均衡的设置。如大多数放大器中都有衰减和均衡的调节旋钮或插片，测量时要把这两项调到0。

　　（7）测量时设备器材的一些相关空接口要连接标准75 Ω负载，否则会影响测量结果。

　　（8）测量中使用到的接头、负载等非待测设备和器材必须合格，而且在校正时尽量将它们计入，否则也会影响测量结果的准确性。

　　4.2 测量技巧

　　8712ET的使用很方便，一些功能可提高测量效率，下面是使用中的一些邢繁琐，可按刻度键（SCALE），再用软键选择自动调整（autoscale），则仪器会自动选择合适的配置将全部曲线调整到屏幕上显示，并保证曲线尽可能充满屏幕，便于观测。

　　（2）利用仪器自动查找最大值和最小值。各种指标测量中经常要读取最大值和最小值，通过手动移动光标虽然也可找到，但未必准确，特别是近似点较多时。此时可利用仪器的自动查找功能，按光标键（MARKER）后用软键选择光标查找（Marker Search），再选择“Mkr->Max”或“Mkr->Min”来查找最大值或最小值，仪器会将自动查找的结果及所在频点显示出来。

　　 （3）利用多个光标同时读出多个读数。在测量一些指标时要分多个频段进行，如测量分配损耗时，分成5~65 MHz，65~550 MHz，550~750 MHz，750~1 000 MHz 4段测量，如果手动移动光标查找每段最小值会很慢。这些指标在各频段经常是随着频率增加单调变大或变小，这时可利用多个光标同时读数。以测分配损耗为例，按光标键后用软键选择各个光标，将marker 1-5的频率分别设为5、65、550、750、1 000 MHz，这些光标的值会显示在屏幕右侧，从曲线上看，如果这些频点是该频段最小值，就以这个值作为该频段的指标，如果不是再用marker 6手动查找该频段最小值。

　　（4）利用两条曲线同时测量传输和反射指标。8712ET有两条测量曲线，即MEAS1和MEAS2，可以利用它们同时测量两项指标。先按曲线1键，用软键选择测量项目为传输，再按曲线2键，用软键选择测量项目为反射，这时屏幕上会同时显示两条曲线，可分别测量传输和反射指标。如果测某端口的两个指标可以一次完成，无需切换。通过设置既可将两条曲线放在同一坐标中，也可放在上下两个坐标中。

　　（5）测量时一些经常用到的设置可以保存下来，在使用时直接调用，不用每次重新设置。例如分配损耗测量的设置就可以保存下来，先按系统部分的保存/调用键（SAVE RECALL），再用软键选择保存或调用设置。

　　射频网络分析仪是测量有线电视系统各种设备和器材的指标的关键仪器，配合频谱分析仪（如Agilent 8591C、泰克2715等）可以完成各种主要指标的测量，被大量应用在设备器材选型、系统安装、调试、验收中，有线电视技术人员应熟悉和掌握它们的使用方法。

摘自　有线电视