KC901Q型20GHz射频多用表/手持扫频仪

KC901Q是一种矢量扫频仪。他能够测量信号经过器件之后发生的幅度变化和相位变化,同时扩展了频谱、场强和信号发生器等功能,增加了实用性,构成射频多用表。

KC901Q采用KC901x的基本架构。但是,KC901Q没有内置电桥,基本功能是扫频仪(提供幅度和相位),与KC901系列的其它仪器显著不同。

通过外接电桥或定向耦合器,KC901Q可以进行矢量反射测量。仪器内置完善的单端口校准模型,支持OSL校准。扫频测量支持响应校准(幅度和相位)。反射测量的方法详见 https://www.kechuang.org/t/85897 

◆主要特点*

    20GHz频率范围

    1Hz频率步进

    良好的准确度和稳定性

    二次变频,抗扰能力强

    功能丰富,携带方便

◆主要功能

    扫频测试(得到幅度差、相位差)

    反射测试(需外接定向耦合器)

    低频和射频信号源**

    频谱显示和场强观测**

◆推荐应用

    KC901Q主要用于调试各种射频电路,例如滤波器、放大器、分路器、合路器,外接适当的定向耦合器或驻波电桥,能够测试输入输出阻抗,评估天馈系统质量。利用其接收机,还可以探测设备各级的信号幅度,在部分频段进行场强测量、干扰查找等工作。

    KC901Q是学习射频知识良好工具。在专业领域,可用在通信工程、天线制造领域和雷达、微波台站、卫星地球站、射电天文台等的日常维护等工作中。

◆以下场景可能不适用:

频谱和场强功能不适用于测量脉冲和宽带信号(如雷达、WIFI、蓝牙)、跳频信号。某些情况下可定性观测,经验丰富的工程师依然可以完成测试,但我们无法保证每个用户都能完成。

任何测试都不应在109-110MHz范围内存在强干扰信号,某些广播发射台存在109MHz杂散,如果在发射台附近测量天线,会影响仪器准确度。

*    请阅读技术说明书

**  非正式功能

◆工作原理

KC901Q的基本原理和KC901x家族的其它产品类似,唯不具备内置电桥。

仪器的基本原理是射频信号源产生测量信号,经正向分路器取样后,从仪器1端口输出。测量信号通过被测器件后,从仪器2端口输入,由接收机检测,并与从1端口取得信号样本进行比较。

信号源分为三个频段:低于60MHz的信号由直接数字合成器(DDS)产生;高于60MHz、低于7GHz的信号由锁相环频率合成器(PLL)产生并经衰减器;7GHz以上信号系倍频产生。三个频段的信号通过射频开关选通,汇合成一路射频信号输出。

下图是KC901Q的框图,机内具备两个带分频器的锁相环频率综合器,覆盖范围60MHz-15GHz。电路大约可以正常工作到26.5GHz,直到30GHz依然有微弱的输出,但在24GHz以上,指标已迅速劣化。

仪器内部有两部接收机,由同一个锁相环频率综合器提供本振。其中一部接收机通过仪器内部的电路,检测端口1的输出信号。另一部接收机连接到端口2,检测外部输入。通过比较这两部接收机的幅度和相位,能够得到端口1和端口2的幅度差与相位差。

仪器以7GHz为分断点,低于7GHz时,信号不通过倍频器。PLL输出3.5GHz-15GHz的信号,经倍频器得到7-30GHz的信号。7G以下和7G以上分别经各自频段的可调衰减器输出,衰减范围为0~30dB。早期产品,7GHz以上无衰减器和放大器,输出较小且幅度不能调整。2020年5月8日以后出售的产品,均已安装7GHz以上可调衰减器和放大器。

KC901Q采用二次变频,第一中频109.65MHz,第二中频350KHz。第二中频经同步采样ADC数字化,送入FPGA进行后续数字处理。

机内的DDS可以直接输出,构成音频信号源。

由于KC901Q不具备内置电桥,如需测量反射参数,需要外接定向器件。在较低频段可以采用等臂或不等臂惠斯登电桥,在较高频段以采用定向耦合器为好。可以根据常用频率范围制作或者采购定向耦合器,这种耦合器价格低廉,可降低配套成本。定向耦合器与仪器的连接线应尽量短,以不超过20厘米长度的半钢线连接为佳。下图为定向耦合器连接的示意。

由于无内置电桥,因此KC901Q没有S11工厂校准数据。外接定向桥后,必须进行校准。如果一种电桥或耦合器经常被用到,可以针对他们做系统校准,以便将来使用。如果只是临时措施,可以只进行用户校准。用户校准的缺点是一旦改变频率,则校准失效。


◆技术规格

901Q的基本技术规格如下(不同时期产品可能略有不同):

项目测试条件参数备注
最低典型最高
频率范围频谱/传输有效的9kHz20GHz
可设定的030GHz
频率范围(反射)有效的在5kHz-20GHz范围内取决于外部定向器件
可设定的5kHz30GHz
扫描范围SPAN1KHz29.99GHz
扫描点数450pt3150pt本机操作
频率分辨力所有扫描类功能1Hz
低频信号源0.1Hz
电平分辨力0.01dB
相位分辨力0.01°
  扫描速度RBW=30KHz,每点1.2ms
RBW=10KHz,每点1.5ms
RBW=3KHz,每点2.4ms
RBW=1KHz,每点4ms
RBW=30K,450pt每屏0.6s
输出电平扫描模式1MHz-7GHz-10dBm6dBm10dBm
7GHz-20GHz-13dBm6dBm10dBm
20GHz-26GHz-20dBm0dBm6dBm不予保证
最大输出电平1MHz-7GHz信号源3dBm10dBm13dBm
7GHz-20GHz信号源-6dBm7dBm13dBm
输出衰减9kHz-7GHz0dB25dB注2
灵敏度1MHz-7GHz-101dBm-107dBm-113dBm端口2RBW=1KHz
7GHz-15GHz-98dBm-104dBm-110dBm
15GHz-22GHz-95dBm-101dBm
传输测量的可用动态范围1MHz-1GHz95dB100dB等效于收发通道隔离度注3
1GHz-2GHz85dB90dB
2GHz-15GHz70dB
15GHz-24GHz60dB
24GHz-26.5GHz40dB
传输测量的幅度不确定度1MHz-20GHz直通校准后,插损L<40dB时0.5+0.1L注4
插损的调零漂移补偿的已有插损L<30dB时,1MHz-15GHz0.1dB经5min预热
定向器件方向性优于15dB时,校准后方向性9kHz—7GHz45dB需外接定向器件。
7GHz—15GHz40dB
15GHz-20GHz35dB
20GHz-26GHz25dB

下图是KC901Q频谱功能在10KHz分析带宽下的典型噪底。需要指出,KC901是网络分析仪,频谱功能依然是离散扫描的,当STEP大于RBW时,扫描点之间会遗漏信号,因此主要适用于对已知信号的窄扫宽观测。在下图中,20GHz以下的幅度可信度良好,20-24GHz尚可参考,24GHz以上应按完全失准对待。

下图是S21功能的典型噪底。S21功能的动态范围主要受限于仪器内部的隔离度,因为总有一部分测量信号未经DUT,直接从仪器内部泄漏到接收机中,且不能被简单的响应校准消除。KC901的信号源和接收机在一张电路板上,在有限的体积下,泄漏的情况较为明显。即便如此,KC901Q也有基本堪用的动态范围。

上图中,20GHz以下频率的可信度良好,20-27GHz尚可,27GHz以上应按照完全失准对待。

考虑到接近噪底时读数波动较大,以及对端口反射敏感的测量(例如使用波导耦合器时)需要串联衰减器改善反射,选购仪器时应按典型值减12dB来考虑仪器的动态范围是否够用。

项目测试条件参数备注
最低典型最高
回损的不确定度直通校准后,3dB<RL<25dB,1MHz-20GHz1.5+0.1RL外接定向器件
相位的不确定度9kHz—10MHz损耗20dB时
10MHz—7GHz
7GHz—15GHz
15GHz—20GHz15°
频谱的不确定度1MHz-7GHz1.5dBCW信号
7GHz-26.5GHz3dB
端口的VSWR端口1,1MHz-7GHz1.5动态值
端口1,7GHz-20GHz2.0
端口2,1MHz-7GHz1.5
端口2,7GHz-20GHz2.0
本振泄漏<7GHz-40dBm-20dBm
≥7GHz-30dBm-20dBm
中频馈通抑制度<7GHz10dB109.65MHz
≥7GHz30dB
第一中频镜像抑制0dB
第二中频镜像抑制40dB
频率稳定度,每年0.3ppm1ppm
 电源电压充电接口11V32V
交流电源适配器105V230V
内置电池6.5V8.4V
温度范围正常使用0℃45℃注5
允许使用-40℃55℃
湿度范围95%无凝结
损坏电平所有射频端口DC15V,+20dBm。
外形尺寸200×114×46mm(长×宽×厚)
质量主机(含电池)1.2kg
标准配置时整个包装2.0kg

注1:除另有说明,指标均在中速模式、分析带宽(RBW)为10KHz、输出衰减为0、温度25℃,并经过用户校准时测得。少数偶然的或者永久性的异常数据段可能超出技术参数表的范围。20GHz以上数据仅供参考。

注2:音频信号源可再提供60dB数字衰减。

注3:用负载封堵端口。该指标不可靠,实际使用以劣化20dB考虑裕量。

注4:端口1串联10dB衰减器改善失配误差。

注5:电池供电时在该范围内取决于电池温度特性。在超出0…45℃范围时,应待设备预热稳定后重新校准。特别是在-40…-20℃范围内时,应经过至少5分钟的预热(且需连续运行)。由于设备本身的发热,其外壳温度可能高于环境温度25℃,在超过45℃的环境中,应避免烫伤。在超过60℃的环境中使用时,必须取下电池,否则电池温度可能超过85℃而引起危险。

网络分析仪对相噪只有一般要求,因此未公布相噪指标。但是考虑到有时作为CW信号源使用,这里仍提供实测结果,仅供参考。下图是KC901Q在1GHz处的典型相噪。

下图是KC901Q在10GHz处的典型相噪。受限于电源和体积,KC901Q无法使用低相噪恒温晶体,相噪一般。

在7GHz以上工作时,由于倍频器的耗电,901Q的电池续航时间略短于KC901x家族的其他型号。

901Q的输入端口没有定向耦合器,因此灵敏度高于901系列的其它型号,但是能够测量的最大电平也会低一些,输入电平不应超过10dBm,以免阻塞。

◆保修服务

设备的推荐检定周期为1年,标准保修期1年。

保修期从客户验收之日或发货后第7天起计算。

保修采用快递送修的方式进行,除非另有约定,无现场服务。

本品并非家用电器或生活消费品,用户需具备必要的专业知识。未经本社同意,禁止用于军事、医疗等非常规目的,禁止暴露于腐蚀、盐雾、爆炸性环境中,或用于当地法律法规不允许的用途。

以下不属于免费保修范围:肩带;旋钮;外壳(含显示屏、键盘)的划伤和自然磨损;包装;用户手册。

以下保修期限为6个月:电池、编码器;主机上的连接器;充电器。

人为损坏(含坠落、强信号冲击等)、机械损耗或损坏不属于免费保修范围。不建议用户自行拆卸机壳,如果拆卸内部的模块、电路板,将失去全部保修权利。

选配附件的保修期限以公布为准。

保修的运输费用,客户和本社各自担负发货的运费;外国用户的保修事宜,请通过科创国际局办理,本社不直接接待海外返修。特殊情况、EMS无法寄递的偏远地方另议。保修的时间因情况不同而异,一般在签收设备后十个工作日发出。

◆生产状态

KC901Q已经批量生产,正常供货,提供完善支持。

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