使用网络分析仪测试双向直流电源的传递函数，需结合其双端口测量能力与扫频分析功能，通过以下步骤实现：
一、核心原理
传递函数通常以拉普拉斯变换或频域形式表示，网络分析仪通过扫描不同频率下的信号源和调谐接收机，直接测量输入与输出的比值关系（即传递函数）。对于双向直流电源，需分别测试其作为源（输出直流）和负载（吸收能量）时的传递特性。
二、测试步骤
- 硬件连接与校准
- 双端口连接：将网络分析仪的端口1（Port 1）连接至电源的输入端，端口2（Port 2）连接至输出端。
- 校准：执行双端口校准（如SOLT校准），消除线缆、接头等引入的误差，确保测量基准准确。
- 设置测试参数
- 频率范围：根据电源特性选择测试频段（如DC至数百MHz），覆盖关键动态响应频段。
- 扫描模式：选择对数或线性扫描，平衡分辨率与测试速度。
- 激励信号：设置合适的信号幅度（避免电源非线性失真）和偏置电压（模拟实际工作点）。
- 测量传递函数
- S参数测量：通过测量S21（正向传输系数）或S12（反向传输系数），获取电压增益与相位响应。
- 公式：传递函数 H(f)=Vin(f)Vout(f)=S21(f)（正向）或 S12(f)（反向）。
- 阻抗分析：结合S11（输入反射系数）和S22（输出反射系数），计算输入/输出阻抗，验证匹配特性。
- 公式：Zin(f)=1−S11(f)1+S11(f)⋅Z0（Z0为系统特性阻抗，通常为50Ω）。
- 数据分析与验证
- 幅频特性：观察增益曲线是否平坦，高频段是否因寄生参数（如电感、电容）导致衰减。
- 相频特性：检查相位延迟是否在合理范围内（如线性相位表示无失真传输）。
- 共振点检测：若幅频曲线出现峰值且相位突变，可能存在共振，需调整电路参数（如增加阻尼电阻）抑制。
三、双向模式测试要点
- 源模式测试
- 电源作为输出端，测量S21传递函数，验证输出电压对输入控制的响应速度与稳定性。
- 示例：测试电源从0V到额定电压的阶跃响应，观察过冲与恢复时间。
- 负载模式测试
- 电源作为负载，测量S12传递函数，评估能量吸收时的动态特性（如反向电流响应）。
- 示例：模拟电池充电过程，测试电源在恒流/恒压模式下的切换响应。
四、工具与案例支持
- 仪器选择：矢量网络分析仪（VNA）因支持幅度与相位测量，优于标量网络分析仪。例如，Keysight E5061B-3L5可测量5Hz至3GHz频段，适用于大多数直流电源测试。
- 案例参考：在双向DC-DC模块测试中，通过Web控制两台IT-M3906B电源，分别设置为源模式与负载模式，利用网络分析仪验证双向能量流动的传递函数，确保模块在0-10A动态负载下的稳定性。
五、注意事项
- 隔离与安全：双向电源可能涉及高压/大电流，需确保测试系统隔离，避免人员与设备损坏。
- 参数优化：根据电源特性调整网络分析仪的IF带宽、平均次数等参数，平衡信噪比与测试速度。
- 仿真辅助：使用SIMetrix、LTspice等工具建立电源等效电路模型，仿真传递函数，指导实际测试参数设置。
