使用矢量网络分析仪（VNA）测量双向直流电源的阻抗，需结合其测量S参数的能力，通过反射法、串联直通法或并联直通法实现，以下是具体操作步骤及关键要点：
一、选择合适的测量方法
根据双向直流电源的阻抗范围及测试需求，选择以下方法：
- 反射法（单端口测量）
- 适用场景：测量电源输入/输出端口的阻抗特性，适用于中低阻抗范围（通常2Ω至1.5kΩ）。
- 操作步骤：
- 校准VNA：使用开路、短路和50Ω负载标准件进行单端口校准，消除连接器、线缆等误差。
- 连接DUT：将VNA的单个端口通过同轴电缆连接至电源的输入或输出端口。
- 设置参数：根据电源工作频率范围，设置VNA的起始频率、终止频率和步进。
- 测量S11：VNA自动测量反射系数（S11），并通过内置算法计算阻抗值。
- 数据分析：观察阻抗随频率的变化曲线，分析电源的阻抗匹配特性。
- 串联直通法（双端口测量）
- 适用场景：测量电源内部传输线或高阻抗元件的阻抗，适用于高阻抗范围（5Ω至20kΩ）。
- 操作步骤：
- 校准VNA：进行双端口校准（如TRL、SOLT），确保测量精度。
- 连接DUT：将电源串联在VNA的两个端口之间，形成“串联传输”路径。
- 设置参数：设置频率范围及功率、中频带宽等参数。
- 测量S21：VNA测量传输系数（S21），并通过公式计算阻抗。
- 数据分析：分析高阻抗元件的频率响应特性。
- 并联直通法（双端口测量）
- 适用场景：测量电源内部低阻抗元件（如毫欧级电阻、电感）的阻抗，适用于毫欧范围（1mΩ至10Ω）。
- 操作步骤：
- 校准VNA：进行双端口校准。
- 连接DUT：将电源并联在VNA的两个端口之间，形成“并联传输”路径。
- 设置参数：设置频率范围及测量参数。
- 测量S21：VNA测量传输系数（S21），并通过公式计算阻抗。
- 数据分析：分析低阻抗元件的频率响应特性。
二、关键操作要点
- 校准质量：校准是VNA测量的核心步骤，需确保校准标准件的精度及连接可靠性。使用与DUT物理尺寸匹配的校准件（如0805封装的电阻、电容）。
- 连接方式：选择合适的连接器（如SMA、N型）和线缆，避免引入额外损耗或反射。高频测试时，需使用低损耗、高屏蔽性能的线缆。
- 频率范围：根据电源工作频段选择VNA的测量频段，避免频率不匹配导致误差。对于宽带电源，需设置足够的频率步进以捕捉细节。
- 环境控制：温度、湿度等环境因素可能影响测量结果，需尽量保持环境稳定。必要时，在恒温恒湿实验室中进行测试。
- 数据分析：结合阻抗曲线分析电源的匹配特性、谐振点及潜在问题。例如，通过Smith图直观观察阻抗点是否接近中心（50Ω），判断匹配程度。
三、实际应用示例
- 电源输入阻抗测试：使用反射法测量电源输入端口的阻抗，验证其与前级电路的匹配性。若阻抗曲线在目标频段内波动较大，可能需调整输入滤波电路参数。
- 电源输出阻抗测试：通过反射法或串联直通法测量输出端口的阻抗，分析其带载能力及稳定性。若输出阻抗过高，可能导致负载变化时电压波动较大。
- 内部元件阻抗测试：使用并联直通法测量电源内部低阻抗元件（如电感、电阻）的阻抗，验证其设计参数。若实测阻抗与标称值偏差较大，可能需检查元件焊接或布局问题。
