KC901Q测量反射参数S11教程

KC901Q是一款没有内置方向器件的射频多用表。不集成电桥/定耦是经审慎权衡后作出的决定。

采用外置电桥/定耦是一个比较好的办法，人们只需根据自己用到的频段，选择一款便宜的工业产品就行了，操作也十分简单。

考虑到KC901系列的其它型号可以直接支持到几kHz的低频，因此本文主要考虑高频使用，那么定向耦合器是最佳选择。常见的型号如是德科技的87300B（参考 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/85896 ），KRYTAR公司的104020010等，也包括任何适当的国产型号。它们十分便宜，以至于仪表局都不太提得起生产它们的兴趣。

在选择定耦时，并不需要纠结其下限频率。对于常见的宽带定耦（带宽是其上限频率的30%以上者），在远低于其下限频率时，只是耦合度降低，而定向性依然良好。KC901Q在较低频率具有良好的动态范围，耦合度降低对反射测量毫无影响。当然，过短的耦合线会对反射的相位敏感，但影响可以被校准模型一定程度消除。下面的例子说明，对于一个标称下限频率26.5GHz的宽带定耦，用到几十MHz也是勉强可以的。

在预算不敏感的情况下，推荐选用Marki microwave的CBR17-0026高定向电桥，国内售价快要赶上KC901Q了。

下图是本教程选用的定耦，标称频率范围是26.5-40GHz

由于该定耦采用2.4mm连接器，与SMA不兼容，因此先用转接器转为2.92标准。

KC901Q的输出端口（端口1）经过一支10dB的衰减器，与定耦连接。注意定耦通常标注正向耦合方向，因此要反过来使用，其OUT端作为输入。采用衰减器的目地是尽可能地吸收被测器件的反射波，改善端口匹配。

装好以后如下图所示。使用半钢线将定耦的耦合端与KC901的输入端口（端口2）连接。如果需要用到10GHz以上频率，半钢线是最廉价且效果好的解决方案（比稳相电缆还好），否则晃动一下相位就会漂移，会让操作体验变得很差。

接好以后，可以用S21功能观察一下耦合度，在末端悬空和接负载时各测一条曲线，接负载时曲线下降得越多越好。

本文所用的定耦，耦合度是-10dB，由于串联了一个10dB的衰减器，所以下图中蓝色曲线（末端悬空时）在-20dB附近徘徊。黄色曲线是接负载时耦合到的信号，可见在大多数频率，都具有优于20dB的方向性。26GHz以上方向性变差，更可能是KC901Q在该频段动态范围降低导致的（毕竟人家是40GHz的耦合器）。另外，本文用的负载、衰减器也都到不了这么高频率。

下图是KC901Q的S21噪底，可见动态范围在26G以上迅速降低，所以上图高频段方向性降低是可以理解的。

检查了定耦的方向性之后，切换到S11模式，然后按软菜单上的RECAL键，对仪器进行校准。

根据提示分别接入短路、开路器和负载。校准件的参数由校准件的生产厂家提供，需要先在FUNC菜单下的“CAL KIT DATA”中录入。校准完成后，显示接负载时的S11噪底。可见除零频外，整个24GHz以下，都具有优于40dB的显示范围。具体的测量性能，取决于校准负载的性能。

将开路器或短路器连接到端口，可以观看全反射时的回损。如下图所示，在0附近波动。

没有严格归0的原因，主要是成品校准件比901Q还贵，为了接地气咱们临时DIY了一个，参数按0输入。

我们来测一个10.5GHz低通滤波器的反射。

只能说大概像那么回事。

需要注意的是，在30G这么大的跨度下，仪器每个扫描点之间的距离高达66.67MHz，如果要用它测量低频，这么大的扫描间距肯定会漏掉大多数谐振峰，比如整个短波频段一个点都没有。因此，测量低频天线必须缩小SPAN，在小扫宽下校准测量。

下图是测量一根对讲机天线，此时SPAN设为1GHz，屏幕最左侧是零频，校准后可以使用。

显示出该天线在140MHz附近驻波较低。

对于这种不平衡天线，仪器的外壳相当于“地网”，参与天线辐射。因此，手是否握住仪器，测得的参数会有很大区别。截图瞬间手必须握住仪器操作键盘，不能像上图那样毫不接触，于是得到的曲线有所不同（如下图）。使用台式仪器和使用手持仪器，因为仪器形状不同，曲线也会有明显的不同。对于非平衡天线，需要在准无限大接地平板上测量，或者在专用测试工装（与实际使用环境尽量接近，例如对讲机外壳）上测量。