VNA разнесли к портам: фазу собрали из мощностей без общего RF-тракта

Длинный кабель, антенная система на разных концах полигона, крупная конструкция с недоступными одновременно разъёмами — всё это превращает обычное измерение S21 в логистику прецизионных RF-кабелей. Авторы работы «A Prototype Distributed Six-Port Reflectometer-Based Transmission-Only Vector Network Analyzer», опубликованной в Sensors, предлагают перенести сам измеритель к портам DUT. Две измерительные головы стоят раздельно, каждая имеет собственный генератор и six-port reflectometer; между головками нет общего высокочастотного тракта.

Странность этой архитектуры в том, что она извлекает фазу, не снимая её прямым фазовым приёмником. Внутри six-port сети опорная и измеряемая волны несколько раз складываются с разными коэффициентами. Детекторы на выходах видят только мощность этих комбинаций. После калибровки четыре скалярных отсчёта содержат достаточно информации, чтобы восстановить комплексное отношение амплитуд. Интерференция выполняет работу фазового детектора, а вычисления распаковывают результат.

Для измерения передачи этого хватает двух таких узлов у противоположных концов DUT. Одна голова наблюдает сигнал до объекта, другая — после него; комплексный S21 получают из серий power-измерений при разных фазовых состояниях. Это пока именно transmission-only прототип: публиковать его как полноценный четырёхпараметрический двухпортовый VNA было бы преждевременно. Показана комплексная передача, а не полный набор S11, S12, S21 и S22 с характеристиками настольного прибора.

Свобода от общего RF-кабеля имеет цену. Два независимых генератора медленно расходятся по частоте и фазе, поэтому одиночного мгновенного снимка мощности недостаточно. В близкой аппаратной работе той же группы проблему обходили серией измерений и усреднением во времени. На фильтре SLP1000 в диапазоне 0.6–1.2 GHz такой режим дал ошибку модуля от −0.8 до +1.3 dB и фазовую ошибку до ±6°. Это характеристика конкретного прототипа и DUT, а не паспортная точность метода, но она показывает, что схема переживает реальный дрейф источников.

Сама dual-six-port топология известна десятилетиями: NIST описывал dual-six-port network analyzer ещё в 1984 году. Нынешняя инженерная идея лежит в другом месте. Общий когерентный тракт перестаёт быть обязательной частью измерителя передачи; его функцию частично берут на себя интерференционная сеть, калибровка и повторные измерения. Для кабельных сетей, распределённых антенн и больших установок это меняет геометрию эксперимента: к объекту едут компактные измерительные плоскости, а не два дорогих коаксиала от центральной коробки.

Источники

[1] Sensors, «A Prototype Distributed Six-Port Reflectometer-Based Transmission-Only Vector Network Analyzer»: https://www.mdpi.com/1424-8220/26/16/5218

[2] Muhammad Hashir, University of Manitoba, «Distributed Six-Port Reflectometer Based Vector Network Analyzer with Multiple Measurement Techniques and Applications for Microwave Imaging», 2025: https://mspace.lib.umanitoba.ca/server/api/core/bitstreams/f77fde38-18f3-494e-87f5-03c636335d81/content

[3] NIST, «A Dual Six-Port Network Analyzer Using Diode Detectors», 1984: https://www.nist.gov/publications/dual-six-port-network-analyzer-using-diode-detectors