Как правильно выбрать прибор: LCR-измеритель или векторный анализатор цепей

Измерение импеданса с помощью LCR-измерителя

LCR-измеритель подает сигнал переменного тока на испытуемое устройство и измеряет соотношение напряжения и тока. На основе полученных значений рассчитывается импеданс испытуемого устройства. Импеданс представлен в форме прямоугольника:

Z = R + jX

где R = сопротивление, а X = реактивное сопротивление, которое может быть индуктивным (положительным) или емкостным (отрицательным). Фазовый угол (j) представляет разность фаз между напряжением и током в цепи.

Измерение импеданса с помощью векторного анализатора цепей

В отличие от LCR-измерителей, векторные анализаторы цепей не предназначены для измерения импеданса. Однако они зачастую используются в целях косвенного измерения импеданса испытуемого устройства на высоких частотах, если согласование импедансов и точное определение характеристик играют решающую роль для надлежащей работы устройства.

Векторный анализатор цепей измеряет два коэффициента рассеяния: коэффициент отражения на входе испытуемого устройства и коэффициент передачи между выходом векторного анализатора цепей и входом испытуемого устройства. На основе полученных значений векторный анализатор цепей рассчитывает импеданс:

Z = Z0 * ((1+S11)/(1-S11)) * (1+S21)/(1-S21))

где Z = импеданс испытуемого устройства; Z0 = опорный импеданс векторного анализатора цепей (как правило, 50 Ом); S11 = измеренный коэффициент отражения; S21 = измеренный коэффициент передачи.

Сравнение LCR-измерителей и векторных анализаторов цепей — преимущества и недостатки

Основное различие между LCR-измерителем и векторным анализатором цепей состоит в том, что векторный анализатор цепей использует фиксированный опорный импеданс (Z0). Это повышает точность векторных анализаторов цепей и позволяет легко согласовывать их с линиями передачи. Согласование импедансов устраняет возможные проблемы, такие как паразитная индуктивность и емкость.

В отличие от этого, LCR-измерители способны изменять свой опорный импеданс в зависимости от испытуемого устройства и прочих требований. Это означает, что они проводят более точные измерения, однако при этом требуется компенсация измерительной платы и кабелей, которые могут выступать в качестве паразитных элементов.

Векторный анализатор цепей измеряет коэффициенты рассеяния, которые преобразуются в значения импеданса. Коэффициенты рассеяния являются важными параметрами для анализа изоляции и потерь при отражении и передаче ВЧ-устройств (например, в ответвителях), а также для исследования характеристик излучения (например, в антеннах). Это означает, что векторные анализаторы цепей важны при работе с высокочастотными диапазонами (от кГц до ГГц). С другой стороны, LCR-измерители измеряют только параметры импеданса и работают на низких частотах (от 0 до МГц).

Еще одним критерием для сравнения является количество поддерживаемых портов. Векторные анализаторы цепей могут поддерживать устройства с несколькими портами (например, ответвители), тогда как LCR-измерители могут поддерживать только однопортовые компоненты (резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности).

Основные различия между LCR-измерителем и векторным анализатором цепей