R&S?ZNL 矢量網絡分析儀在差分信號S參數測量中的應用

隨著高速數字通信與高頻射頻系統的發展，差分信號傳輸技術因其優異的抗干擾能力與信號完整性，被廣泛應用于現代通信接口（如USB、HDMI、PCIe等）及射頻模塊設計中。為準確評估差分器件的性能，差分S參數（Differential S-Parameters）的測量成為關鍵環節。羅德與施瓦茨（Rohde & Schwarz）推出的R&S?ZNL系列矢量網絡分析儀，憑借其高精度、易操作與多功能擴展能力，成為差分S參數測量的理想工具。

R&S?ZNL是一款經濟高效、性能出色的雙端口矢量網絡分析儀，支持全S參數測量（S11、S21、S12、S22），頻率覆蓋可達數GHz（具體型號如R&S?ZNLE3達3GHz），適用于無源與有源射頻器件的反射與傳輸特性分析。雖然R&S?ZNL為雙端口儀器，但通過合理的測試配置與數學處理，仍可實現對差分信號路徑的有效表征。

在差分S參數測量中，核心在于將儀器的單端測量結果轉換為差分模式下的響應。這通常通過“混合模式S參數”（Mixed-Mode S-Parameters）實現，包括差分-差分（SDD）、差分-共模（SDC）、共模-差分（SCD）、共模-共模（SCC）等參數。R&S?ZNL雖未原生配備四端口差分激勵能力，但可通過外接巴倫（Balun）或使用差分探針臺配合夾具仿真與去嵌入技術，將被測器件（DUT）的差分端口轉換為儀器可測的單端信號，再利用其強大的數學處理功能計算出差分S參數。

具體測量流程如下：首先，使用高質量射頻電纜連接儀器與測試夾具，進行嚴謹的校準。R&S?ZNL支持多種校準方式，包括使用R&S?ZN-Z1xx手動校準套件或R&S?ZN-ZE1xx自動校準單元，確保測量基準的準確性。校準后，將差分被測件接入測試系統，測量其四個單端S參數。隨后，通過儀器內置的數學功能或外部軟件（如R&S的測量軟件套件），將S11、S21等單端參數轉換為SDD11（差分回波損耗）、SDD21（差分插入損耗）等關鍵指標。

R&S?ZNL具備極低的跡線噪聲（典型值0.001 dB @ 10 kHz IFBW），確保在微小信號變化下仍能保持高分辨率，對高速差分通道的微弱損耗差異具有優異的分辨能力。其快速測量能力與穩定漂移特性（<0.02 dB/小時）也保障了長時間測試的可重復性，適用于研發驗證與生產質檢場景。

此外，R&S?ZNL支持故障點距離（DTF）選件（R&S?ZNL-K3），雖主要用于電纜故障定位，但在差分線纜測試中，亦可用于識別差分對中的阻抗不連續點或物理損傷位置，輔助進行物理層診斷。

在實際應用中，R&S?ZNL廣泛用于差分濾波器、差分放大器、高速連接器及PCB差分走線的性能評估。其直觀的觸摸界面與向導式操作，極大降低了測試門檻，使工程師能快速完成復雜測量任務。

綜上所述，盡管R&S?ZNL為雙端口儀器，但通過合理的測試方法與信號處理，完全能夠勝任差分信號S參數的測量需求，是教育、研發與生產環境中高性價比的解決方案。