網(wǎng)絡分析儀簡介

網(wǎng)絡分析儀是測量網(wǎng)絡參數(shù)的一種新型儀器，可直接測量有源或無源、可逆或不可逆的雙口和單口網(wǎng)絡的復數(shù)散射參數(shù)，并以掃頻方式給出各散射參數(shù)的幅度、相位頻率特性。自動網(wǎng)絡分析儀能對測量結(jié)果逐點進行誤差修正，并換算出其他幾十種網(wǎng)絡參數(shù)，如輸入反射系數(shù)、輸出反射系數(shù)、電壓駐波比、阻抗（或?qū)Ъ{）、衰減（或增益）、相移和群延時等傳輸參數(shù)以及隔離度和定向度等。 

 簡介

　　矢量網(wǎng)絡分析儀,它本身自帶了一個信號發(fā)生器，可以對一個頻段進行頻率掃描. 如果是單端口測量的話，將激勵信號加在端口上，通過測量反射回來信號的幅度和

相位，就可以判斷出阻抗或者反射情況. 而對于雙端口測量，則還可以測量傳輸參數(shù). 由于受分布參數(shù)等影響明顯，所以網(wǎng)絡分析儀使用之前必須進行校準。

發(fā)展過程

　　網(wǎng)絡分析儀是在四端口微波反射計（見駐波與反射測量）的基礎上發(fā)展起來的。在60年代中期實現(xiàn)自動化，利用計算機按一定誤差模型在每一頻率點上修正由定向耦合器的定向性不完善、失配和竄漏等而引起的誤差，從而使測量度大為提高，可達到計量室中zui精密的測量線技術(shù)的測量度，而測量速度提高數(shù)十倍。

原理

　　一個任意多端口網(wǎng)絡的各端口終端均匹配時，由第n個端口輸入的入射行波 an將散射到其余一切端口并 發(fā)射出去。若第m個端口的出射行波為bm,則n口與m口之間的散射參數(shù)Smn=bm/an。一個雙口網(wǎng)絡共有四個散射參數(shù)S11、S21、S12和S22。當兩個終端均匹配時，S11和S22就分別是端口1和2的反射系

  網(wǎng)絡分析儀

數(shù)，S21是由1口至2口的傳輸系數(shù)，S12則是反方向的傳輸系數(shù)。當某一端口m終端失配時,由終端反射回來的行波又重新進入m口。這可以等效地看成是m口仍是匹配的，但有一個行波am入射到m口。這樣，在任意情況下都可以列出各口等效入射、出射行波與散射參數(shù)之間關(guān)系的聯(lián)立方程組。據(jù)此可以解出網(wǎng)絡的一切特性參數(shù),如終端失配時的輸入端反射系數(shù)、電壓駐波比、輸入阻抗以及各種正向反向傳輸系數(shù)等。這就是網(wǎng)絡分析儀的zui基本的工作原理。單端口網(wǎng)絡可視為雙口網(wǎng)絡的特例，在其中除S11之外，恒有S21=S12=S22。對于多端口網(wǎng)絡,除了一個輸入和一個輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負載，從而等效為一個雙端口網(wǎng)絡。輪流選擇各對端口作為等效雙口網(wǎng)絡的輸入、輸出端，進行一系列測量并列出相應的方程,即可解得n端口網(wǎng)絡的全部n2個散射參數(shù),從而求出n端口網(wǎng)絡的一切特性參數(shù)。 圖左為四端口網(wǎng)絡分析儀測量S11時測試單元的原理示意，箭頭表示各行波的路徑。信號源 u輸出信號經(jīng)開關(guān)S1和定向耦合器D2輸入到被測網(wǎng)絡的端口1，這就是入射波a1。端口1的反射波(即1口的出射波b1)經(jīng)定向耦合器 D2和開關(guān)傳到接收機的測量通道。信號源u的輸出同時經(jīng)定向耦合器D1傳到接收機的參考通道，這個信號是正比于a1的。于是雙通道幅度-相位接收機就測出b1/a1，即測出S11,包括其幅值和相位（或?qū)嵅亢吞摬浚?。測量時,網(wǎng)絡的端口2接上匹配負載R1，以滿足散射參數(shù)所規(guī)定的條件。系統(tǒng)中的另一個定向耦合器D3也終接匹配負載R2,以免產(chǎn)生不良影響。其余三個S 參數(shù)的測量原理與此類同。圖右為測量不同Smn參數(shù)時各開關(guān)應放置的位置。

　　在實際測量之前，先用三個阻抗已知的標準器（例如一個短路、一個開路和一個匹配負載）供儀器進行一系列測量，稱為校準測量。由實測結(jié)果與理想（無儀器誤差時）應有的結(jié)果比對，可通過計算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計算機中，以便對被測件的測量結(jié)果進行誤差修正。在每一頻率點上都按此進行校準和修正。測量步驟和計算都十分復雜，非人工所能勝任。

　　上述網(wǎng)絡分析儀稱為四端口網(wǎng)絡分析儀，因為儀器有四個端口，分別接到信號源、被測件、測量通道和測量的參考通道。它的缺點是接收機的結(jié)構(gòu)復雜，誤差模型中并未包括接收機所產(chǎn)生的誤差。

參數(shù)

　　參數(shù)（散射參數(shù)）用于評估 DUT 反射信號和傳送信號的性能。 參數(shù)由兩個復數(shù)之比定義，它包含有關(guān)信號的幅度和相位的信息。 參數(shù)通常表示為：

　　輸出 輸入

　　輸出：輸出信號的 DUT 端口號

　　輸入：輸入信號的 DUT 端口號

　　例如，參數(shù) S21 是 DUT 上端口 2 的輸出信號與 DUT 上端口 1 的輸入信號之比，輸出信號和輸入信號都用復數(shù)表示。

　　當啟動平衡 - 不平衡轉(zhuǎn)換功能時，可以選擇混合模 S 參數(shù)。

新發(fā)展

　　1973年又研制出六端口網(wǎng)絡分析儀。它利用一個由定向耦合器和混合接頭（魔 T）組成的六端口網(wǎng)絡作為測量單元，除二個端口分別接信號源和被測件之外，其余四個端口均接到幅值檢波器或功率計。通過檢出的四個幅值的適當組合，可以求出被測網(wǎng)絡散射參數(shù)的模和相位。它不必使用復雜的雙通道接收機來取得相位信息，從而使測量系統(tǒng)的硬件大為簡化。此外，它有超過必需數(shù)目的冗余測量端口，可以利用冗余數(shù)據(jù)之間互相核對來提高測量結(jié)果的可信性。但它的計算工作比四端口網(wǎng)絡分析儀要復雜得多。采用雙六端口網(wǎng)絡分析儀來測量雙端口網(wǎng)絡，即用一個六端口網(wǎng)絡儀接在被測網(wǎng)絡的端口1，另一個接在端口2，可在測量過程中避免開關(guān)轉(zhuǎn)換或人工倒轉(zhuǎn)被測網(wǎng)絡的輸入端和輸出端，進一步提高了測量的度。