網(wǎng)絡(luò)分析儀簡(jiǎn)介

網(wǎng)絡(luò)分析儀是測(cè)量網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的一種新型儀器,，可直接測(cè)量有源或無(wú)源、可逆或不可逆的雙口和單口網(wǎng)絡(luò)的復(fù)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析儀能對(duì)測(cè)量結(jié)果逐點(diǎn)進(jìn)行誤差修正,，并換算出其他幾十種網(wǎng)絡(luò)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(shí)等傳輸參數(shù)以及隔離度和定向度等。 

 簡(jiǎn)介

　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,它本身自帶了一個(gè)信號(hào)發(fā)生器,，可以對(duì)一個(gè)頻段進(jìn)行頻率掃描. 如果是單端口測(cè)量的話,，將激勵(lì)信號(hào)加在端口上，通過(guò)測(cè)量反射回來(lái)信號(hào)的幅度和

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

發(fā)展過(guò)程

　　網(wǎng)絡(luò)分析儀是在四端口微波反射計(jì)（見駐波與反射測(cè)量）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,。在60年代中期實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，利用計(jì)算機(jī)按一定誤差模型在每一頻率點(diǎn)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(cè)量度大為提高，可達(dá)到計(jì)量室中zui精密的測(cè)量線技術(shù)的測(cè)量度,，而測(cè)量速度提高數(shù)十倍,。

原理

　　一個(gè)任意多端口網(wǎng)絡(luò)的各端口終端均匹配時(shí)，由第n個(gè)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(gè)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(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)共有四個(gè)散射參數(shù)S11、S21,、S12和S22,。當(dāng)兩個(gè)終端均匹配時(shí)，S11和S22就分別是端口1和2的反射系

  網(wǎng)絡(luò)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(dāng)某一端口m終端失配時(shí),由終端反射回來(lái)的行波又重新進(jìn)入m口,。這可以等效地看成是m口仍是匹配的,，但有一個(gè)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(luò)的一切特性參數(shù),如終端失配時(shí)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(luò)分析儀的zui基本的工作原理。單端口網(wǎng)絡(luò)可視為雙口網(wǎng)絡(luò)的特例,，在其中除S11之外,，恒有S21=S12=S22。對(duì)于多端口網(wǎng)絡(luò),除了一個(gè)輸入和一個(gè)輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負(fù)載,，從而等效為一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò),。輪流選擇各對(duì)端口作為等效雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出端,，進(jìn)行一系列測(cè)量并列出相應(yīng)的方程,即可解得n端口網(wǎng)絡(luò)的全部n2個(gè)散射參數(shù),從而求出n端口網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù)。 圖左為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量S11時(shí)測(cè)試單元的原理示意,，箭頭表示各行波的路徑,。信號(hào)源 u輸出信號(hào)經(jīng)開關(guān)S1和定向耦合器D2輸入到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)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(jī)的測(cè)量通道,。信號(hào)源u的輸出同時(shí)經(jīng)定向耦合器D1傳到接收機(jī)的參考通道，這個(gè)信號(hào)是正比于a1的,。于是雙通道幅度-相位接收機(jī)就測(cè)出b1/a1,，即測(cè)出S11,包括其幅值和相位（或?qū)嵅亢吞摬浚y(cè)量時(shí),網(wǎng)絡(luò)的端口2接上匹配負(fù)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(gè)定向耦合器D3也終接匹配負(fù)載R2,以免產(chǎn)生不良影響。其余三個(gè)S 參數(shù)的測(cè)量原理與此類同,。圖右為測(cè)量不同Smn參數(shù)時(shí)各開關(guān)應(yīng)放置的位置,。

　　在實(shí)際測(cè)量之前，先用三個(gè)阻抗已知的標(biāo)準(zhǔn)器（例如一個(gè)短路,、一個(gè)開路和一個(gè)匹配負(fù)載）供儀器進(jìn)行一系列測(cè)量,，稱為校準(zhǔn)測(cè)量。由實(shí)測(cè)結(jié)果與理想（無(wú)儀器誤差時(shí)）應(yīng)有的結(jié)果比對(duì),，可通過(guò)計(jì)算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計(jì)算機(jī)中,，以便對(duì)被測(cè)件的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差修正。在每一頻率點(diǎn)上都按此進(jìn)行校準(zhǔn)和修正,。測(cè)量步驟和計(jì)算都十分復(fù)雜,，非人工所能勝任。

　　上述網(wǎng)絡(luò)分析儀稱為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀,，因?yàn)閮x器有四個(gè)端口,，分別接到信號(hào)源、被測(cè)件,、測(cè)量通道和測(cè)量的參考通道,。它的缺點(diǎn)是接收機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，誤差模型中并未包括接收機(jī)所產(chǎn)生的誤差。

參數(shù)

　　參數(shù)（散射參數(shù)）用于評(píng)估 DUT 反射信號(hào)和傳送信號(hào)的性能,。 參數(shù)由兩個(gè)復(fù)數(shù)之比定義,，它包含有關(guān)信號(hào)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(hào)的 DUT 端口號(hào)

　　輸入：輸入信號(hào)的 DUT 端口號(hào)

　　例如,，參數(shù) S21 是 DUT 上端口 2 的輸出信號(hào)與 DUT 上端口 1 的輸入信號(hào)之比,，輸出信號(hào)和輸入信號(hào)都用復(fù)數(shù)表示。

　　當(dāng)啟動(dòng)平衡 - 不平衡轉(zhuǎn)換功能時(shí),，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(luò)分析儀。它利用一個(gè)由定向耦合器和混合接頭（魔 T）組成的六端口網(wǎng)絡(luò)作為測(cè)量單元,，除二個(gè)端口分別接信號(hào)源和被測(cè)件之外,，其余四個(gè)端口均接到幅值檢波器或功率計(jì)。通過(guò)檢出的四個(gè)幅值的適當(dāng)組合,，可以求出被測(cè)網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)的模和相位,。它不必使用復(fù)雜的雙通道接收機(jī)來(lái)取得相位信息，從而使測(cè)量系統(tǒng)的硬件大為簡(jiǎn)化,。此外,，它有超過(guò)必需數(shù)目的冗余測(cè)量端口，可以利用冗余數(shù)據(jù)之間互相核對(duì)來(lái)提高測(cè)量結(jié)果的可信性,。但它的計(jì)算工作比四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀要復(fù)雜得多,。采用雙六端口網(wǎng)絡(luò)分析儀來(lái)測(cè)量雙端口網(wǎng)絡(luò)，即用一個(gè)六端口網(wǎng)絡(luò)儀接在被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的端口1,，另一個(gè)接在端口2,，可在測(cè)量過(guò)程中避免開關(guān)轉(zhuǎn)換或人工倒轉(zhuǎn)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸入端和輸出端，進(jìn)一步提高了測(cè)量的度,。