關于網絡分析儀的發展

日期：2025-05-13 15:55

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摘要：

矢量網絡分析儀 ,它本身自帶了單個信號源發生器，可以對單個頻段進行頻率掃描. 如果是單端口量測的話，將激勵信號源加在端口上，通過量測反射回來信號源的幅度和相位，就可以判斷出阻抗或者反射情況. 而對于雙端口量測，則還可以量測傳輸參數值. 由于受分布參數值等影響明顯，所以網絡分析儀使用之前必須進行校準.

網絡分析儀原理　　
單個任意多端口網絡的各端口終端均匹配時，由第 n 個端口傳入的入射行波 a n將散射到其余一切端口并發射出去。若第 m 個端口的出射行波為 b m,則 n 口與 m 口之間的散射參數值 S mn= b m/ a n。單個雙口網絡共有四個散射參數值 S 11、 S 21、 S 12和 S 22。當兩個終端均匹配時， S 11和 S 22就分別是端口1和2的反射系網絡分析儀數, S 21是由1口至2口的傳輸系數， S 12則是反方向的傳輸系數。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，但有單個行波 a m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值之間關系的聯立方程組。據此可以解出網絡的一切特性參數值,如終端失配時的傳入端反射系數、電壓駐波比、傳入阻抗以及各種正向反向傳輸系數等。這就是網絡分析儀的*基本的工作原理。單端口網絡可視為雙口網絡的特例，在其中除 S 11之外，恒有 S 21= S 12= S 22。對于多端口網絡,除了單個傳入和單個輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負載，從而等效為單個雙端口網絡。輪流選擇各對端口作為等效雙口網絡的傳入、輸出端，進行一系列量測并列出相應的方程,即可解得 n 端口網絡的全部 n 2個散射參數值,從而求出n端口網絡的一切特性參數值。圖左為四端口網絡分析儀量測S11時測試單元的原理示意，箭頭表示各行波的路徑。信號源源 u輸出信號源經開關S1和定向耦合器D2傳入到被測網絡的端口1，這就是入射波a1。端口1的反射波(即1口的出射波b1)經定向耦合器 D2和開關傳到接收機的量測通道。信號源源u的輸出同時經定向耦合器D1傳到接收機的參考通道，這個信號源是正比于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（或實部和虛部）。量測時,網絡的端口2接上匹配負載R1，以滿足散射參數值所規定的條件。系統中的另單個定向耦合器D3也終接匹配負載R2,以免產生不佳影響。其余三個S 參數值的量測原理與此類同。圖右為量測不同Smn參數值時各開關應放置的位置。　　
在實際量測之前，先用三個阻抗已知的標準器（例如單個短路、單個開路和單個匹配負載）供儀器進行一系列量測，稱為校準量測。由實測結果與理想（無儀器誤差時）應有的結果比對，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，以便對被測件的量測結果進行誤差修正。在每一頻率點上都按此進行校準和修正。量測步驟和計算都十分復雜，非人工所能勝任。　　
上述網絡分析儀稱為四端口網絡分析儀，因為儀器有四個端口，分別接到信號源源、被測件、量測通道和量測的參考通道。它的缺點是接收機的結構復雜，誤差模型中并未包括接收機所產生的誤差。參數值　　參數值（散射參數值）用于評估 DUT 反射信號源和傳送信號源的性能。參數值由兩個復數之比定義，它包含有關信號源的幅度和相位的信息。
參數值通常表示為：　　
輸出傳入　　輸出：輸出信號源的 DUT 端口號　
傳入：傳入信號源的 DUT 端口號　　
例如，參數值 S21 是 DUT 上端口 2 的輸出信號源與 DUT 上端口 1 的傳入信號源之比，輸出信號源和傳入信號源都用復數表示。　　
當啟動平衡 - 不平衡轉換功能時，可以選擇混合模 S 參數值。

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