关于网络分析仪的发展

日期：2024-04-24 10:15

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摘要：

矢量网络分析仪 ,它本身自带了单个信号源发生器，可以对单个频段进行频率扫描. 如果是单端口量测的话，将激励信号源加在端口上，通过量测反射回来信号源的幅度和相位，就可以判断出阻抗或者反射情况. 而对于双端口量测，则还可以量测传输参数值. 由于受分布参数值等影响明显，所以网络分析仪使用之前必须进行校准.

网络分析仪原理　　
单个任意多端口网络的各端口终端均匹配时，由第 n 个端口传入的入射行波 a n将散射到其余一切端口并发射出去。若第 m 个端口的出射行波为 b m,则 n 口与 m 口之间的散射参数值 S mn= b m/ a n。单个双口网络共有四个散射参数值 S 11、 S 21、 S 12和 S 22。当两个终端均匹配时， S 11和 S 22就分别是端口1和2的反射系网络分析仪数, S 21是由1口至2口的传输系数， S 12则是反方向的传输系数。当某一端口 m 终端失配时,由终端反射回来的行波又重新进入 m 口。这可以等效地看成是 m 口仍是匹配的，但有单个行波 a m入射到 m 口。这样，在任意情况下都可以列出各口等效入射、出射行波与散射参数值之间关系的联立方程组。据此可以解出网络的一切特性参数值,如终端失配时的传入端反射系数、电压驻波比、传入阻抗以及各种正向反向传输系数等。这就是网络分析仪的*基本的工作原理。单端口网络可视为双口网络的特例，在其中除 S 11之外，恒有 S 21= S 12= S 22。对于多端口网络,除了单个传入和单个输出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配负载，从而等效为单个双端口网络。轮流选择各对端口作为等效双口网络的传入、输出端，进行一系列量测并列出相应的方程,即可解得 n 端口网络的全部 n 2个散射参数值,从而求出n端口网络的一切特性参数值。图左为四端口网络分析仪量测S11时测试单元的原理示意，箭头表示各行波的路径。信号源源 u输出信号源经开关S1和定向耦合器D2传入到被测网络的端口1，这就是入射波a1。端口1的反射波(即1口的出射波b1)经定向耦合器 D2和开关传到接收机的量测通道。信号源源u的输出同时经定向耦合器D1传到接收机的参考通道，这个信号源是正比于a1的。于是双通道幅度-相位接收机就测出b1/a1，即测出S11,包括其幅值和相位（或实部和虚部）。量测时,网络的端口2接上匹配负载R1，以满足散射参数值所规定的条件。系统中的另单个定向耦合器D3也终接匹配负载R2,以免产生不佳影响。其余三个S 参数值的量测原理与此类同。图右为量测不同Smn参数值时各开关应放置的位置。　　
在实际量测之前，先用三个阻抗已知的标准器（例如单个短路、单个开路和单个匹配负载）供仪器进行一系列量测，称为校准量测。由实测结果与理想（无仪器误差时）应有的结果比对，可通过计算求出误差模型中的各误差因子并存入计算机中，以便对被测件的量测结果进行误差修正。在每一频率点上都按此进行校准和修正。量测步骤和计算都十分复杂，非人工所能胜任。　　
上述网络分析仪称为四端口网络分析仪，因为仪器有四个端口，分别接到信号源源、被测件、量测通道和量测的参考通道。它的缺点是接收机的结构复杂，误差模型中并未包括接收机所产生的误差。参数值　　参数值（散射参数值）用于评估 DUT 反射信号源和传送信号源的性能。参数值由两个复数之比定义，它包含有关信号源的幅度和相位的信息。
参数值通常表示为：　　
输出传入　　输出：输出信号源的 DUT 端口号　
传入：传入信号源的 DUT 端口号　　
例如，参数值 S21 是 DUT 上端口 2 的输出信号源与 DUT 上端口 1 的传入信号源之比，输出信号源和传入信号源都用复数表示。　　
当启动平衡 - 不平衡转换功能时，可以选择混合模 S 参数值。

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