德國TESTO網(wǎng)絡(luò)分析儀的工作原理

    在說原理之前，我們先簡單說下分析儀的發(fā)展史。

       網(wǎng)絡(luò)分析儀是在四端口微波反射計（見駐波與反射測量）的基礎(chǔ)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(dá)到計量室中精密的測量線技術(shù)的測量度，而測量速度提高數(shù)十倍。

    矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是微波毫米波測試儀器領(lǐng)域中為重要、應(yīng)用為廣泛的一種高精度智能化測試儀器，在業(yè)界享有“微波/毫米波測試儀器之wang”的美譽，主要用于被測網(wǎng)絡(luò)散射參量雙向S參數(shù)的幅頻、相頻及群時延等特性信息的測量，廣泛應(yīng)用于以相控陣?yán)走_(dá)為代表的新一代軍用電子裝備研制、生產(chǎn)、維修和計量等領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于制導(dǎo)、隱身及反隱身、航空航天、衛(wèi)星通信、雷達(dá)偵測和監(jiān)視、教學(xué)實驗以及天線與RCS測試、元器件測試、材料測試等諸多領(lǐng)域

     一個任意多端口網(wǎng)絡(luò)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(luò)共有四個散射參數(shù) S11、S21、S12和S22。當(dāng)兩個終端均匹配時，S11和S22就分別是端口1和2的反射系

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，由終端反射回來的行波又重新進(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。對于多端口網(wǎng)絡(luò)，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(fù)載，從而等效為一個雙端口網(wǎng)絡(luò)。輪流選擇各對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(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(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(yīng)放置的位置。

     在實際測量之前，先用三個阻抗已知的標(biāo)準(zhǔn)器（例如一個短路、一個開路和一個匹配負(fù)載）供儀器進(jìn)行一系列測量，稱為校準(zhǔn)測量。由實測結(jié)果與理想（無儀器誤差時）應(yīng)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(jìn)行誤差修正。在每一頻率點上都按此進(jìn)行校準(zhǔn)和修正。測量步驟和計算都十分復(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(fù)雜，誤差模型中并未包括接收機所產(chǎn)生的誤差。

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