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4-微波标量网络分析仪原理

网络分析仪工作原理及使用要点

网络分析仪工作原理及使用要点本文简要介绍41所生产的AV362O矢量网络分析的测量基本工作原理以及正确使用矢量网络分析测量电缆传输及反射性能的注意事项。 1.DUT对射频信号的响应矢量网络分析仪信号源产生一测试信号，当测试信号通过待测件时，一部分信号被反射，另一部分则被传输。图１说明了测试信号通过被测器件（DUT）后的响应。图１DUT 对信号的响应 2.整机原理：矢量网络分析仪用于测量器件和网络的反射特性和传输特性，主要包括合成信号源、S 参数测试装置、幅相接收机和显示部分。合成信号源产生30k～6GHz的信号，此信号与幅相接收机中心频率实现同步扫描；S参数测试装置用于分离被测件的入射信号R、反射信号A 和传输信号B；幅相接收机将射频信号转换成频率固定的中频信号，为了真实测量出被测网络的幅度特性、相位特性，要求在频率变换过程中，被测信号幅度信息和相位信息都不能丢失，因此必须采用系统锁相技术；显示部分将测量结果以各种形式显示出来。其原理框图如图２所示：图２矢量网络分析仪整机原理框图矢量网络分析内置合成信号源产生30k～6GHz的信号，经过S参数测试装置分成两路，一路作为参考信号R，另一路作为激励信号，激励信号经过被测件后产生反射信号A和传输信号B，由S参数测试装置进行分离，R、A、B三路射频信号在幅相接收机中进行下变频，产生4kHz的中频信号，由于采用系统锁相技术，合成扫频信号源和幅相接收机同在一个锁相环路中，共用同一时基，因此被测网络的幅度信息和相位信息包含在4kHz的中频信号中，此中频信号经过A/D模拟数字变换器转换为数字信号，嵌入式计算机和数字信号处理器

网络分析仪基本原理

一般而言，网络分析仪在射频及微波组件方面的量测上，是最基本、应用层次也最广的仪器，它可以提供线性及非线性特性组件的量测参数，因此，举凡所有射频主被动组件的仿真、制程及测试上，几乎都会使用到。在量测参数上，它不但可以提供反射系数，并从反射系数换算出阻抗的大小，且可以量测穿透系数，以及推演出重要的S参数及其它重要的参数，如相位、群速度延迟(Group Delay)、插入损失(Insertion Loss)、增益(Gain)甚至放大器的1dB 压缩点(Compression point)等。基本原理电子电路组件在高频下工作时，许多特性与低频的行为有所不同，在高频时，其波长与实际电路组件的物理尺度相比会相对变小，举例来说，在真空下的电磁波其速度即为光速，则 c=λ×f，其中c为光速3×108m/sec，若操作在2.4GHz的频率下，若不考虑空气的介电系数，则波长λ=12.5cm，亦即在短短的数公分内，电压大小就会因相位的偏移而有极大的变化。因此在高频下，我们会使用能量及阻抗的观念来取代低频的电压及电流的表示法，此时我们就会引入前述文章所提「波」的概念。光波属于电磁波的一种，当我们用光分析一个组件时，会使用一个已知的入射光源测量未知的待测物，如图1所示，当光波由空气到达另一个介质时，会因折射率的不同产生部分反射及部分穿透的特性，例如化学成分分析上使用的穿透及反射光谱。对于同样是属电磁波的射频来说，道理是相通的，光之于折射率就好比微波之于阻抗的概念，当一个电磁波到达另一个不连续的阻抗接口时，同样也会有穿透及反射的行为，从这些反射及穿透行为的大小及相位变化中，就可以分析出该组件的特性。用来描述组件的参数有许多种，其中某些只包含振幅的讯息，如回返损耗(R.L. Return Loss)、驻波比(SWR Standing Wave Ratio)或插入损失(I.L. Insertion Loss)等，我们称为纯量，而能得到如反射系数(Γ Reflection coefficient)及穿透系数(Τ Transmission coefficient)等，我们称之为向量，其中向量可以推导出纯量行为，但纯量却因无相位信息而无法推导出向量特性。重要的向量系数反射特性在此，我们重点介绍几个重要的向量系数︰首先，我们从反射系数来定义，其中Vrefect 为反射波、Vinc为入射波，两者皆为向量，亦即包含振幅及相位的信息，而反射系数代表入射与反射能量的比值，经过理论的演算，可以从传输线的特性阻抗ZO(Characteristic Impedance)得到待测组件的负载阻抗ZL，亦即，在网络分析中，一般使用史密斯图(Smith Chart)来标示不同频率下的阻抗值。另外，反射系数也可以使用极坐标表示：，其中为反射系数的大小，φ则表示入射与反射波的相位差值。接下来，介绍两个纯量的参数--驻波比及回返损耗，其中驻波的意义是入射波与被待测装置反射回来的反射波造成在传输在线的电压或电流驻波效应，而驻波比(SWR)的定义就是驻波中的最大与最小能量的比值，我们可以从纯量的反射系数中得到。

矢量网络分析仪基础知识和S参数测量

矢量网络分析仪基础知识及S参数测量 §1 基本知识 1.1 射频网络这里所指的网络是指一个盒子，不管大小如何，中间装的什么，我们并不一定知道，它只要是对外接有一个同轴连接器，我们就称其为单端口网络，它上面若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。注意：这儿的网络与计算机网络并不是一回事，计算机网络是比较复杂的多端（口）网络，这儿主要是指各种各样简单的射频器件（射频网络），而不是互连成网的网络。。因为只有一个口，总是接在最后又称 1．单端口网络习惯上又叫负载Z L 终端负载。最常见的有负载、短路器等，复杂一点的有滑动负载、滑动短路器等。 2单端口网络的电参数通常用阻抗或导纳表示，在射频范畴用反射系数Γ（回损、驻波比、S ）更方便些。 11 2．两端口网络最常见、最简单的两端口网络就是一根两端装有连接器的射频电缆。 2匹配特性两端口网络一端接精密负载（标阻）后，在另一端测得的反射系数，可用来表征匹配特性。 2传输系数与插损对于一个两端口网络除匹配特性（反射系数）外, 还有一个传输特性，即经过网络与不经过网络的电压之比叫作传输系数T。插损（IL）= 20Log│T│dB ，一般为负值，但有时也不记负号，Φ即相移。

2两端口的四个散射参量测量两端口网络的电参数，一般用上述的插损与回损已足，但对考究的场合会用到散射参量。两端口网络的散射参量有4个，即 S 11、S 21、S 12、S 22。这里仅简单的（但不严格）带上一笔。 S 11与网络输出端接上匹配负载后的输入反射系数Г相当。注意：它是网络的失配，不是负载的失配。负载不好测出的Γ，要经过修正才能得到S 11 。 S 21与网络输出端匹配时的电压和输入端电压比值相当，对于无源网络即传输系数T 或插损，对放大器即增益。上述两项是最常用的。 S 12即网络输出端对输入端的影响，对不可逆器件常称隔离度。 S 22即由输出端向网络看的网络本身引入的反射系数。中高档矢网可以交替或同时显示经过全端口校正的四个参数，普及型矢网不具备这种能力，只有插头重新连接才能测得4个参数，而且没有作全端口校正。 1.2 传输线传输射频信号的线缆泛称传输线。常用的有两种：双线与同轴线，频率更高则会用到微带线与波导，虽然结构不同，用途各异，但其基本特性都可由传输线公式所表征。 2特性阻抗Z 0 它是一种由结构尺寸决定的电参数，对于同轴线：式中εr 为相对介电系数，D 为同轴线外导体内径，d 为内导体外径。 2反射系数、返回损失、驻波比这三个参数采用了不同术语来描述匹配特性，人们希望传输线上只有入射电压, 没有反射电压, 这时线上各处电

微波技术和天线(第四版)刘学观第4章

第四章微波网络基础之?引言
第四章微波网络基础
前面我们介绍了多种规则传输系统，通过用场的分析法得到其传输
特性。然而在实际的微波应用系统中，除了有规则传输系统外，还包含
具有独立功能的各种微波元件如谐振元件、阻抗匹配元件、耦合元件等。
这些元件的边界形状与规则传输线不同，从而在传输系统中引入了不均
匀性。例如：
4
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微波测量线系统示意图《微波技术与天线》

第四章微波网络基础之?引言
这些不均匀性在传输系统中除产生主模的反射与透射外，还
会引起高次模，严格分析必须用场的分析法，但由于实际的微波元件的边界条件一般都比较复杂，因此用场的分析法往往十分繁杂，有时甚至不太可能，同时，在实际分析中往往不需要了解元件的内部场结构，而只关心它对传输系统工作状态的影响。
入射
入射
反射微波元件反射
《微波技术与天线》
会产生高次模

第四章微波网络基础之?引言
微波网络是在分析场分布的基础上，用路的分析方法将微波元件等效为电抗或电阻元件，将实际的导波传输系统等效为传输线，从而将实际的微波系统简化为微波网络。尽管用“路”的分析法只能得到元件的外部特性，但它却可给出系统的一般传输特性，如功率传递，阻抗匹配等，而且这些结果可以通过实际测量的方法来验证。另一方面还可以根据微波元件的工作特性综合出要求的微波网络，从而用一定的微波结构实现它，这就是微波网络的综合。微波网络的分析与综合是分析和设计微波系统的有力工具。
衰减器
电阻
任意导波系统
传输线
《微波技术与天线》

网络分析仪原理及使用

网络分析仪原理及使用康飞---芬兰贝尔罗斯公司 2007年10月一般而言，网络分析仪在射频及微波组件方面的量测上，是最基本、应用层次也最广的仪器，它可以提供线性及非线性特性组件的量测参数，因此，举凡所有射频主被动组件的仿真、制程及测试上，几乎都会使用到。在量测参数上，它不但可以提供反射系数，并从反射系数换算出阻抗的大小，且可以量测穿透系数，以及推演出重要的S参数及其它重要的参数，如相位、群速度延迟(Group Delay)、插入损失(Insertion Loss)、增益(Gain)甚至放大器的1dB压缩点(Compression point)等。基本原理电子电路组件在高频下工作时，许多特性与低频的行为有所不同，在高频时，其波长与实际电路组件的物理尺度相比会相对变小，举例来说，在真空下的电磁波其速度即为光速，则c=λ×f，其中c为光速3×108m/sec，若操作在2.4GHz的频率下，若不考虑空气的介电系数，则波长λ=12.5cm，亦即在短短的数公分内，电压大小就会因相位的偏移而有极大的变化。因此在高频下，我们会使用能量及阻抗的观念来取代低频的电压及电流的表示法，此时我们就会引入前述文章所提「波」的概念。光波属于电磁波的一种，当我们用光分析一个组件时，会使用一个已知的入射光源测量未知的待测物，当光波由空气到达另一个介质时，会因折射率的不同产生部分反射及部分穿透的特性，例如化学成分分析上使用的穿透及反射光谱。对于同样是属电磁波的射频来说，道理是相通的，光之于折射率就好比微波之于阻抗的概念，当一个电磁波到达另一个不连续的阻抗接口时，同样也会有穿透及反射的行为，从这些反射及穿透行为的大小及相位变化中，就可以分析出该组件的特性。用来描述组件的参数有许多种，其中某些只包含振幅的讯息，如回返损耗(R.L. Return Loss)、驻波比(SWR Standing Wave Ratio)或插入损失(I.L. Insertion Loss)等，我们称为纯量，而能得到如反射系数(Γ Reflection coefficient)及穿透系数 (Τ Transmission coefficient)等，我们称之为向量，其中向量可以推导出纯量行为，但纯量却因无相位信息而无法推导出向量特性。重要的向量系数反射特性在此，我们重点介绍几个重要的向量系数︰首先，我们从反射系数来定义，其中Vrefect为反射波、Vinc为入射波，两者皆为向量，亦即包含振幅及相位的信息，而反射系数代表入射与反射能量的比值，经过理论的演算，可以从传输线的特性阻抗 ZO(Characteristic Impedance)得到待测组件的负载阻抗ZL，亦即，在网络分析中，一般使用史密斯图(Smith Chart)来标示不同频率下的阻抗值。另外，反射系数也可以使用极坐标表示：，其中为反射系数的大小，φ则表示入射与反射波的相位差值。接下来，介绍两个纯量的参数--驻波比及回返损耗，其中驻波的意义是入射波与被待测装置反射回来的反射波造成在传输线上的电压或电流驻波效应，而驻波比(SWR)的定义就是驻波中的最大与最小能量的比值，我们可以从纯量的反射系数中得到。同样，我们也可以从ρ值定义出回返损耗(R.L.)，其意义是反射能量与入射能量的比值，其值愈大，代表反射回来的能量愈小。对于反射系数所衍生的相关纯量参数，我们将其整理成表1，基本上，它们之间是换算的过程，会因为产业及应用的不同而倾向于使用某一参数。 REMARK: 驻波系数又叫做驻波比,如果电缆线路上有反射波,它与行波相互作用就会产生驻波,这时线上某些点的电压振幅为最大值Vmax,某些点的电压振幅为最小值Vmin,最大振幅与最小振幅之比称为驻波系数.驻波系数越大,表示线路上反射波成分愈大, 也表示线路不均匀或线路终端失配较大.为控制电缆的不均匀性,要求一定长度的终端匹配的电缆在使用频段上的输入驻波系数S不超过某一规定的数值.电缆中不均匀性的大小,也可用反射衰减来表示.反射系数的倒数的绝对值取对数,称为反射衰减.反射衰减愈大, 即反射系数愈小,也就是驻波比愈小,即表示内部不均匀性越小. 穿透特性对于穿透的特性，一样有分为纯量与向量两种，对于向量系数而言，最重要的就是穿透系数，其中Vtrans为经过待测物后的穿透波、Vinc为入射波，而τ即为穿透系数的纯量大小，θ则表示入射与穿透波的相位差值。对于纯量的定义上，以被动组件而言，最常使用的就是插入损失(I.L. Insertion Loss)，亦即与上述的τ值是相关的参数，定义为。若为主动组件如放大器等，穿透的信号有放大的效应则为增益(Gain)，此时定义为。

知识题选解第4章微波网络基本

1112122 1212222 U A U A I I A U A I =-?? =-? 先确定A 矩阵。当端口(2)开路（即20I =）时，2T 面为电压波腹点，令2m U U =，则 ()1cos 2 j j m m U U e e U θθ θ-= +=，且此时端口(1)的输入阻抗为10cot in Z jZ θ=-。由A 矩阵的定义得： 21112 cos I U A U θ== = ，2111212 200 /cos sin cot in m m I U Z U I A j U U jZ U Z θθ θ== = ==- 当端口(2)短路（即20U =）时，2T 面为电压波节点，令22,22 m m U U U U + -= =- ，则()1sin 2 j j m m U U e e jU θθ θ-= -=，且此时端口(1)的输入阻抗为10tan in Z jZ θ=。由A 矩阵的定义得： 2 1120200sin sin m m U jU U A jZ I U Z θθ== ==- ，2 12220cos cos m m U I I A I I θθ====- 也可以利用网络性质求1222,A A 。由网络的对称性得：2211cos A A θ== 再由网络可逆性得：21122120210 1cos 1sin sin /A A A jZ A j Z θθθ--=== 于是长度为θ的均匀传输线段的A 矩阵为 00cos sin sin /cos jZ j Z θ θθθ?? =? ??? A 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为01Z 和02Z ，则归一化A 矩阵为 0j θθ?? ? ?=? ?? ??? ? A 当01020Z Z Z ==时

网络分析仪原理及测量阻抗

网络分析仪组成框图图1所示为网络分析仪内部组成框图。为完成被测件传输/反射特性测试，网络分析仪包含； 1．激励信号源；提供被测件激励输入信号 2．信号分离装置，含功分器和定向耦合器件，分别提取被测试件输入和反射信号。 3．接收机；对被测件的反射，传输，输入信号进行测试。 4．处理显示单元; 对测试结果进行处理和显示。图1 网络分析仪组成框图传输特性是被测件输出和输入激励的相对比值，网络分析仪要完成该项测试，需分别得到被测件输入激励信号和输出信号信息。网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号，信号源输出通过功分器均分为两路信号，一路直接进入R接收机，另一路通过开关输入到被测件相应测试口，所以，R 接收机测试得到被测输入信号信息。被测件输出信号进入网络分析仪B接收机，所以，B接收机测试得到被测件输出信号信息。B/R为被测试件正向传输特性。当完成反向测试测试时，需要网络分析仪内部开关控制信号流程。

图2网络分析仪传输测试信号流程反射特性是被测件反射和输入激励的相对比值，网络分析仪要完成该项测试，需分别得到被测件输入激励信号和测试端口反射信号。网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号，信号源输出通过功分器均分为两路信号，一路直接进入R接收机，另一路通过开关输入到被测件相应测试口，所以，R 接收机测试得到被测输入信号信息。激励信号输入到被测件后会发射反射，被测件端口反射信号和输入激励信号在相同物理路径上传播，定向耦合器负责把同个物理路径上相反方向传播的信号进行分离，提取反射信号信息，进入A接收机。 A/R 为被测试件端口反射特性。当需要测试另外端口反射特性时，需网络分析仪内部开关将激励信号转换到相应测试端口。

《微波技术与天线》傅文斌_习题答案_第4章

38 第4章无源微波器件 4.1微波网络参量有哪几种？线性网络、对称网络、互易网络的概念在其中有何应用？答微波网络参量主要有转移参量、散射参量、阻抗参量和导纳参量。线性网络的概念使网络参量可用线性关系定义；对二口网络，对称网络的概念使转移参量的d a =，散射参量的 2211S S =，阻抗参量的2211Z Z =，导纳参量的2211Y Y =。互易网络的概念使转移参量的 1=-bc ad ，散射参量的2112S S =，阻抗参量的2112Z Z =，导纳参量的2112Y Y =。 4.2推导Z 参量与A 参量的关系式（4-1-13）。解定义A 参量的线性关系为 () () ?? ?-+=-+=221221I d cU I I b aU U 定义Z 参量的线性关系为 ?? ?+=+=2 2212122 121111I Z I Z U I Z I Z U ?? ?? ??????-=???? ??=c d c c bc ad c a Z Z Z Z 1 2221 1211 Z 4.3从I S S =* T 出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。解由对称性，332211S S S ==；由互易性，2112S S =，3113S S =，3223S S =。三口网络的散射矩阵简化为 ???? ? ?????=1123 13 231112 131211S S S S S S S S S S 由无耗性，I S S =* T ，即

. 专业.专注 . ?????? ????=????????????????????100010001*11*23 * 13 *23 *11* 12 * 13 * 12* 11 1123 13 2311121312 11 S S S S S S S S S S S S S S S S S S 得 12 13 212211=++S S S 0* 2313*1112*1211=++S S S S S S 0*1113*2312*1311=++S S S S S S 0*1123*2311*1312=++S S S S S S 4.4二口网络的级联如图所示。写出参考面T 1、T 2之间的组合网络的A 参量。（参考面T 1处即组合网络的端口1，参考面T 2处即组合网络的端口2）解 []? ? ? ? ??=1j 011B A []? ?? ? ????=θθθθcos sin 1 j sin j cos 0 02 Z Z A Z []?? ? ???=1j 013B A [][][][]321A A A A = ?? ???? ??? ??? ? ? +-+=1j 0 1cos sin sin 1j j sin j cos 000B BZ Z B Z θθθ θ θ ???? ? ?????-???? ?? +-+-=θθθθθθθθsin cos cos sin sin 11j sin j sin cos 00000BZ BZ B Z B Z BZ （l βθ=） 4.5微波电路如图所示。已知四口网络

网络分析仪的原理详解

网络分析仪的原理详解网络分析仪基本原理无线射频一种独特的仪器网络分析仪是一种功能强大的仪器，正确使用时，可以达到极高的精度。它的应用也十分广泛，在很多行业都不可或缺，尤其在测量无线射频（RF）元件和设备的线性特性方面非常有用。现代网络分析仪还可以应用于更具体的场合，例如，信号完整性和材料的测量。随着业界第一款PXI网络分析仪—NI PXIe - 5630的推出，你完全可以摆脱传统网络分析仪的高成本和大占地面积的束缚，轻松地将网络分析仪应用于设计验证和产线测试。网络分析的基本原理网络分析仪的发展你可以使用图1所示的NI PXIe-5630矢量网络分析仪测量设备的幅度，相位和阻抗。由于网络分析仪是一种封闭的激励-响应系统，你可以在测量RF特性时实现绝佳的精度。当然，充分理解网络分析仪的基本原理，对于你最大限度的受益于网络分析仪非常重要。网络分析的基本原理图1. NI PXle-5630 矢量网络分析仪在过去的十年中，矢量网络分析仪由于其较低的成本和高效的制造技术，流行度超过了标量网络分析仪。虽然网络分析理论已经存在了数十年，但是直到20世纪80年代早期第一台现代独立台式分析仪才诞生。在此之前，网络分析仪身形庞大复杂，由众多仪器和外部器件组合而成，且功能受限。NI PXIe-5630的推出标志着网络分析仪发展的又一个里程碑，它将矢量网络分析功能成功地赋予了灵活，软件定义的PXI模块化仪器平台。通常我们需要大量的测量实践，才能实现精确的幅值和相位参数测量，避免重大错误。由于射频仪器测量的不确定性，小的错误很可能会被忽略不计。而网络分析仪作为一种精密的仪器能够测量出极小的错误。网络分析的基本原理网络分析理论

网络分析仪的基本原理.

一种独特的仪器网络分析仪是一种功能强大的仪器, 正确使用时, 可以达到极高的精度。它的应用也十分广泛, 在很多行业都不可或缺, 尤其在测量无线射频 (RF元件和设备的线性特性方面非常有用。现代网络分析仪还可以应用于更具体的场合, 例如, 信号完整性和材料的测量。随着业界第一款 PXI 网络分析仪— NI PXIe - 5630的推出, 你完全可以摆脱传统网络分析仪的高成本和大占地面积的束缚, 轻松地将网络分析仪应用于设计验证和产线测试。网络分析仪的发展你可以使用图 1所示的 NI PXIe-5630矢量网络分析仪测量设备的幅度,相位和阻抗。由于网络分析仪是一种封闭的激励 -响应系统, 你可以在测量 RF 特性时实现绝佳的精度。当然, 充分理解网络分析仪的基本原理, 对于你最大限度的受益于网络分析仪非常重要。在过去的十年中, 矢量网络分析仪由于其较低的成本和高效的制造技术, 流行度超过了标量网络分析仪。虽然网络分析理论已经存在了数十年,但是直到 20世纪 80年代早期第一台现代独立台式分析仪才诞生。在此之前, 网络分析仪身形庞大复杂,由众多仪器和外部器件组合而成,且功能受限。 NI PXIe-5630的推出标志着网络分析仪发展的又一个里程碑, 它将矢量网络分析功能成功地赋予了灵活,软件定义的 PXI 模块化仪器平台。通常我们需要大量的测量实践, 才能实现精确的幅值和相位参数测量, 避免重大错误。由于射频仪器测量的不确定性, 小的错误很可能会被忽略不计。而网络分析仪作为一种精密的仪器能够测量出极小的错误。网络分析理论网络是一个被高频率使用的术语,有很多种现代的定义。就网络分析而言, 网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配, 最大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由

《微波技术与天线》傅文斌-习题标准答案-第4章

《微波技术与天线》傅文斌-习题答案-第4章

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38 第4章无源微波器件 4.1微波网络参量有哪几种？线性网络、对称网络、互易网络的概念在其中有何应用？答微波网络参量主要有转移参量、散射参量、阻抗参量和导纳参量。线性网络的概念使网络参量可用线性关系定义；对二口网络，对称网络的概念使转移参量的d a =，散射参量的2211S S =，阻抗参量的2211Z Z =，导纳参量的2211Y Y =。互易网络的概念使转移参量的1=-bc ad ，散射参量的2112S S =，阻抗参量的2112Z Z =，导纳参量的2112Y Y =。 4.2推导Z 参量与A 参量的关系式（4-1-13）。解定义A 参量的线性关系为 () ()?? ?-+=-+=221 221I d cU I I b aU U 定义Z 参量的线性关系为 ?? ?+=+=2 2212122 121111I Z I Z U I Z I Z U ?? ?? ??????-=???? ??=c d c c bc ad c a Z Z Z Z 1 2221 1211 Z 4.3从I S S =* T 出发，写出对称互易无耗三口网络的4个独立方程。解由对称性，332211S S S ==；由互易性，2112S S =，3113S S =，3223S S =。三口网络的散射矩阵简化为 ???? ? ?????=1123 13 231112 131211S S S S S S S S S S 由无耗性，I S S =* T ，即 ???? ??????=????????? ???????????100010001*11*23 * 13*23*11* 12 * 13 * 12* 11 1123 13 2311121312 11 S S S S S S S S S S S S S S S S S S

网络分析仪使用说明书

1 目的本使用说明书为规范矢量网络分析仪的操作，避免操作不当引起的仪器损坏；作为培训文件使公司技术人员了解本仪器的使用。 2 适用范围本使用说明书适用于公司范围内的所有Anglent E50系列矢量网络分析仪的使用（其他型号具有一定的实用价值，但最大区别在于按键位置以及功能方面有细小区别）。 3 主要职责 3.1 各部门设备使用者负责实施设备一级保养工作。 3.2 各部门安排专人负责实施设备的定期保养管理,监督日常保养工作之实施。 3.3 对新进员工有必要学习此文件时进行培训学习。 4 仪器操作注意事项 4.1 测试产品时，不能直接加电测试。 4.2 测试功放前，必须在频谱仪上检测过没有自激，才能用网络仪测其它指标。 4.3 防止有大的直流电加入，网络仪最大能承受10V 的直流电。 4.4 防止过信号的输入。 4.4.1 网络分析仪的最大允许输入信号为20dBm 。 4.4.2 输入信号大于10dBm 时，应加相应的衰减器。 4.5 仪器使用前确保已接地。 5 仪器面板介绍 5.1 按键区域 1·ACTIVE CH/TRACE ：活动通道区； 2·软驱； 3·RESPONSE ：响应区； 4·NAVIGATION ：导航区； 5·ENTRY ：输入区； 6·STIMULVS ：激励区； 7·MKR/ANALYIS ：标定点/分析； 8·INSTRSTATE ：设备状态区。注：见“11 按键翻译”。 1 2 3 6 4 5 7 8 软菜单 USB 接口

矢量网络分析仪使用说明书版次V1.0 页次2/16 5.2 1 2 3 4 5 Tr1 S11 SWR 1．000/Ref 1.0000 Tr2 S21 Logmag 10dB/Ref 0.00dB Tr3 S22 SWR 1．000/Ref 1.0000 1．表示通道编号； 2．表示通道类型； 3．表示通道的格式； 4．表示通道在显示屏上每格所表示的数值； 5．表示通道在显示屏上参考线所在的格子数值。 6 仪器的基本常用功能介绍 6.1 测量回波损耗（电压驻波比）通道选择S11或S22，S11时，用电缆PORT1；S22时，用电缆PORT2。测量单通道时，所测器件终端应加负载；测双通道时，器件输出与输入均应接电缆。器件为有源器件时，详见“4 仪器操作注意事项”。 6.2 测量插入损耗通道选择S12（Port2接收Port1发射）或S21（Port1接收Port2发射）测量时，所测器件输出、输入应接电缆；测量有源器件时，S12、S21不能选错，其余详见“4 仪器操作注意事项”。 6.3 测量时延所测器件端口接上仪器，通道选择视具体情况，仪器按键Format→GroupDelay，详见“4 仪器操作注意事项”。 6.4 测量史密斯圆图通道选择S11或S22时，终端应加负载，所测端接电缆。双通道时，输出、输入应同时接电缆，仪器按键Format→Smith，详见“4 仪器操作注意事项”。 7 仪器校准按键介绍 7.1 手动校准（以下介绍了双通道的校准方法）按Cal*键，选择Cal kit ，选择ⅹⅹⅹ（具体见校准件型号，一般仪器厂商有配置），再选择Calibrate，选择2-Port Cal（双通道校准），选择Reflection，再对应相应的通道及校准件进行校准（电缆接什么标准件并在仪器上具体按何键见按件翻译，这里用到的标准键有3种分别是，开路Open、短路Short和负载Load），结束后，选择Return返回

微波网络教案—李恩

绪论授课时数：1学时一、教学内容及要求分析微波网络的研究方法；介绍微波网络概述、应用及发展前景；讲解本课程重点及学习方法。二、教学重点与难点本课程要求掌握的先修课程中涉及的相关知识点，本课程涉及的主要重点内容，学习本课程的要求，及微波网络的工程应用。三、作业无四、本章参考资料《电磁场与电磁波》、《微波技术基础》、《微波网络》。五、教学后记上课后，待补充。第一章微波网络基础授课时数：6学时一、教学内容及要求回顾交变电磁场与导波理论，介绍导波系统的电路概念，讲解场路转换的等效基础和方法（2学时），要求了解；回顾传输线理论及应用，讲解几种典型的三端口网络（接头）的性质及特性的分析过程和方法（2学时），要求掌握。讲解微波网络中的几个基本定理：坡印亭能量定理、互易定理、福斯特电抗定理及对偶电路定理（2学时），要求掌握；二、教学重点与难点场路转换的等效基础和方法；等效电压和等效电流，模式电压和模式电流；网络的复数功率，互易网络的性质和条件，无耗网络导抗函数的性质，对偶网路满足的条件和转换关系。三、作业

教材P32：1-2；课堂讨论：利用等效电流和等效电压及传输功率，讨论波导的阻抗。四、本章参考资料《电磁场与电磁波》、《微波技术基础》，《Microwave Engineering》。五、教学后记上课后，待补充。第二章微波网络特性参量授课时数：6学时一、教学内容及要求讲解微波网络固有特性参量［Z］,［Y］,［A］,［S］,［T］的定义、性质、相互间关系及求解方法（3学时），要求掌握；讲解微波网络的工作特性参量的［A］和［S］表示法（3学时），要求熟练掌握。二、教学重点与难点微波网络固有特性电路参量：［Z］、［Y］、［A］和波参量：［S］、［T］，区分［A］和［T］及其在二端口网络级联中的应用；固有特性电路参量间的相互关系和转换；网络参量［S］的性质。工作特性参量主要包含对象，及相应的［A］和［S］表示法。三、作业教材P61：2-4、2-6。四、本章参考资料《微波技术基础》，《Microwave Engineering》，《微波网络》。五、教学后记上课后，待补充。第三章微波网络解析分析法授课时数：10学时一、教学内容及要求讲解二端口和四端口网络的矩阵代数分析法（4学时），要求熟练掌握；讲解对称网络的本征矢量分析法（2学时），要求了解；讲解面对称网络的奇偶模分析法（4学时），要求掌握。

网络分析仪工作原理

矢量网络分析仪原理网络分析仪组成框图图1所示为网络分析仪内部组成框图。为完成被测件传输/反射特性测试，网络分析仪包含； 1．激励信号源；提供被测件激励输入信号 2．信号分离装置，含功分器和定向耦合器件，分别提取被测试件输入和反射信号。 3．接收机；对被测件的反射，传输，输入信号进行测试。 4．处理显示单元; 对测试结果进行处理和显示。图1 网络分析仪组成框图

传输特性是被测件输出与输入激励的相对比值，网络分析仪要完成该项测试，需分别得到被测件输入激励信号和输出信号信息。网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号，信号源输出通过功分器均分为两路信号，一路直接进入R接收机，另一路通过开关输入到被测件相应测试口，所以，R 接收机测试得到被测输入信号信息。被测件输出信号进入网络分析仪B接收机，所以，B接收机测试得到被测件输出信号信息。B/R为被测试件正向传输特性。当完成反向测试测试时，需要网络分析仪内部开关控制信号流程。图2 网络分析仪传输测试信号流程

反射特性是被测件反射与输入激励的相对比值，网络分析仪要完成该项测试，需分别得到被测件输入激励信号和测试端口反射信号。网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号，信号源输出通过功分器均分为两路信号，一路直接进入R接收机，另一路通过开关输入到被测件相应测试口，所以，R 接收机测试得到被测输入信号信息。激励信号输入到被测件后会发射反射，被测件端口反射信号与输入激励信号在相同物理路径上传播，定向耦合器负责把同个物理路径上相反方向传播的信号进行分离，提取反射信号信息，进入A接收机。 A/R 为被测试件端口反射特性。当需要测试另外端口反射特性时，需网络分析仪内部开关将激励信号转换到相应测试端口。图3 网络分析仪反射测试信号流程信号源信号源提供被测件激励信号，由于网络分析仪要测试被测件传输/反射特性与工作频率和功率的关系。所以，网络分析仪内信号源需具备频率扫描和功率扫描功能。为保证测试的频率精度，现在网络分析仪内信号源采用频率合成方法实现。当扫宽设置为零时，输出信号为点频CW 信号。网络分析控制其输出功率依靠ALC和衰减器两个部分完成。ALC保证输入信号功率的稳定和功率扫描控制，由于ALC控制范围有限，需衰减器完成大范围功率调

矢量网络分析仪工作原理矢网(高清版)

矢网分析仪原理目录 1.一类独一无二的仪器 2.网络分析仪的发展 3.网络分析理论 4.网络分析仪测量方法 5.网络分析仪架构 6.误差和不确定度 7.校准 8.工序要求 9.一台仪器，多种应用 10.其它资源: 1. 一类独一无二的仪器网络分析仪是一类功能强大的仪器，正确使用时，可以达到极高的精度。它的应用也十分广泛，在很多行业都不可或缺，尤其对测量射频(RF)元件和设备的线性特性方面非常有用。现代网络分析仪还可用于更具体的应用，例如，信号完整性和

材料测量。随着NI PXIe - 5632的问世，用户可轻松地将网络分析仪应用于设计验证和生产线测试中，完全摆脱传统网络分析仪成本高、占地面积大的束缚。 2. 网络分析仪的发展矢量网络分析仪，比如图1所示的NI PXIe-5632可用于测量设备的幅度、相位和阻抗。由于网络分析仪是一种封闭的激励-响应系统，因此可在测量RF特性时实现绝佳的精度。而充分理解网络分析仪的基本原理对于最大限度地受益于网络分析仪至关重要。图1.NI PXIe-5632矢量网络分析仪在过去的十年中，矢量网络分析仪由于其较低的成本和高效的制造技术受到越来越多业内人士的青睐，其风头已经盖过标量网络分析仪。虽然网络分析理论已经存在了数十年，但是直到20世纪80年代初期第一台现代独立台式分析仪才诞生。

在此之前，网络分析仪身形庞大复杂，由众多仪器和外部器件组合而成，且功能有限。NI PXIe-5632的推出标志着网络分析仪发展的又一个里程碑，它将矢量网络分析功能成功地添加到软件定义的灵活PXI模块化仪器平台。通常我们需要大量的测量实践，才能精确地测量幅值和相位参数，避免重大错误。在部分射频仪器中，由于测量的不确定性，小误差很可能会被忽略不计，而对于网络分析仪等精确的仪器，这些小误差却是不容忽视的。 3. 网络分析理论网络是一个高频率使用术语，具有很多种现代的定义。就网络分析而言，网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配，最大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时，总会有一部分信号被反射，一部分被传输。图2为类比图。这就好比光源发出的光射向某种光学器件，例如透镜。其中，透镜就类似于一个电子网络。当光射入透镜时，根据透镜的属性，一部分光将反射回光源，而另一部分光则会传输过去。根据能量守恒定律，被反射的信号和传输信号的能量总和等于原信号或入射信号的能量。在这个例子中，由于热量产生的损耗微乎其微，因此忽略不计。

网络分析仪详解

网络分析仪原理详解 1 网络分析理论网络是一个被高频率使用的术语，有很多种现代的定义。就网络分析而言，网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配，最大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时，总会有一部分信号被反射，而另一部分被传输，类似于图所示。这就好比光源发出的光射向某种光学器件，例如透镜。其中，透镜就类似于一个电子网络。根据透镜的属性，一部分光将反射回光源，而另一部分光被传输过去。根据能量守恒定律，被反射的信号和传输信号的能量总和等于原信号或入射信号的能量。在这个例子中，由于热量产生的损耗通常是微不足道的，所以忽略不计。我们可以定义参数反射系数(G)，它是一个包含幅值和相位的矢量，代表被反射的光占总(入射)光的比例。同样，定义传输系数(T)代表传输的光占入射光的矢量比。下图示意了这两个参数。

通过反射系数和传输系数，我们就可以更深入地了解被测器件(DUT-device under test)的性能。回顾光的类比，如果DUT是一面镜子，你会希望得到高反射系数。如果DUT是一个镜头，你会希望得到高传输系数。而太阳镜可能同时具有反射和透射特性。通过反射系数和传输系数，你可以更深入地了解被测器件(DUT)的性能。回顾光的类比，如果DUT是一面镜子，你会希望得到高反射系数。如果DUT是一个镜头，你会希望得到高传输系数。而太阳镜可能同时具有反射和透射特性。电子网络的测量方式与测量光器件的方式类似。网络分析仪产生一个正弦信号，通常是一个扫频信号。DUT响应时，会传输并且反射入射信号。传输和反射信号的强度通常随着入射信号的频率发生变化。 DUT对于入射信号的响应是DUT性能以及系统特性阻抗不连续性的表征。例如，带通滤波器的带外具有很高的反射系数，带内则具有较高的传输系数。如果DUT 略微偏离特性阻抗则会造成阻抗失配，产生额外的非期望响应信号。我们的目标是建立一个精确的测量方法，测量DUT响应，同时最大限度的减少或消除不确定性。 2 网络分析仪测量方法

微波标量网络分析仪原理

第四章微波标量网络分析仪原理对单口网络反射系数Γ和双口网络S 参数的幅值进行测量，称为标量网络参数测量。这种测量方式使用广泛，其原因是，(1) 在许多情况下，某些微波元、器件的性能指标只用幅值参数表征，已满足工程设计要求；(2) 幅值参数测量所需的仪器设备成本低，如标量网络分析仪的成本约是矢量网络分析仪的四分之一。本章将标量参数分为两部分讨论，即标量反射参数(Γ、11S 、22S )和标量传输参数 (12S 、21S )。 4.1 反射计工作原理反射计是构成微波网络分析仪的核心。微波反射参数的点频和扫频测量装置，常用的有定向耦合器和电桥反射计两种，本节讨论它们的工作原理，以定向耦合器反射计为重点。 4.1-1定向耦合器反射计工作原理一、理想反射计与测量标量反射参数的原理 1. 理想反射计：反射计的基本测量线路如图4.1-1(a)所示。它由微波信号源、反射计和待测负载三部分组成。基本反射计由两只反接定向耦合器组成。设图4.1-1(a)为理想电路，即源驻波比g ρ=1，且输出幅度不变；定向耦合器的方向性为无穷大且无反射，并与晶体检波器D 4和D 3为理想匹配连接。主线上的入射波经入射耦合器(D i )取样，从端口T 4送入检波器，设T 4的出射波为b 4；反射波经反射耦合器(D r )取样，从T 3送入检波器，设T 3的出射波为b 3。绘出信流图如图4.1-1(b)所示。设待测负载反射系数模值为L Γ，由信流图求出 ()L ΓS S S b S S a S a S a S b b 41 32212214123214123243=== (4.1-1a) 由两只检波器测出的信号幅度之比为 L ΓK b b =4 3 (4.1-1b) 式中K =413221S S S 为比例常数。由 L Γ可转换为驻波比)1()1(L L L ΓΓ-+=ρ或回波损失)1lg(20L L ΓR =。 2. 校准与测量：利用反射计测量 Γ之前，需先进行校准(求K )。通常采用短路器(质量好的短路板，或在精密测量中采用λ/4的标准短路器)作为标准，来确定常数K 。其方法

习题选解_第4章微波网络基础

第4章微波网络基础 4.5 习题【1】为什么说微波网络方法是研究微波电路的重要手段？微波网络与低频网络相比较有哪些异同点？【2】表征微波网络的参量有哪几种？分别说明它们的意义、特征及其相互间的关系。【3】二端口微波网络的主要工作特性参量有哪些？它们与网络参量有何关系？【4】求图4-17 所示电路的归一化转移矩阵。图4-17 习题4图其【解】同[例4-9］见教材PP95 求图4-9长度为θ的均匀传输线段的A 和S 。图4-9 长度为θ的均匀传输线段【解】：从定义出发求参数，定义为： 1112122 1212222 U A U A I I A U A I =-?? =-? 先确定A 矩阵。当端口(2)开路（即20I =）时，2T 面为电压波腹点，令2m U U =，则 ()1cos 2 j j m m U U e e U θθ θ-= +=，且此时端口(1)的输入阻抗为10cot in Z jZ θ=-。由A 矩阵的定义得： 21112 cos I U A U θ== = ，2111212 200 /cos sin cot in m m I U Z U I A j U U jZ U Z θθ θ== = ==- 此文档最近的更新时间为：2019-7-1 18:15:00

当端口(2)短路（即20U =）时，2T 面为电压波节点，令22,22 m m U U U U + -= =- ，则()1sin 2 j j m m U U e e jU θθ θ-= -=，且此时端口(1)的输入阻抗为10tan in Z jZ θ=。由A 矩阵的定义得： 2 1120200sin sin m m U jU U A jZ I U Z θθ== ==- ，2 12220cos cos m m U I I A I I θθ====- 也可以利用网络性质求1222,A A 。由网络的对称性得：2211cos A A θ== 再由网络可逆性得：21122120210 1cos 1sin sin /A A A jZ A j Z θθθ--=== 于是长度为θ的均匀传输线段的A 矩阵为 00cos sin sin /cos jZ j Z θ θθθ?? =? ??? A 如果两端口所接传输线的特性阻抗分别为01Z 和02Z ，则归一化A 矩阵为 0j θθ?? ? ?=? ?? ??? ? A 当01020Z Z Z ==时 cos sin sin cos j j θθθθ?? =? ??? A 【6】（返回）求图4-19所示π型网络的转移矩阵。 2 2 1 I V 图4-19 习题6图【解】（返回）计算的方法有两种：方法一：根据定义式计算；方法二：如下，分解的思想。思路：分解成如图所示的单元件单元电路，之后利用级联网络转移矩阵。