- 網絡分析儀的結構和原理
- 網絡分析儀的誤差和校準
- 網絡分析儀的使用
- 網絡分析儀實戰經驗Q/A
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網絡分析儀是通過正弦掃描測量獲得線性網絡的傳遞函數以及阻抗函數的儀器，它通過測定網絡的反射參數和傳輸參數，從而對網絡中元器件特性的全部參數進行全面描述，廣泛地應用于分析各種不同部件、材料、電路、設備和系統，如手機3G信號、RF產品測試等，是優化模擬電路設計和調試檢測電子元器件不可缺少的測量儀器。本講剖析網絡分析儀的結構和原理，深入解析網絡分析儀的誤差和校準，介紹網絡分析儀的使用工序，并分享網絡分析儀的實戰經驗，以幫助微波電路設計和測試工程師解決實際測量問題。
網絡分析儀可直接測量有源或無源、可逆或不可逆的雙口和單口網絡的復數散射參數，并以掃頻方式給出各散射參數的幅度、相位頻率特性。自動網絡分析儀能對測量結果逐點進行誤差修正，并換算出其他幾十種網絡參數，如輸入反射系數、輸出反射系數、電壓駐波比、阻抗（或導納）、衰減（或增益）、相移和群延時等傳輸參數以及隔離度和定向度等。
網絡分析儀分為標量網絡分析儀和矢量網絡分析儀。標量網絡分析儀只測量線性系統的幅度信息；矢量網絡分析儀可同時進行幅度傳輸特性和相位特性測量。以下是網絡分析儀的原理介紹。
網絡分析儀的結構和原理
網絡分析儀能夠完成反射、傳輸兩種基本測量，從而確定幾乎所有的網絡特性，S參數是其中最基本的特性。
基本的網絡分析儀主要由信號源、信號分離裝置、接收機和處理顯示單元組成（如圖1所示）。
圖1 網絡分析儀系統組成
信號源：向被測網絡提供入射信號或激勵，具備頻率和功率掃描功能。
信號分離裝置：包括功分器（提供參考信號）、定向耦合器、電橋，其中定向耦合器用于器件反射性能測試，定向耦合器連接端點是反射特性測試點
接收機：接收機噪聲電平小，網絡分析測試動態范圍大；接受機噪聲電平高，網絡分析測試動態范圍小。接收器針對不同的特性要求也有不同的結構，可被看作是帶有下變頻器、中頻濾波器以及矢量檢測器的窄帶接收機，類似于矢量信號分析儀。它們可以提取出信號的實、虛部，用于計算幅值和相位信息。此外，所有接收器都與信號源使用相同的相位參考，可以在相同的相位參考下計算接收信號與入射信號的相位關系。
處理顯示單元：包括標識讀取測試結果、極限判斷、顯示比例和標識、文件處理等。
信號源通過信號分離模塊饋入DUT輸入端，信號分離模塊可看作一個測試裝置。在這里，將反射信號和傳輸信號分離進不同的組件測量。對于每一個頻點，處理器測量信號并計算參數值(例如S21或駐波比)。然后再進行用戶校準，對提供數據的錯誤校正，在顯示器上查看參數以及修正后的數值，并使用其它用戶功能，比如縮放波形圖。
圖2 網絡分析儀測試信號流程[page]
網絡分析儀的基本結構絕大部分在測試裝置中實現。一旦分析儀測量出入射信號（R參考接收器）和傳輸信號的幅值和相位，或者是反射信號（A和B接收器）的幅 值和相位，就可計算出四個S-參數值，如圖3所示。
圖3
關于網絡分析儀詳細的原理介紹，請查看
網絡分析儀的原理詳解
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網絡分析儀的誤差和校準
網絡分析儀測量誤差包括系統誤差、隨機誤差和飄移誤差。如圖4所示。
圖4
一個完整的網絡分析儀正向不確定性的來源包括：傳輸和反射追蹤；負載和源匹配；定向性和隔離，這些再結合反向6個誤差項，共有12誤差項。用戶校準需要充分考慮這12個誤差，以便得到適當的修正系數來用到測量數據當中。這項修正是矢量網絡分析儀的顯著的精度的主要原因。
網絡分析儀的校準通常通過一個網絡分析儀的套包的一系列校準標準或者是用戶制定，用戶定義的標準來完成。一系列的修正參數通過比較已經知道的存儲在網絡分析儀的數據和根據校準標準所產生的測量數據產生了出來。在校準測試中這些就被用在數據中以補償錯誤源。
而網絡分析儀的校準分為頻響校準和矢量校準，其中頻響校準又稱為歸一化處理，比較簡單，但是只能消除跟蹤誤差（頻響誤差）；而矢量校準則需要更多校準件，可消除更多誤差項目，但是要求矢量測試能力。
三個系列的校準經常用在網絡分析儀的校準當中：
1. 短路的，開路的，負荷的，直達的(SOLT)
2. 直達的，反射的，線性的 (TRL)
3. 使用外部自動化的校準模型的自動校準
由于每一個系列的校準都有很多不同的要求，需要根據DUT，測試系統，以及測試要求來決定使用哪一種方法。網絡分析儀的校準是其使用的一個步驟，下面介紹網絡分析儀使用的完整步驟。
網絡分析儀的使用
網絡分析儀的使用步驟包括：準備、操作、校準和執行。
準備
準備網絡分析儀和DUT
• 清潔，檢查和測量所有連接器
• 如果使用SOLT校準，選擇一種處理非插入式連接的方法
• 連接分析儀的電纜和適配器到分析儀上[page]
操作
• 預調網絡分析儀
• 設定源參數，包括頻率，功率，速度系數和IF帶寬
• 連接DUT，驗證安裝，電纜，適配器和運行
• 選擇S-參數測量和顯示格式
• 若可以，設定特殊的測量目標，如參考平面的擴展
• 觀察響應
• 移除DUT
校準
• 選擇適當的校準工具包或定義輸入校準標準
• 設置IF帶寬并平均以最小化校準期間的噪聲
• 手動校正或使用自動校準
• 采用熟知的核查標準驗證校準質量
• 保存儀器狀態和校準
執行
• 連接DUT
• 從校準步驟中得到合適的校正參數
• 測量并保存DUT參數
網絡分析儀在正確使用的前提下，是某些最精確的射頻儀器，典型的精度為± 0.1 dB和±0.1度。它可以進行精確，可重復的RF測量。現代網絡分析儀提供的配置和測量能力像他們應用范圍一樣廣泛。選擇合適的儀器，校準，功能，以及采用可靠的RF測量方法，可以最優化你的網絡分析儀的結果。
關于網絡分析儀詳細的應用介紹，請查看
網絡分析儀的誤差、校準和應用
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網絡分析儀測天線S參數應用實例
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網絡分析儀實戰經驗Q/A
1如何使用矢量網絡分析儀測量天線的駐波比？（天線連接有一根50歐的同軸電纜，應使用網分的哪一個端口去接天線的饋線輸入端？怎樣設置網分的測量功能？）
答：
1、打開網絡分析儀，然后按下‘PRESET’鍵，準備進行設置。
2、設置監視的頻率范圍：按下‘FREQ’鍵，按下‘CENTER’軟鍵，使用數字鍵輸入掃頻段的中心頻率，例如144，然后按下‘MHz’軟鍵。
3、按下‘SPAN’軟鍵，輸入測量帶寬，使用數字鍵輸入‘10’，然后按下‘MHz’軟鍵。
4、選擇測量端口：按下‘CHAN 1’鍵，然后再按下‘TRANSMISSION’軟鍵。
5、選擇測量類型：按下‘FORMAT’鍵，然后從菜單選擇‘SWR’。
6、按下‘REFERENCE POSITION’軟鍵，在屏幕菜單上選擇‘9’，然后按下‘ENTER’軟鍵。
7、設置測量標記為113MHz和115MHz：按下‘MARKER’鍵，然后在屏幕菜單上輸入‘1’。使用數字鍵盤輸入‘113’，然后按下‘MHz’軟鍵。然后在屏幕菜單上輸入‘2’。使用數字鍵盤輸入‘115’，然后按下‘MHz’軟鍵。
8、在‘REFLECTION’菜單下，按下‘CAL’，然后選擇‘ONE PORT’。
9、在網絡分析儀的RF OUT端，安裝開路校準設備。
10、按下‘MEASURE STANDARD’，等一會兒，直到出現‘CONNECT SHORT’為止。
11、在網絡分析儀的RF OUT端，安裝短路校準設備，按下‘MEASURE STANDARD’，等一會兒，直到出現‘CONNECT OPEN’為止。
12、在網絡分析儀的RF OUT端，安裝50Ω的終端電阻，按下‘LOAD’，等一會兒，直到出現‘CONNECT LOAD’為止。
13、將天線電纜連接到在網絡分析儀的RF的輸出端。
14、在網絡分析儀上，按下‘MARKER’，顯示測量標記。
15、在‘REFLECTION’菜單下，按下‘MEAS’，即可顯示出天線在144MHz的駐波比。
2矢量網絡分析儀技術指標：技術指標上的中頻帶寬、反射跟蹤、傳輸跟蹤、有效方向性、有效源匹配、有效負載匹配，這些都是什么意思？
答：
中頻帶寬：信號是分頻段的，這是指在中間頻段上儀器允許同時通過的頻率范圍；
反射跟蹤：是指對反射信號的跟蹤能力；
傳輸跟蹤：是指對傳輸信號的跟蹤能力；
有效方向性：一般是指無線信號的接收方向控制；
有效源匹配：指能夠分析的信息源；
有效負載匹配:是指分析時較為合理的負載值，負載不匹配時接收信號會很弱。
3網絡分析儀上的S參數是什么意思呢？
答：S 參數（散射參數）用于評估 DUT 反射信號和傳送信號的性能。S 參數由兩個復數之比定義，它包含有關信號的幅度和相位的信息。如圖所示S 參數通常表示為：
S輸出 輸入
輸出：輸出信號的 DUT 端口號
輸入：輸入信號的 DUT 端口號
例如，S 參數 S21 是 DUT 上端口 2 的輸出信號與 DUT 上端口 1 的輸入信號之比，輸出信號和輸入信號都用復數表示。
當啟動平衡-不平衡轉換功能時，可以選擇混合模 S 參數。
