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  如夢*粱 2015-10-22 00:00:00

  　　網(wǎng)絡(luò)分析儀一種能在寬頻帶內(nèi)進(jìn)行掃描測量以確定網(wǎng)絡(luò)參量的綜合性微波測量儀器。全稱是微波網(wǎng)絡(luò)分析儀。網(wǎng)絡(luò)分析儀是測量網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的一種新型儀器，可直接測量有源或無源、可逆或不可逆的雙口和單口網(wǎng)絡(luò)的復(fù)數(shù)散射參數(shù)，并以掃頻方式給出各散射參數(shù)的幅度、相位頻率特性。自動網(wǎng)絡(luò)分析儀能對測量結(jié)果逐點進(jìn)行誤差修正，并換算出其他幾十種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，如輸入反射系數(shù)、輸出反射系數(shù)、電壓駐波比、阻抗（或?qū)Ъ{）、衰減（或增益）、相移和群延時等傳輸參數(shù)以及隔離度和定向度等。 　　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，它本身自帶了一個信號發(fā)生器，可以對一個頻段進(jìn)行頻率掃描. 如果是單端口測量的話，將激勵信號加在端口上，通過測量反射回來信號的幅度和 　　網(wǎng)絡(luò)分析儀 (5張) 　　相位，就可以判斷出阻抗或者反射情況. 而對于雙端口測量，則還可以測量傳輸參數(shù). 由于受分布參數(shù)等影響明顯，所以網(wǎng)絡(luò)分析儀使用之前必須進(jìn)行校準(zhǔn)。 　　在微波電路的設(shè)計和計算中，需要對所用元、器件特性的全部網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行全面定值。而微波元、器件中，包括微波晶體管，大多采用S參數(shù)（散射參數(shù)）來表述它們的特性。一般二端口網(wǎng)絡(luò)需要有四個散射參數(shù)（S11、S22、S12和S21），才能對其全面定值。因此往往采用測量的方法來確定網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。 　　20世紀(jì)60年代中期，出現(xiàn)能在寬頻帶范圍內(nèi)掃頻測量并能顯示全部網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)的模值和幅角的多功能儀器，這就是微波網(wǎng)絡(luò)分析儀。因此網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本部分實際上就是一臺S參數(shù)測量儀。方框圖如圖2所示。 　　圖2 網(wǎng)絡(luò)分析儀框圖 　　由于測定了網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)后，網(wǎng)絡(luò)的其它各種特性參量都可以從S參數(shù)中導(dǎo)出，因此，微波網(wǎng)絡(luò)分析儀具有多種功能。 　　發(fā)展過程編輯 　　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(jī)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，從而使測量精確度大為提高，可達(dá)到計量室中Z精密的測量線技術(shù)的測量精確度，而測量速度提高數(shù)十倍。 　　原理編輯 　　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 　　網(wǎng)絡(luò)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Z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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，誤差模型中并未包括接收機(jī)所產(chǎn)生的誤差。 　　參數(shù)編輯 　　參數(shù)（散射參數(shù)）用于評估 DUT 反射信號和傳送信號的性能。 參數(shù)由兩個復(fù)數(shù)之比定義，它包含有關(guān)信號的幅度和相位的信息。 參數(shù)通常表示為： 　　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，參數(shù) 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(fù)數(shù)表示。 　　當(dāng)啟動平衡 - 不平衡轉(zhuǎn)換功能時，可以選擇混合模 S 參數(shù)。 　　新發(fā)展編輯 　　1973年又研制出六端口網(wǎng)絡(luò)分析儀。它利用一個由定向耦合器和混合接頭（魔 T）組成的六端口網(wǎng)絡(luò)作為測量單元，除二個端口分別接信號源和被測件之外，其余四個端口均接到幅值檢波器或功率計。通過檢出的四個幅值的適當(dāng)組合，可以求出被測網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)的模和相位。它不必使用復(fù)雜的雙通道接收機(jī)來取得相位信息，從而使測量系統(tǒng)的硬件大為簡化。此外，它有超過必需數(shù)目的冗余測量端口，可以利用冗余數(shù)據(jù)之間互相核對來提高測量結(jié)果的可信性。但它的計算工作比四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀要復(fù)雜得多。采用雙六端口網(wǎng)絡(luò)分析儀來測量雙端口網(wǎng)絡(luò)，即用一個六端口網(wǎng)絡(luò)儀接在被測網(wǎng)絡(luò)的端口1，另一個接在端口2，可在測量過程中避免開關(guān)轉(zhuǎn)換或人工倒轉(zhuǎn)被測網(wǎng)絡(luò)的輸入端和輸出端，進(jìn)一步提高了測量的精確度。

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