德國TESTO網絡分析儀的工作原理

    在說原理之前，我們先簡單說下分析儀的發(fā)展史。

       網絡分析儀是在四端口微波反射計（見駐波與反射測量）的基礎上發(fā)展起來的。在60年代中期實現自動化，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，可達到計量室中精密的測量線技術的測量度，而測量速度提高數十倍。

    矢量網絡分析儀是微波毫米波測試儀器領域中為重要、應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，主要用于被測網絡散射參量雙向S參數的幅頻、相頻及群時延等特性信息的測量，廣泛應用于以相控陣雷達為代表的新一代軍用電子裝備研制、生產、維修和計量等領域，還可以應用于制導、隱身及反隱身、航空航天、衛(wèi)星通信、雷達偵測和監(jiān)視、教學實驗以及天線與RCS測試、元器件測試、材料測試等諸多領域

     一個任意多端口網絡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Smn=bm/an。一個雙口網絡共有四個散射參數 S11、S21、S12和S22。當兩個終端均匹配時，S11和S22就分別是端口1和2的反射系

分析儀

數，S21是由1口至2口的傳輸系數，S12則是反方向的傳輸系數。當某一端口m終端失配時，由終端反射回來的行波又重新進入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之間關系的聯立方程組。據此可以解出網絡的一切特性參數，如終端失配時的輸入端反射系數、電壓駐波比、輸入阻抗以及各種正向反向傳輸系數等。這就是網絡分析儀的基本的工作原理。單端口網絡可視為雙口網絡的特例，在其中除S11之外，恒有S21=S12=S22。對于多端口網絡，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載，從而等效為一個雙端口網絡。輪流選擇各對端口作為等效雙口網絡的輸入、輸出端，進行一系列測量并列出相應的方程，即可解得n端口網絡的全部n2個散射參數，從而求出n端口網絡的一切特性參數。 　圖左為四端口網絡分析儀測量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輸出信號經開關S1和定向耦合器D2輸入到被測網絡的端口1，這就是入射波a1。端口1的反射波（即1口的出射波b1）經定向耦合器 D2和開關傳到接收機的測量通道。信號源u的輸出同時經定向耦合器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（或實部和虛部）。測量時，網絡的端口2接上匹配負載R1，以滿足散射參數所規(guī)定的條件。系統(tǒng)中的另一個定向耦合器D3也終接匹配負載R2，以免產生不良影響。其余三個S 參數的測量原理與此類同。圖右為測量不同Smn參數時各開關應放置的位置。

     在實際測量之前，先用三個阻抗已知的標準器（例如一個短路、一個開路和一個匹配負載）供儀器進行一系列測量，稱為校準測量。由實測結果與理想（無儀器誤差時）應有的結果比對，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果進行誤差修正。在每一頻率點上都按此進行校準和修正。測量步驟和計算都十分復雜，非人工所能勝任。

     上述網絡分析儀稱為四端口網絡分析儀，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構復雜，誤差模型中并未包括接收機所產生的誤差。

詳見：德國TESTO網絡分析儀的工作原理