S参数定义、矢量网络分析仪基础知识和S参数测量
S 参数定义、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。
1．单端口网络 习惯上又叫负载Z L 。因为只有一个口，总是接在最后又称终端负载。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。
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 11）更方便些。
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。 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。
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。
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。
V2
S参数的基本定义：
S11：端口2匹配时，端口1的反射系数Г及输入驻波，描述器件输入端的匹配情况，S11=a2/a1;也可用输入回波损耗RL=-2Olg(ρ)（能量方面的反应）表示。
S22：端口1匹配时，端口2输出驻波，描述器件输出端的匹配情况，S22=b2/b1。
S21：增益或插损，描述信号经过器件后被放大的倍数或者衰减量。S21=b1/a1. 对于无源网络即传输系数T或插损，对放大器即增益。
S12：反向隔离度，描述器件输出端的信号对输入端的影响，S12=a2/b2。
特点：
1、对于互易网络有S12＝S21
2、对于对称网络有S11＝S22
3、对于无耗网络，有S11*S11+S21*S21＝1，即网络不消耗任何能量，从端口1输入的能量不是被反射回端口1就是传输到端口2上
4、在高速电路设计中用到的微带线或带状线，都有参考平面，为不对称结构（但平行双导线就是对称结构），所以S11不等于S22，但满足互易条件，总是有S12＝S21。
假设Port1为信号输入端口，Port2为信号输出端口，则我们关心的S参数有两个：S11和S21，S11表示回波损耗，也就是有多少能量被反射回源端（Port1）了，这个值越小越好，一般建议S11<0.1，即－20dB，S21表示插入损耗，也就是有多少能量被传输到目的端（Port2）了，这个值越大越好，理想值是1，即0dB，越大传输的效率越高，一般建议S21>0.7，即－3dB。
如果网络是无耗的，那么只要Port1上的反射很小，就可以满足S21>0.7的要求，但通常的传输线是有耗的，尤其在GHz以上，损耗很显著，即使在Port1上没有反射，经过长距离的传输线后，S21的值就会变得很小，表示能量在传输过程中还没到达目的地，就已经消耗在路上了。
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。
反射系数、回波损耗、电压驻波比
回波损耗(Return Loss): 入射功率/反射功率, RL=-S11=-20lg(ρ)，为dB数值
反射系数(Г): 反射电压/入射电压, 为标量Г=反射波振幅/入射波振幅=(传输线特性阻抗-负载阻抗)/(传输线特性阻抗+负载阻抗)，即Г=|（ZL-Zo）/（ZL+Zo）︱的绝对值
电压驻波比(Voltage Standing Wave Ration): 波腹电压/波节电压，VSWR=电压最大值/电压最小值=Umax/Umin= (1+反射系数模值)/(1-反射系数模值）=(1+ρ)/(1-ρ)
行波系数：K=电压最小值/电压最大值=Umin/Umax=(入射波振幅-反射波振幅)/(反射波振幅+入射波振幅)
反射系数、回波损耗、驻波比对照表(RL单位是dB,实际值是负值)
实际要求的参数
基本网络基数：
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Z0 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, 这时线上各处电压一样高，只是相位不同，而实际上反射总是存在的, 这就需要定义一个参数。?式中ZL为负载阻抗, Z0为同轴线的特性阻抗。
由于反射系数永远≤1, 而且在甚高频以上频段手边容易得到的校准装置为衰减器，所以有人用返回损失（回损)R.L.来描述反射系数的幅度特性，并且将负号扔掉。
????回损R.L. = 20Log│ΓdB （1.4）
有反射时, 线上电压即有起伏, 驻波比（S.W.R）是使用开槽测量线最易得到的一个参数，比较直观。
当|Г|<< 1时，ρ= 1 + 2│Γ│ （1.6）?本仪器三种读数皆有, 可任意选用。
2阻抗圆图
如A，B两个规格的天线，若只在标网上选择，肯定选B而不要A，而在矢网上看，A 比B有潜力得多，加个电容就比B好了。这种情况是大量存在的，在全波振子对测试中就是这种情况。因此，在调试中首先要将天线阻抗调集中（在圆图上成团）。举例来看，反射网与振子高度调节就有这种情况，折合振子单边加粗也有这种情况，然后再采取措施（如并电容，串电感，调短路片位置，改平衡器内导体等）使其匹配。而且经常不是
使中频处于圆图中心，而是使整个频带处于中心某一小圆内，即牺牲一下中频性能，来换取总带宽。
阻抗圆图上适于作串联运算，若要作并联运算时，就要转成导纳；在圆图上这非常容易，某一点的反对称点即其导纳。请记住当时的状态，作阻抗运算时图上即阻抗，当要找某点的导纳值时，可由该点的矢徑转180°即得；此时圆图所示值即全部成导纳。状态不能记错，否则出错。记住，只在一个圆图上转阻抗与导纳，千万不要再引入一个导纳圆图，那除了把你弄昏外，别无任何好处。另外还请记住一点，不管它是负载端还是源端，只要我们向里面看，它就是负载端。永远按离开负载方向为正转圆图，不要用源端作参考，否则又要把人弄昏。圆图作为输入阻抗特性的表征，用作简单的单节匹配计算是非常有用的，非常直观，把复杂的运算用简单的形象表现出来，概念清楚。但对于多节级连的场合，还是编程由计算机优化来得方便。
2传输线的传输参数同上面两端口网络，不再重复。
1.3 有关仪器的几个术语
2网络分析仪能测单或两端口网络的各种参数的仪器, 称网络分析仪。只能测网络各种参数的幅值特性者称为标量网络分析仪，简称标网。既能测幅值又能测相位者称为矢量网络分析仪，简称矢网，矢网能用史密斯圆图显示测试数据。
2连接电缆一根两端装有连接器的射频电缆叫连接电缆（也有称跳线的），反射特小的连接电缆称测试电缆。
2反射电桥为了测得反射系数，需要一种带有方向性（或定向性）并保持相位信息的器件，如定向耦合器或反射电桥，本仪器采用的是反射电桥，它的输出正比于反射系数。其原理与惠司顿电桥完全相同，只不过结构尺寸改小适于高频连接，并且不再想法调平衡，而是直接取出误差电压而已。反射电桥一般只能测同轴线等单端馈线系统。
2差分电桥能测双线馈线系统的反射电桥称差分电桥。
2谐杂波抑制能力一般国产扫频源的谐杂波在－20dB左右，甚至杂散波只有－15dB，进口扫频源好的也就在－30dB多一些，外差式接收机对谐杂波的抑制能力皆在40dB 以上，不会出现什么问题。而对于宽带检波低放的扫频仪与标网，不外接滤波器对寄生谐杂波是没有抑制能力的，有时就会出现下面几种问题：滤波器带外抑制会被测小，天线驻波会被测大，窄带天线增益会测低。
2动态范围仪器设置到测插损，将一根好的短电缆的一头接到输出口，另一头接到与屏幕显示相对应的输入口上，按执行键进行校直通后，拔掉电缆后仪器显示的数值即动态范围，应≥70dB。
2对插损的广义理解
隔离度不该通而通了的插损称隔离度或防卫度。
方向图天线对一固定信号在不同方向的插损称方向图。
§2 传输线的测量
2.1 同轴线缆的测量
一．测电缆回损
1．待测电缆末端接上阴负载（或阳负载加双阴），测其入端回损，应满足规定要求。假如是全频段测试的话，那一般是低端约在30－40分贝左右，随着频率增高到3GHz，一般只能在20dB左右。假如全频段能在30dB以上此电缆可作测试电缆，一般情况下尤其是3GHz 附近是很难作到30dB的，能作到26dB就不错了。
2．回损测试曲线呈现周期性起伏，而平均值单调上升，起伏周期满足⊿F=150/L，式中L 为电缆的电长度（米），⊿F单位为MHz，则此电缆属常规正常现象，主要反射来自两端连接器处的反射；若低端就不好，甚至低频差高频好，或起伏数少，则电缆本身质量不好。 3．回损测试曲线中某一频点回损明显低于左右频点呈一谐振峰状，此时出现了电缆谐振现象。只要不在使用频率内可以不去管它，这是电缆制造中周期性的偏差引起的周期性反射在某一频点下叠加的结果，我们只能先避开它。这种现象在1998年我们买的SYV-50-3电缆中多次碰到，回损只有10－14dB，粗的电缆倒不常见此情况，用户只有自己保护自己，选择质量好的才买。
4．在测回损中出现超差现象时，可按下面提到时域故障定位检查加以确诊，以便采取相应措施。
二．测电缆插损（也称测衰减）
1．替代法
在使用要求频段下，用插损档通过两个10dB衰减器用双阳校直通，校后用电缆代替双阳接入两衰减器之间即得插损曲线，此法为最常用的方法。
2．回损法测插损
在仪器经过开短路校正后，接上待测电缆，测末端开路时的回损，回损除2即得插损，此法的优点在于不会出现插损为正的矛盾，特别适合于已架设好的长的粗馈管首尾相距较远的场合。
3．非正常情况
检测电缆时最好用全频段测试，插损由小到大应是一单调平滑曲线，并且插损在标准规定以内，小有起伏也不要紧，那是反射叠加引起的。但若有某一频点附近显著高于左右频点（插损增大）呈一下陷曲线状，说明此电缆有问题。多数是连接器外皮压接不良所造成，返工后重测。少数是电缆本身形成的，那么此电缆只能隔离待查，停止使用。
连接器外皮显著接触不良，可用下面提到的电缆屏蔽性能检查方法加以确诊。
三．同时测插损与回损可按说明书4.7节进行双参量测量。
双参量测量精度不如单参量高，若无必要，以采用单参量为宜。
四．同轴电缆电长度的测量
1．引言
在射频范围内，经常采用同轴电缆对各个功能块、器件或振子单元进行连接（即馈电），除了要求插损小、匹配好之外，常常还对引入的相移提出要求。一般只要求相对相移，譬如同相天线阵或功率组合单位等。它们要求每根电缆一样长，而收发开关或阻抗变换场合则会提出长度为λ/4的要求，而U形环平衡器又会提出长度为λ/2的要求，这就出现了如何测电缆电长度的问题。
在不加支持片的同轴线段中，同轴线段的机械长度（或几何长度）与电长度是一致的，在有支持片或充填介质的情况下两者是不同的，机械长度与电长度之比为波速比（也有称缩波系数，或缩短系数），一般在0.66到1之间，电长度显得长些，而实际机械长度显得短些。实际上要求的是电长度，矢网正好能测电长度。
2．测反射相位定电缆电长度
当电缆末端开路时，在其输入端测其反射的相位是容易的，由于反射很强测试精度也较高。当然末端短路也是可行的，但不如开路时修剪长度来得方便，因此常在末端开路的情况下进行测试。
ⅰ、λ/4电缆的获得
2仪器设定在要求的使用频率下点频工作，在测回损状态下校开路与短路。
2接上待测电缆（末端开路），若电缆正好为λ/4时，相位读数应在1800附近。
若Φ<1800则说明电缆偏长，反之则偏短。
2此法也适于测λ/4奇数倍的电缆，致于是3λ/4还是λ/4，点频下是分不清的。
ⅱ、λ/2电缆的获得
2 同前（即在点频测回损状态下校开路与短路）。
2 接上待测电缆（末端开路），若正好为λ/2则测试相位值应在00附近，若Φ在00以上（第一象限），则电缆偏短，若在3600以下（第四象限），则偏长。
2此法也适于λ/2整倍数的电缆，至于是λ还是λ/2，在点频下是分不清的。
ⅲ、与参考电缆比相对长度
2同前（即在点频测回损状态下，校开路与短路）。
2接上参考电缆（也称标准电缆），记下相位读数Φ0。
2接上待测电缆，若读数Φ=Φ0则说明两电缆等长，不等则相差为Φ-Φ0，注意仪器相位为领先值，读数越大越领先，Φ大于Φ0则偏短，反之则偏长。
ⅳ、几点说明
2ⅰ、ⅱ两种，由于是在λ/4与λ/2特殊情况下进行的，与电缆特性阻抗无关，而第ⅲ种测试精度与特性阻抗有关，只有相同特性阻抗的电缆比较才有意义，否则出错。
2在测试中有时会搞不清是长了还是短了，可以在末端或始端加一小段电缆（如保护接头）试试，若更离开理论值说明电缆长了，若更靠近理论值则说明电缆短了。还有一种方法，是用三个频率，即f0±Δf，扫频测试，若高频点接近理论值则电缆短了，若低频点接近理论值则电缆长了。
2由于反射法电波在电缆上走了两次（一个来回），所以读数与误差皆要除以2。3．测传输相移定电缆长度
在行波状态下，电缆引入的相移即其电长度，这种作法一般更符合实际使用情况，但由于要求两端皆接上高频连接器，因此一般只适于验收，而不适于调整。下面介绍一下比较两根电缆的相对相移。
2在测插损状态下，经过连接电缆与两个10dB衰减器对接后校直通。
2在两个衰减器之间串入参考（标准）电缆，记下相位测试值Φ0。
2换接待测电缆，若测试值亦为Φ0则两者等长，若测试值为Φ，Φ-Φ0为正则短了，反之则长了。搞不清时，请参见上面几点说明中的第二点。
4．时域故障定位法测电缆电长度
同轴电缆末端开路（或短路）测出的故障位置即电缆电长度,，此法可测电缆绝对电长度。
2按测回损法连接，并选时域状态。
2估计电缆电长度，将距离档选到合适距离，以避免模糊距离。
2按菜单键取出机内扫频方案后，进行开路与短路校正。
2接上待测电缆，进行测试，画面出现一峰点。
2将光标移到峰点附近后按菜单键, 光标在《放大》下闪动, 再按执行键画面将展开四倍后重画一次,并在方格下
面显出d max=333等数值, 此值即电缆电长度。
五．同轴电缆的时域故障定位检查
1．同轴电缆的三段反射
同轴电缆可说是射频设备中少不了的一种连接件，短者几厘米，长者几百米，它并不是一种很起眼的东西，但对系统性能确是至关紧要的一环。对同轴线可以提出多方面的要求，现在我们只看看对它的驻波比要求。
通常要求同轴电缆的驻波比≤1.1，即使在V频段这个要求也不低，在更高频段那就更难了。对于电视台发射天馈系统，其系统的驻波比就要求为1.1，那分配给馈线的指标就更不好提了。
一根同轴线（电缆或馈管）从其输入端测出的驻波比是由三段反射的矢量叠加造成的。一段是远端反射，它包括了负载的反射以及电缆输出连接器处的反射。如果负载是无反射的标阻，则远端反射即指输出连接器处的反射，另一段是输入连接器（包括转接器）处的反射叫近端反射。还有中间这一段由电缆本身制造公差引起的分布反射，使用者对这段反射是无能为力的，只是把问题搞清楚而已，以便于采取相应的措施。
如何分清这三段反射呢？
2．时域分布反射的获得
为分清一根电缆的三段反射，通常用时域反射计，它是一种能发射很窄脉冲（ns级）后看其反射波形的仪器，虽然它很有权威性，但确有三点不足：第一点是有死区（或盲区）。对近端反射无能为力，因为在发射脉冲宽度内的反射一般是被发射脉冲淹没了。第二点是它对波导系统无能为力。第三点由于发的是窄脉冲，所占频段极宽，待测件的测试频段不能控制。如本来电缆只用于400兆赫附近，而它测的却是几十赫到千兆赫内全频段的性能，这并不适合于一般使用者的要求，它只是一种电缆生产厂的一种专用的贵重设备。看来这种仪器早晚是要被淘汰的，它的性能不如测频域反算时域的方法来得灵活，而且还多花钱（作为验收，频域仪器是必备的，假如它有时域功能就不用再买时域反射计了）。
现在可用网络分析仪上的时域故障定位功能软件来完成时域反射的测试。它的作法是在频域中测出多个有关频率的反射系数，然后经过运算来得到时域画面。纵坐标为反射系数幅度值，横坐标为距离或时间。不单分清了三段反射而且看出了同轴电缆上的分布反射，从而可以检查电缆制造的工艺水平或质量水平。普及型矢量网络分析仪PNA上带有时域功能，它能根据电缆使用频段来设定扫频起止频率，以便得到符合实际需要的时域检查。PNA的时域最高分辨力为6cm，随着探测长度加长而降低。下面的例子都是用PNA测的，曲线都是机内所附的微打印机打的。对一般使用者以及专业电缆生产厂都有参考意义。
从以上测试结果可以得到如下初步结论。
2相同品种的同轴电缆，粗的分布反射比细的分布反射小。
2分清三段反射能帮你找出故障（或指标差）的原因，明确改进方向。
根据目前掌握的实际情况，插头的反射不宜大于0.03，电缆的分布反射不宜大于0.01，电视用时要求还要高一些。
2故障定位功能是很有用的，按使用频段设定扫频频段也是有效的，宽带反射小而起伏多,窄带的反射大而起伏少不容易漏掉故障。
六．特性阻抗的检测
1．问题的提出
这里举个例子，某厂加工了一批SFF-50-1.5的带SMA插头的电缆，做了五根样品长约120mm，都是合格的。后来做了几十根长约240mm的却全部临界，在430MHz附近ρ为1.15。用时域看反射在两端插头处约0.07，为此加测了Z0，发现为47Ω。后来换了Z0为49.8的电缆，ρ只有1.04。原来做短的合格是因为刚好反射相消，而长的长度不合适造成反射叠加，在窄带虽可用凑长度解决问题，但最好还是采用好的电缆为宜。
当时域检测发现两端连接器处反射较大时（譬如>0.04），除了装配质量外，还有插头本身设计问题，一般市售连接器是不适于用到3GHz的。假如连接器是仔细设计，考虑了支持片的影响的，那么还有一个因素那就是电缆的特性阻抗可能不对，此时就应测测电缆特性阻抗。
2．作法
2样本与扫频方案对于已装好连接器的跳线，长度已定，只能由长度定扫频方案而对于电缆原材料，则可以按要求频率确定下料长度。此时待测电缆一头装连接器即可。
2样本长度与扫频方案是相互有关的，可以点频测也可以扫频测，取值要取相位靠近2700时的电抗值，此时电长度为λ/ 8、电抗值在±j50Ω附近，如40～60Ω之间，否则不易得到可信数据。测试频率宜低些，以减少连接器，以及末端开短路的差异造成的误差。
以SFF-50的电缆为例，取样本长500mm，其电长度即为700mm（乘1.4波速比），扫频方案可选46～56 MHz，ΔF=2MHz即可。
2仪器在测回损状态下，电桥输入端与输出端各串一只10dB衰减器。校过开短路后，接上待测电缆。记下待测电缆在末端开路与短路时的输入电抗值（不管电阻值），两者相乘后开方即得特性阻抗值。
2一般测试只选一点最靠近2700的点（即50Ω）进行计算即可，要求高时，可在50±10Ω范围内选5点进行平均，这5点之间起伏不应大于0.5Ω，否则电缆质量不好。
2电缆两端测出的特性阻抗有可能是不相同的，说明该电缆一头特性阻抗高，一头低。要求高时，应对样本进行掉头测试，两端测出的特性阻抗不应相差0.5Ω.
注意: 1：虽然所有λ/ 8奇数倍的频点皆能进行测试，但只测了前面λ/ 8，后面λ/4
及其倍数都是不参与的；它只提供了0点与∞点，这两点只与长度有关，而与Z0无关。 2：测75Ω电缆时，请用75Ω电桥，测试数据请乘1.5倍。
3：有人采用测数百米长电缆的输入阻抗来代替测Z0，这并非标准方法，实际上是对电缆提出了超标准的要求。除非电缆非常好，否则不易通过。
七．电缆屏蔽度检测
也称漏泄检测，也有称防卫度检测，作法同阵面幅相检测。
2采用全频段扫频方案，测插损，用一根好的短电缆校直通；
2在输出端接上待测电缆，其末端接上阴负载或双阴加阳负载；
2将一个拾取环（见幅相检测），通过一段电缆接到输入端，当环远离待测电缆时读数应≥70dB；
2将环靠在电缆上滑动，若读数仍在70dB以上则电缆性能优秀，若读数在60dB左右属良好，若读数在40-50dB就不太好，但勉强能用，若读数在20-30dB则肯定有了故障，一般出现在连接器处，必须重装，压紧后再测，连接器处不宜低于50dB；
2连接器接地不良时，其时域波形表现为拖尾巴波形，而不是一个单纯的脉冲波形；
以上讲的是带插头的电缆（常称跳线）的检测方法，只是一种查毛病的方法，并不作为验收的依据。
2.2 PNA用于测量75Ω系统的补充说明
PNA本身是50Ω系统测量仪器，在有75Ω配套件的情况下，可在30-1000MHz频段内对75Ω系统进行测量。
1．测回损主要是改用75Ω电桥，该电桥输入输出端口仍为50Ω，故仍然可用原配电缆接上，而电桥测试端口为75Ω，即能按原说明书所述方法对75Ω系统的反射特性进行测试。
2测阻抗或相位或者所测驻波较大时，请用75Ω短路器加校短路。
2对电桥定向性有怀疑时，可用75Ω负载验证，也可采用校零措施。
2改用75Ω电桥测试75Ω系统时所有驻波、回损、相移值都是对的，但阻抗值请注意还要乘1.5才对。
2．测插损在仪器输出输入端各接一根50Ω电缆，在电缆另一端各接一只50K/75Ω转换，并用75Ω双阴将它们对接起来校直通，然后取出双阴串入待测件即可测出其插损与相移。示意图如下：
3．测增益接法与测插损相似，但应加30dB衰减器后校直通，衰减器可以是50Ω的，也可以是75Ω的，各自串入其相应位置，其作法与原说明书相同。
4．时域故障定位除改用75Ω电桥外其他与说明书全同，校短路请注意要用细芯子的75Ω短路器。
注意：由于75Ω与50Ω两者内导体差别较大，使用时应小心不要插错，粗的插入细的会损坏器件，细的插入粗的则接触不良甚至不通。
5. 75Ω配套件清单
2.3 多对双绞线电缆的测试
在电脑网络连线中，用到了多对双绞线电缆，而且提出了技术要求，如何用常规单端（一线一地制，如同轴线）仪器进行测试呢？
一．技术要求: 有关单位对于5类线（四对双绞线）的技术要求见下表（每对绕成双绞线的线又有多股与单股之分。相当线号为24AWG—26AWG）。
注：在执行5类线标准验收时，有的用户要求按输入阻抗为100±15Ω来验收，其理由为既然有特性阻抗为100±15Ω的要求，而现在线很长（300m），因此只测其输入阻抗来代替前两项要求。
对于理想的均匀线，这个要求还勉强说得过去，问题是线既不理想也不均匀，这个要求就超出了标准范围，否则就没有必要定第二栏的要求。对于100MHz，标准规定回损为16dB，假如按输入阻抗要求则为23dB，超过标准7dB；因此把特性阻抗验收标准改成按输入阻抗验收，是不符合标准的作法。另外有的仪器有|Z|坐标，这是一种电路参数而不是传输线参数，用|Z|≤100±15Ω来要求传输线的输入阻抗，是会闹笑话的。比如Z in=j100Ω,是完全符合|Z|≤100±15Ω要求的，而对于传输线而言却是全反射，根本不能用。
二．测试方法这儿只讨论用矢量网络分析仪来测试双绞线，不涉及市售电脑线专用测试设备。
1．直接用单端仪器测试这是一种原则性的错误，因为平衡受到破坏，产生了共模电流，将导致衰减加大、窜扰严重。但有的地方仍然是这样作的，不妨试一试。
2．采用PNA100Ω差分套件。
3．将单端仪器测试口通过复用开关扩为八个，采用混合模式散射参量进行计算与校准，这是ATN公司的方法。
下面将只采用1、2两种方法进行测试，是用PNA3628进行的，其频率范围为：1KHz～120MHz。测试样本是一段22.5米的商品电缆。
三．测试结果
1．特性阻抗Z0测试
虽然Z0一般不是频率的函数，但仍测了三个频点，测时线长最好用测试频率的λ/8，测其末端开、短路时的输入电抗，相乘开方后即得。
测试频率 MHz 1 10 62.5
单端电桥测Ω 97～114 103.6～107.7 100～106
差分电桥测Ω 108～113 103～108 103～108
每个频率下有四个数据（四对线），两法测试结果差别不大，看来都可以用。
四．PNA100Ω差分套件
1．差分转换头
2．差分电桥它是一个由三个100Ω无感电阻，与接在测试口上的待测电阻，组成的一个平衡电桥（惠士顿电桥）。
由信号源来的单端信号，通过平衡器变成差分信号后，接到电桥的对角线两端。另一个对角线两端，再通过另一平衡器将误差信号变成单端信号后，送到仪器的接收输入端。即可直接
得测得100Ω双线系统的回损或驻波比，也可测试输入阻抗；但数值要乘2，因为仪器为50Ω系统。
五．结束语
直接用常规单端矢量网络分析仪测特性阻抗是可行的，测回损的误差则大了些，但似乎尚能勉强使用，测衰减则显著偏大，测窜扰则严重失实。
采用PNA100Ω差分套件后，矢量网络分析仪既可胜任各种双绞线的测试，也可进行时域故障定位测试。
2.4 微带线的测试
一．微带线Z0的测试待测微带线的样本为一长度≥6cm的一块微带线，按前述测Z0方法，测此线在末端开路与短路时的输入电抗值（不管电阻值），两者相乘后开方即得特性阻抗
Z0值。
二．微带接头的测试在一块50Ω微带线的样本为一长度≥6cm的微带线两端装上连接器，对此线进行时域故障检查，调节两端连接器与微带线的过渡尺寸，使得两端的时域反射≤0.03（越小越好），样本适当长些以便分清两端分别对待。时域测试与频域测试互相对照, 有利于对被测线作出更合理的裁决, 到频域后可按〖菜单〗键再选《时域》返回。三．双面复铜板介电常数的测试
1．低频测电容法
ⅰ、公式推导：由物理书可知C=Aε0 / t，ε0=8.8552310-12法/米=8.8552310-12F/m 若A=10310mm2，t=1，则C=0.8855P，即1平方公分的两个板间距为1mm时的电容约0.9P，而1mm见方的面积两板间距为1mm即1mm电容=0.008855P，有介质后C=εr C
εr=112.93C3t/A （2.1）
ⅱ、作法：用一只能分辨1P电容的三用表进行测试，如一块62373mm2的复铜板，测得C 为114P，而t扣除铜箔厚度后为0.96，则εr=112.9311430.96/（62373）=2.67
2.5 PNA用于测波导系统
PNA常用于测同轴线系统,?测波导系统时，应针对手头器件情况进行相应的变动。一．测波导器件的插损与相移]
2按菜单键，设定扫频方案并按执行键选定之。
2将两只同轴变波导（cg）经两只波导隔离器对接起来, 入（左）端接到仪器输出端，出（右）端接到仪器输入A（或B）端，校直通。
2插损量程有四档, 可按〖↓〗键来选择, 最小一档为0-2.5dB, 最大可测80dB。测移相器相移与插损时, 可按〖菜单〗键，选《相损》档，画面将随〖↓〗键反复出现四种坐标:
???1．相位量程为±180°（每格72°），插损量程为+1～-4dB。
???2．插损仍为+1～-4dB，相位在光标点的附近平移展开（每格5°)。
3．相位按±180°（每格72°)，插损量程改为+5～-20dB。
4．插损仍按+5～-20dB，相位在光标点的附近平移展开（每格5°)。
一．用同轴反射电桥测波导器件（或系统）的反射特性
1．常规扫频测试
2（如图2.16）将反射电桥（RB）接到同轴变波导上, 并用一块短路板将波导口短路（封上）后，按执行键进行〖校：开路〗项目。
2假如同轴变波导的失配很小时, 可直接连上待测件进行测试。
ZVB4矢量网络分析仪操作指导书
文件编号: 文件版本: A ZVB矢量网络分析仪操作指导书 V 1.0 拟制 _____________ 日期_______________ 审核 _____________ 日期_______________ 会审 _____________ 日期_______________ 批准 _____________ 日期______________ 生效日期：2006.10
操作规范： 使用者要爱护仪器，确保文明使用。 1、开机前确保稳压电源及仪器地线的正确连接。 2、 使用中要求必须佩戴防静电手镯。 3、 使用中不得接触仪器接头内芯（含连接电缆） 4、 使用时不允许工作台有较大振动。 5、 使用中不能随意切断电源，造成不正常关机。不能频繁开关机。 6、 使用射频电缆时不要用力大，确保电缆保持较大的弧度。用毕电缆接头上加接头盖。 7、 旋接接头时，要旋接头的螺套 ，尽量确保内芯不旋转。 8、 尽量协调、少用校准件。校准件用毕必须加盖放回器件盒。 9、 转接件用毕应加盖后放回盒中。 10、 停用时必须关机，关闭稳压电源。方可打扫卫生。 11、 无源器件调试必须佩戴干净的手套。 ______________________________________________________________________________
概述：1、本说明书主要为无源器件调试而做，涵盖了无源器件调试所需的矢量网络分析仪基本能，关于矢量网络分析仪的其它更进一步的使用，请参照仪器所附的使用说明书。 2、本说明书仅以ZVB4矢量网络分析仪为例，对其它型号矢量网络分析仪，操作步骤基本相 同，只是按键和菜单稍有差别。 3、仪器使用的一般要求仪器操作使用规范。 4、带方框的键如MEAS键为仪器面板上的按键，方框内带单引号的键为软菜单（soft menu）， 即屏幕右侧所示菜单所对应的键，如‘dB Mag’。 5、本仪器几乎所有操作都可以通过鼠标进行。
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
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
网络分析仪使用方法总结
如何使用网络分析仪 德力网络分析仪NA7682A NA7682A矢量网络分析仪吸取了前几代和国内外各款网络分析仪使用的经验，结合了最新国际仪器发展的技术和态势，是Deviser德力仪器最新推出的第四代矢量网络分析仪,作为国内主流的网络分析仪,下面介绍网络分析仪的使用技巧如下。 频率范围从100kHz到8.5GHz频段，为无线通信、广播电视、汽车电子、半导体和医疗器件等行业射频器件、组件的研发和生产的使用提供了高效、灵活的测试手段，进入了民品、工业、科研教育和军工等领域。其主要的特点是和主流网络分析仪是德的E507X系列指标和指令上做到兼容，在客户使用的性价比上非常优秀的选择。 在射频器件、基站天线、手机天线、GPS天线等、通信系统模块分析等领域成功的测试经验使越来越多的客户开始使用这款网络分析仪，在低频、800/900M、1800/1900M、2100M、5G/5.8G等的产品频率使用领域内广泛使用。 深圳市良源通科技有限公司专业服务和销售射频和通信仪表多年，是德力仪器国内最重要的合作伙伴和一级代理商，结合自己多年的技术积累和客户使用的配合测试，得到丰富经验。在仪器的售前和售后服务上面具有自己的优势。提供大量仪器试用和使用方案的设计，给客户在设备开发、产品研制和批量生产上都提供方便和最有优势的选择。 产品特点： 1、12.1英寸1280*800 TFT触摸屏 2、频率覆盖范围: 100 kHz 至 8.5 GHz 3、阻抗：50Ω 4、动态范围: >125 dB （比E5071C宽7-12dB) 5、极低的迹线噪声: <0.005 dBrms (在 3 kHz IFBW) 6、快速的测量速度: 80usec/点 7、分析和误差修正和校准功能 8、通过USB、LAN 和 GPIB 接口进行系统互联 9、时域分析（选件）：时域传输、反射特性分析；距离上的故障定位。 10、数据变换：涉及多种形式的阻抗、导纳变换。 11、滤波器分析：自动分析出：插损、3dB带宽、6dB带宽、带内纹波、带外抑制、Q值、矩形系数
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。
矢量网络分析仪的使用——实验报告
矢量网络分析仪实验报告 一、实验容 单端口：测量Open，Short，Load校准件的三组参数，分别进行单端口的校准。 a.设置测量参数 1)预设：preset OK 2)选择测试参数S11：Meas->S11; 3)设置数据显示格式为对数幅度格式：Format->LogMag; 4)设置频率围：Start->1.5GHz，Stop->2.5GHz（面板键盘上“G”代表 GHz，“M”代表MHz，“k”代表kHz； 5)设置扫描点数：Sweep Setup->Points->101->x1（或”Enter”键或按 下大按钮）； 6)设置信号源扫描功率：Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off （隐藏设置窗）。 b.单端口校准与测量 1)设置校准件型号：Cal->Cal Kit->85032F（或自定义/user）（F指femal 母头校准件，M指male公头校准件）； 2)Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->Set All->Open(m/f),返回到 Specify CLSs->Short->Set ALL->Short(m/f)； 3)选择单端口校准并选择校准端口：Cal-Calibrate->1-Port Cal->Select Port->1（端口1 的校准，端口2也可如此操作）； 4)把Open校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端），点击Open，校准提示（嘀的响声）后完成Open校准件的 测量；得到的结果如Fig 1：单口Open校准件测量 5)把Short校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连 接端），点击Short，校准提示（嘀的响声）后完成Short校准件的 测量；得到的结果如Fig 2：单口Short校准件测量 6)把Load校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连
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。
矢量网络分析仪
矢量网络分析仪 科电贸易ZNBT是首款多端口矢量网络分析仪，能够提供最多24个集成式测试端口。该仪器可以同步测试多台被测设备，或测量一台最多带24个端口的被测设备。 即便在带有多个端口的情况下，科电贸易ZNBT也只需要很短的测量时间。其他亮点包括宽动态范围、高输出功率电平以及具有高功率处理容量的输入。 仪器提供两个不同的频率范围：ZNBT8可在9kHz至8.5GHz的频率范围内操作，ZNBT20、ZNBT26和ZNBT40可分别在100kHz至20GHz、26.5GHz和40GHz的频率范围内操作。这些特性使得科电贸易ZNBT非常适用于移动无线电、无线通信以及电子产品行业中的广泛应用。 该仪器主要用于有源及无源多端口组件的开发和生产阶段，此类组件包括多频段移动电话的GPS、WLAN、Bluetooth?以及前端模块。卓越性能便于有效分析基站滤波器以及其他高选择性组件。 R&S?ZNBT在基于开关矩阵的多端口系统方面出类拔萃。高集成度使其成为一款极为紧凑的解决方案，可用于分析最多带24个端口的组件，而且所需机架空间少于R&S?ZNB。 借助便捷的用户界面，即便在非常复杂的多端口测量中，也能轻松处理。R&S?ZNBT 支持多种远程控制选件，并且能够轻松集成到自动化测试系统中，比如用于执行相控阵天线测量。 科电贸易ZNBT的主要特点 ●四端口R&S?ZNBT8基本单元，可升级到8、12、16、20或24个端口 ●八端口R&S?ZNBT20、R&S?ZNBT26、R&S?ZNBT40基本单元，可升级到12、 16、20或24个端口 ●频率范围介于9kHz至8.5GHz(R&S?ZNBT8)，或100kHz至26.5GHz 或40GHz(R&S?ZNBT20) ●至多24个完全相位相参接收机 ●最高140dB的宽动态范围 ●快速扫描时间，201个扫描点的扫描时间为2.1ms(R&S?ZNBT8)和2.5 ms(R&S?ZNBT20) ●100dB的宽功率扫描范围 ●高功率处理容量 ●中频带宽范围介于1Hz至10MHz ●温度稳定性高达0.01dB/°K ●超过100个迹线和通道 ●轻松配置多端口测量
矢量网络分析
矢量网络分析 CKBOOD was revised in the early morning of December 17, 2020.
矢量网络分析（Vector Network Analyzer ，VNA）是通过测量元件对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度和相位的影响来精确表征元件特征的一种方法。网络分析是指对较复杂系统中所用元件和电路的电器性能进行测量的过程。这些系统传送具有信息内容的信号时，我们最关心的是如何以最高效率和最小失真使信号从一处传到另一处。矢量网络分析仪是微波毫米波测试仪器领域中最为重要、应用最为广泛的一种高精度智能化测试仪器，在业界享有“微波/毫米波测试仪器之王”的美誉，主要用于被测网络散射参量双向S参数的幅频、相频及群时延等特性信息的测量，广泛应用于以相控阵雷达为代表的新一代军用电子装备研制、生产、维修和计量等领域，还可以应用于精确制导、隐身及反隐身、航空航天、卫星通信、雷达侦测和监视、教学实验以及天线与RCS测试、元器件测试、材料测试等诸多领域。国内生产矢量网络分析仪的厂家主要有：中国电子科技集团41所、天津德力、成都天大仪器等单位。国产矢量网络分析仪中，仅41所有与国外同类先进产品相对应的频率上限覆盖至170GHz的系列化产品。在世界范围内矢量网络分析仪生产厂商主要有美国安捷伦、日本安立和德国罗德施瓦茨等，其中以美国安捷伦代表着最高水平，其推出产品最高频率上限已达500GHz。 矢量网络分析仪可测量的器件： 无源器件（滤波器） 有源器件（放大器） 单端口器件（天线）
双端口器件（衰减器） 多端口器件（混频器，耦合器，功分器） 平衡器件（平衡滤波器等） 网络分析仪有标量网络分析仪和矢量网络分析仪之分。 标量网络分析仪：只测量幅度信息，不支持相位的测量。接收机采用二极管检波，没有选频特性，动态范围小。 矢量网络分析仪：可同时测量被测网络的幅度信息和相位信息。接收机采用调谐接收，具有选频特性，能够有效抑制干扰和杂散，动态范围大。通过测量被测网络（被测件）对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来表征被测网络的特性。 网络分析的基本原理 网络有很多种定义，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，这就好比光源发出的光射向某种光学器件，例如透
矢量网络分析仪的误差分析和处理
矢量网络分析仪的误差分析和处理 一、矢量网络分析仪的误差来源 矢量网络分析仪的测量的误差主要有漂移误差、随机误差、系统误差这三大种类。 1、漂移误差 漂移误差是由于进行校准之后仪器或测试系统性能发生变化所引起，主要由测试装置内部互连电缆的热膨胀特性以及微波变频器的变换稳定性引起，且可以通过重新校准来消除。校准维持精确的时间范围取决于在测试环境下测试系统所经受到的漂移速率。通常，提供稳定的环境温度便能将漂移减至最小。 2、随机误差 随机误差是不可预测的且不能通过误差予以消除，然而，有若干可以将其对测量精度的影响减至最小的方法，以下是随机误差的三个主要来源： （1）仪器噪声误差 噪声是分析仪元件中产生的不希望的电扰动。这些扰动包括：接收机的宽带本底噪声引起的低电平噪声；测试装置内部本振源的本底噪声和相位噪声引起的高电平噪声或迹线数据抖动。 可以通过采取以下一种或多种措施来减小噪声误差：提高馈至被测装置的源功率；减小中频带宽；应用多次测量扫描平均。
（2）开关重复性误差 分析仪中使用了用来转换源衰减器设置的机械射频开关。有时，机械射频开关动作时，触点的闭合不同于其上次动作的闭合。在分析仪内部出现这种情况时，便会严重影响测量的精度。 在关键性测量期间，避免转换衰减器设置，可以减小开关重复性误差的影响。 （3）连接器重复性误差 连接器的磨损会改变电性能。可以通过实施良好的连接器维护方法来减小连接器的重复性误差。 3、系统误差 系统误差是由分析仪和测试装置中的不完善性所引起。系统误差是重复误差（因而可预测），且假定不随时间变化，可以在校准过程中加以确定，且可以在测量期间用数学方法减小。系统误差决不能完全消除，由于校准过程的局限性而总是存在某些残余误差，残余（测量校准后的）系统误差来自下列因素：校准标准的不完善性、连接器界面、互连电缆、仪表。 反射测量产生下列三项系统误差：方向性、源匹配、频率响应反射跟踪。 传输测量产生下列三项系统误差：隔离、负载匹配、频率响应传输跟踪。 下面分别介绍这六项系统误差，其中提到的通道A为反射接收机，通道B为传输接收机，通道R为参考接收机。 （1）方向性误差 所有网络分析仪都利用定向耦合器或电桥来进行反射测量。对理想的耦合器，只有来自被测件（DUT）的反射信号出现在通道A上。实际上，有少量入射信号经耦合器的正向路径泄漏并进入通道A（如
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。
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
矢量网络分析仪介绍
矢量网络分析仪
产品简介
1
产品概述 1、T5113A
2、T5230A/T5215A
3、T5280A
2
产品概述 T5113A
T5113A矢量网络分析仪是一款频 率范围覆盖300kHz到1.3GHz、双 端口单通路经济型网分仪，端口 阻抗有50Ω和75Ω两种。
z应用领域
特别适用于广播电视、汽车电子、医疗、科研教育等领域射频器件和组 件的研发、生产测试。
3
产品概述 T5113A 主要指标
频率范围 频率精度 信号源输出功率 信号源功率精度 动态范围 测量带宽（IFBW） 迹线噪声 温度稳定性 测量点数 端口 扫描类型 通道数/迹线数/标记点数 校准能力 迹线功能 标记功能 数据分析功能 系统供电 功耗 机箱尺寸 重量 300kHz ～ 1.3GHz 分辨率：1Hz；精度：±5 ppm -55dBm ～ +3dBm 分辨率：0.05dB；精度：±1.5dB 125dB，典型值 130dB（IFBW=10Hz） 1Hz ～ 30kHz（步进值 1/3） 0.002dB rms （IFBW=3kHz） 0.02dB /oC 2～10001 双端口单通路；50Ω或75Ω 线性频率扫描，对数频率扫描，分段频率扫描，线性功率扫描 4/8/16 响应校准、全1端口校准、单通路2端口校准；支持机械校准件、电子校准件。 迹线显示、迹线运算、自动刻度、电延迟、相位偏置。 数据标记、参考标记、标记搜索、统计、带宽搜索 端口阻抗转换、去嵌入功能、嵌入功能、S参数转换、时域转换、时域门控、极限测试、纹波测试 220 ± 22 V （AC）, 50 Hz 20W 440mm（W）x231mm（H）x360mm（D） 10kg 4
矢量网络分析仪的使用——实验报告
矢量网络分析仪的使用——实验报告
矢量网络分析仪实验报告 一、实验内容 单端口：测量Open，Short，Load校准件的三组参数，分别进行单端口的校准。 a.设置测量参数 1)预设：preset OK 2)选择测试参数S11：Meas->S11; 3)设置数据显示格式为对数幅度格式：Format->LogMag; 4)设置频率范围：Start->1.5GHz，Stop->2.5GHz（面板键盘上“ G”代表GHz， “ M”代表MHz，“ k”代表kHz； 5)设置扫描点数：Sweep Setup->Points->101->x1（或”Enter”键或按下大 按钮）； 6)设置信号源扫描功率：Sweep Setup->Power->Foc->-10->x1->Entry Off（隐 藏设置窗）。 b.单端口校准与测量 1)设置校准件型号：Cal->Cal Kit->85032F（或自定义/user）（F指femal母 头校准件，M指male公头校准件）； 2)Modify Cal Kit->Specify CLSs->Open->Set All->Open(m/f),返回到 Specify CLSs->Short->Set ALL->Short(m/f)； 3)选择单端口校准并选择校准端口：Cal-Calibrate->1-Port Cal->Select Port->1（端口1 的校准，端口2也可如此操作）； 4)把Open校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端），点 击Open，校准提示（嘀的响声）后完成Open校准件的测量；得到的结果如Fig 1：单口Open校准件测量 5)把Short校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端）， 点击Short，校准提示（嘀的响声）后完成Short校准件的测量；得到的结果如Fig 2：单口Short校准件测量 6)把Load校准件连接到端口（或与校准端口相连的同轴电缆另一连接端），点
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
网络分析仪使用说明书
TW/QS-SC-02 文件编号（深圳）有限公司TWTX V1.0 次版 矢量网络分析仪使用说明书1/16 次页 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；软菜单
2·软驱； 3·RESPONSE：响应区； 1 2 4·NAVIGATION：导航区； 5 4 3 5·ENTRY：输入区； 6·STIMULVS：激励区； 7·MKR/ANALYIS：标定点/分析； 6 7 8 8·INSTRSTATE：设备状态区。 注：见“11 按键翻译”。 USB接口 TW/QS-SC-02 文件编号 TWTX（深圳）有限公司V1.0 版次 矢量网络分析仪使用说明书2/16 页次5.2 显示区域 1 2 3 4 5 1.0000 000/Ref Tr1 S11 1SWR ．0.00dB Tr2 Logmag S21 10dB/Ref 1.0000 000/Ref SWR 1S22 ．Tr3 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”。
矢量网络分析仪及其校准
矢量网络分析仪原理及其使用 本文阐述了矢量网络分析仪的基本原理和结构组成，探讨了矢量网络分析仪误差来源，二端口误差模型和误差修正方法，并简要介绍了典型元器件的测试方法及测试中需要注意的细节。 1引言 矢量网络分析仪是功能强大的一种网络分析仪，是微波电路设计和测试工程师必不可少的测量仪器。在我所科研生产中起着非常重要的作用，我室现有两台矢量网络分析仪，一台是安立37347A、一台是安捷伦E8363C。主要用于测量放大器、天线、微波元器件(电缆、滤波器、分路器、开关、接插件)参数的测试验证。进行可靠的网络测量必须深刻理解网络分析仪和被测件的特性，本文将探讨矢量网络分析仪的基本原理、结构组成、误差修正、校准原理和常用元器件特性的测量。 2测量原理及结构组成 网络分析仪有标量网络分析仪和矢量网络分析仪之分。标量网络分析仪只能测量网络的幅频特性，而矢量网络分析仪可同时测量被测网络的幅度信息和相位信息。通过测量被测网络（被测件）对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来表征被测网络的特性。 2.1结构组成 矢量网络分析仪一般由激励源、两个测试端口（含信号分离部件）、高接收灵敏度的调谐接收机、用于计算和观察结果的处理器和显示器组成。矢量网络分析仪是一种高集成度的测量仪器，所需的外部配置较少，主要是各种校准器，包括开路器、短路器、匹配负载、转接电缆以及连接被测件所需的转换装置。
S21 正向传输参数S12 反向传输参数Port 1 Port 2 a1 b2 a2 b1 S11 正向反射参数S22 反向反射参数被测件? S11= b1/a1 ? S21= b2/a1 ? S22= b2/a2 ? S12= b1/a2 ? a1，b1，a2，b2分别是入射信号和出射信号，可以看出S参数是两个信号的比值。? 此项比值包括幅度和相
网络分析仪使用说明书
矢量网络分析仪 使用说明书 版 次 V1.0 页 次 1/16 1 目的 本使用说明书为规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 适用围 本使用说明书适用于公司围的所有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