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關(guān)于網(wǎng)絡(luò)分析儀的發(fā)展

日期：2024-08-28 23:04
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摘要：
    矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 ,它本身自帶了單個(gè)信號(hào)源發(fā)生器，可以對(duì)單個(gè)頻段進(jìn)行頻率掃描. 如果是單端口量測(cè)的話，將激勵(lì)信號(hào)源加在端口上，通過(guò)量測(cè)反射回來(lái)信號(hào)源的幅度和相位，就可以判斷出阻抗或者反射情況. 而對(duì)于雙端口量測(cè)，則還可以量測(cè)傳輸參數(shù)值. 由于受分布參數(shù)值等影響明顯，所以網(wǎng)絡(luò)分析儀使用之前必須進(jìn)行校準(zhǔn).
網(wǎng)絡(luò)分析儀原理　　
    單個(gè)任意多端口網(wǎng)絡(luò)的各端口終端均匹配時(shí)，由第 n 個(gè)端口傳入的入射行波 a n將散射到其余一切端口并 發(fā)射出去。若第 m 個(gè)端口的出射行波為 b m,則 n 口與 m 口之間的散射參數(shù)值 S mn= b m/ a n。單個(gè) 雙口網(wǎng)絡(luò) 共有四個(gè)散射參數(shù)值 S 11、 S 21、 S 12和 S 22。當(dāng)兩個(gè)終端均匹配時(shí)， S 11和 S 22就分別是端口1和2的反射系 網(wǎng)絡(luò)分析儀數(shù), S 21是由1口至2口的傳輸系數(shù)， S 12則是反方向的傳輸系數(shù)。當(dāng)某一端口 m 終端失配時(shí),由終端反射回來(lái)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，但有單個(gè)行波 a m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)值之間關(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)值,如終端失配時(shí)的傳入端反射系數(shù)、電壓駐波比、傳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*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 S 11之外，恒有 S 21= S 12= S 22。對(duì)于多端口網(wǎng)絡(luò),除了單個(gè)傳入和單個(gè)輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負(fù)載，從而等效為單個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)。輪流選擇各對(duì)端口作為等效雙口網(wǎng)絡(luò)的傳入、輸出端，進(jìn)行一系列量測(cè)并列出相應(yīng)的方程,即可解得 n 端口網(wǎng)絡(luò)的全部 n 2個(gè)散射參數(shù)值,從而求出n端口網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù)值。 圖左為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀量測(cè)S11時(shí)測(cè)試單元的原理示意，箭頭表示各行波的路徑。信號(hào)源源 u輸出信號(hào)源經(jīng)開(kāi)關(guān)S1和定向耦合器D2傳入到被測(cè)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(kāi)關(guān)傳到接收機(jī)的量測(cè)通道。信號(hào)源源u的輸出同時(shí)經(jīng)定向耦合器D1傳到接收機(jī)的參考通道，這個(gè)信號(hào)源是正比于a1的。于是雙通道幅度-相位接收機(jī)就測(cè)出b1/a1，即測(cè)出S11,包括其幅值和相位（或?qū)嵅亢吞摬浚?。量測(cè)時(shí),網(wǎng)絡(luò)的端口2接上匹配負(fù)載R1，以滿足散射參數(shù)值所規(guī)定的條件。系統(tǒng)中的另單個(gè)定向耦合器D3也終接匹配負(fù)載R2,以免產(chǎn)生不佳影響。其余三個(gè)S 參數(shù)值的量測(cè)原理與此類同。圖右為量測(cè)不同Smn參數(shù)值時(shí)各開(kāi)關(guān)應(yīng)放置的位置。 　　
    在實(shí)際量測(cè)之前，先用三個(gè)阻抗已知的標(biāo)準(zhǔn)器（例如單個(gè)短路、單個(gè)開(kāi)路和單個(gè)匹配負(fù)載）供儀器進(jìn)行一系列量測(cè)，稱為校準(zhǔn)量測(cè)。由實(shí)測(cè)結(jié)果與理想（無(wú)儀器誤差時(shí)）應(yīng)有的結(jié)果比對(duì)，可通過(guò)計(jì)算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計(jì)算機(jī)中，以便對(duì)被測(cè)件的量測(cè)結(jié)果進(jìn)行誤差修正。在每一頻率點(diǎn)上都按此進(jìn)行校準(zhǔn)和修正。量測(cè)步驟和計(jì)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?yàn)閮x器有四個(gè)端口，分別接到信號(hào)源源、被測(cè)件、量測(cè)通道和量測(cè)的參考通道。它的缺點(diǎn)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)值　　參數(shù)值（散射參數(shù)值）用于評(píng)估 DUT 反射信號(hào)源和傳送信號(hào)源的性能。 參數(shù)值由兩個(gè)復(fù)數(shù)之比定義，它包含有關(guān)信號(hào)源的幅度和相位的信息。
參數(shù)值通常表示為： 　　
   輸出 傳入 　　輸出：輸出信號(hào)源的 DUT 端口號(hào) 　
   傳入：傳入信號(hào)源的 DUT 端口號(hào) 　　
   例如，參數(shù)值 S21 是 DUT 上端口 2 的輸出信號(hào)源與 DUT 上端口 1 的傳入信號(hào)源之比，輸出信號(hào)源和傳入信號(hào)源都用復(fù)數(shù)表示。 　　
   當(dāng)啟動(dòng)平衡 - 不平衡轉(zhuǎn)換功能時(shí)，可以選擇混合模 S 參數(shù)值。 

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