10.2 网络分析仪
电子测量原理
10.2.1 网络分析的基本概念 10.2.2 网络分析系统 10.2.3 反射参数测量 10.2.4 传输参数测量 10.2.5 S参数的全面测量及误差修正
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电子测量原理
10.2.1 网络分析的基本概念
网络——对实际物理电路和元件进行的数学抽象，主要研 究外部特性。 网络分析——在感兴趣的频率范围内，通过线性激励-响 应测试确定元件的幅频特性和相频特性的过程。 网络分析仪——通过正弦扫频测量获得线性网络的传递函 数以及阻抗函数的仪器。
源输出信道S 定向耦合器
BPF
DUT BPF
BPF
传输测试信道A 采
处
样理
反射测试信道B 及
及
量显
参考信道R 化
示
H(s) PFD 参考频率源 第14页
测量电路的组合，首先将入射、反射及传输信号 分离开，然后通过转换开关分别进差。也可以通过幅相接收机实 现此功能。
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标量网络分析仪
电子测量原理
扫频源
定向耦合器
| b1|2
DUT
| b2|2 | a1|2
A
处 理 B及 显 R示
1
➢ 矢量网络参数：S参 数 S11、S22、S21、S12
➢ 矢量相位： 21 arg S21
➢ 品质因数Q
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微波网络S参数
电子测量原理
微波网络常用散射参数（S参数）表示。任何网 络都可用多个S参数表征其端口特性，对n端口网络 需要n2个S参数。
a1 S11
b1
S21 1 DUT 2
S12
程组的行列式
Δk：与第k条开路不接触的子信流图的行列式
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电子测量原理
S参数的流图表示及计算（续2）
信流图计算举例 在双端口网络的端口2上终接一个反射系数为ΓL的负载：
a1
S21
Γ
b1
S11
S12
S 22
ΓL
由梅森法则： 1 S22L
故有：
T1 S11 , 1 1 S22L ,T2 S21S12L , 2 1
二极管检波器
a1为入射波、b1为反射波、b2为传输波，它们的 测量通道分别为R（参考）、A、B。通过这些信号
可确定正向S参数|S11|、|S21|。将被测网络的激励端 与测试端反接，同理可测得|S22|、|S12|。
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矢量网络分析仪
电子测量原理
一种外差式矢量网络分析仪的组成框图如下：
扫频源 LO
➢ 网络分析概述 ➢ 微波网络S参数 ➢ S参数的流图表示及计算
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网络分析概述
电子测量原理
线性网络与非线性网络
➢线性网络（系统）：仅改变输入信号的幅度和 （或）相位，不会产生新的频率信号；
➢非线性网络（系统）：改变输入信号的频率， 或产生其他频率成分。
网络分析总是假定被分析网络是线性的，因而 可以基于正弦扫频法进行频率特性的定量分析。非 线性网络通常使用频谱仪进行测量。
➢标量网络分析仪：只测量线性系统的幅度信息； ➢矢量网络分析仪：可同时进行幅度传输特性和相 位特性测量。
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系统组成原理
电子测量原理
基本的网络分析仪主要由信号源、S参量测 量装置及矢量电压表组成。
信号源
被测网络
1
2
S参量 测量装置
参考信道R 矢量电压表
测试信道 T
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电子测量原理
➢ 信号源：向被测网络提供入射信号或激励； ➢ S参量测量装置：实际上是反射测量电路与传输
动的方向，并用支路旁标代表支路的传递函数即信号 大小。上图所示的双端口网络可用流图表示如下：
a1
端口1
S1
b1
1
S 21 b2
S 12
S22
端口2 a2
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电子测量原理
S参数的流图表示及计算（续1）
梅森（Mason）不接触环路法则
n
Tk k
T k1
T：信流图所代表的网络的增益或传输函数 Tk：第k条路径上所有支路系数的乘积 Δ：信流图行列式，即信流图所代表的网络的联立方
b1 a1
a2 0
,
S21
b2 a1
a2 0
S11:端口2匹配时端口1的反射系数 S21:端口2匹配时的正向传输系数
S22
b2 a2
a1 0
,
S12
b1 a2
a1 0
S22:端口1匹配时端口2的反射系数 S12:端口1匹配时的反向传输系数
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电子测量原理
S参数的流图表示及计算
信流图 使用节点代表信号，用支路和箭头代表信号及其流
b2 S22
a2
S11、S21、S12、S22：表示双端口网络的四个S 参数，即散射参量。
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微波网络S参数（续）
电子测量原理
散射方程
b1 S11a1 S12a2 b2 S21a1 S22a2
b1、b2: 端口1、2上的所有出射波 a1、a2: 端口1、2上的入射波
S参数的物理意义
S11
S11
1 S22L S21S12L 1 S22L
S11
S21S12L 1 S22L
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10.2.2 网络分析系统
电子测量原理
网络分析仪是通过测定网络的反射参数和传输参 数，从而对网络中元器件特性的全部参数进行全面 描述的测量仪器，用于实现对线性网络的频率特性 测量。
网络分析仪能够完成反射、传输两种基本测量， 从而确定几乎所有的网络特性，S参数是其中最基本 的特性。
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网络分析概述（续）
电子测量原理
网络分析参数 ➢ 标量反射参数： 、S11 、S22
回波损失RL 20lg , 或 20lg S11 、 20lg S22
驻波比VSWR
1 1-
, 11
1 1
S11 S11
, 22
1 1
S22 S22
➢ 标量传输参数：衰减A 20lg S21
➢ 矢量反射参数：、阻抗Z 1