群延时波动表示失真 平均延时代表信号通过被测器件的平均传输时间
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史密斯圆图
Smith Chart
+jX
0
+R
能读反射系数，但不能直接显示读取阻抗值
.
极坐标平面 90o
+- 180 o
1.0
.8 .6
.4
.2
0o
0
-jX
复数阻抗平面，无法 表示开路
复数阻抗平面的正实部 部分映射到极坐标显示 上，得史密斯圆图。所 有电抗值和正电阻值均 在外圆内
插入损耗 (dB) = - 20 Log
V Trans V Inc
= - 20 log t
增益 (dB) = 20 Log
V Trans V Inc
= 20 log t
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传输系数的相位部分称为插入相位
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群延时 是相位失真的一个有用的度量。是信号通过被测器件的传输时间
随频率变化的量度。群时延可以由对被测器件的相位响应随时间的变 化取微分进行计算。
DUT 射频和微波信号
传输功率
网络分析仪能精确测量入射能量、反 射能量和传输能量
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功率传输条件
高频，为什么要功率测量？ 电压和电流可能随无损传输线的位置改变，但功率仍保
持常数值。在射频和微波频率，作为基本量的功率更容易测 量，更易了解，更有用。 在低频上，波长非常长，简单的导线便适于传导功率 在较高频率上，波长与高频电路中导体的长度相当或者更 小，功率传输可认为是以行波方式进行。 需要高效率的功率传送是在较高频率上使用传输线的主要 原因之一
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2020/12/13
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主要内容
网络分析基础知识 网络分析仪测试技术及应用 操作规范及测试注意事项 实际操作
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一、网络分析基础知识
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光波同射频信号
入射波
传输波
反射波
光波
入射功率
反射功率
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功率传输条件（续）
我们希望传输线无损耗传输信号功率，传输线上只有入射 电压，无反射电压，而实际上反射总是存在的。因此关心 功率最大传输问题
RS
RL
对于复数阻抗，只有当 负载阻抗与源阻抗 呈现复数共轭时（ZL = ZS*）才产生最大功率
传输
Load Power (normalized)
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反射系数分析
反射系数
G r =
Vreflected Vincident
=
F = ZL - ZO
ZL + ZO
Return loss = -20 log(r), r = G
VSWR =
Emax Emin
1+r = 1-r
Voltage Standing Wave Ratio
无反射
(ZL = Zo)
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传输线三种状态
2.纯驻波状态 短路：负载阻抗ZL=0时，Γ=-1， RL=0， SWR →∞ 。 开路：负载阻抗ZL=∞， Γ=1， RL=0 ， SWR →∞
3.行驻波状态：当ZL≠Z0时，Γ＜1,传输线上 为“部分 行波”状态，“部分反射”状态， 此时负 载失配，导致传输线上出现部分驻 波
反射特性测量 S11参数或S22参数，如测量驻波比、回波损
耗 单端口校准
反射误差修正、传输误差修正 双端口校准
反射误差修正+传输误差修正
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基本测量实例
以HP 8753D为例
连接电缆，确定校准面（与待测试面保持一致） Preset---设置频率范围（center、span）---设置源功率大小（menu--power---0dBm---source on/off）---设置测量参数（测量点数、中频带宽） Chan 1---S11（或S22）---Cal---Cal Kit---Select Cal Kit---Calibration menu---S11 (或S22) 1-Port ---连接Open、Short、Load于Port 1(或Port 2)端 口---Done 1-Port Cal---出现Cor Chan 2---S21（或S12）---Cal---Calibration menu---response ---使用直通 头连接---Thru ---出现Cor
网络分析：
是通过测量网络输入端和输出端对频率扫描和 功率扫描测试信号的幅度与相位的影响，来精确表
征线性系统特性的一种方法。
网络分析仪：
网络分析仪能精确地测量入射波、反射波、传输 波中的幅度和相位信息，通过比值测量法定量描述 被测器件的反射和传输特性。
比值测量法可以使我们在进行反射和传输测量时
不会受到绝对功率和源功率随频率变化产生的影响。
当传输线终端为25 W
Zs = Zo
ZL = 25 W
V inc
Vrefl Standing wave pattern
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相关概念
反射系数 回波损耗 驻波比 传输系数 增益/插入损耗 群延时 史密斯圆图
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反射系数Γ
反射系数是反射信号功率与入射信号功率 之比。
b
=
2
a1
a2 = 0 a2 = 0
S 22 = Reflected
Incident
S 12 = Transmitted
Incident
=
b2 a2
b
=
1
a2
a1 = 0 a1 = 0
a1 = 0
Z0
DUT
Load
b 1 Transmitted
S 12
Z0为系统特性阻抗，设置：CAL
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V 入射波
Zo =传输线特性阻抗
Zo
V反射波= 0(所有输入功率被负载吸 收)
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当传输线终端为短路与开路时
Zs = Zo
V 入射波
V反射波 负载开路相位同相 (0o) ,
短路相位为反向(180o)
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对于短路和开路二种情况，在传输线上都会建立驻波
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驻波比
反射除了会使系统中各部件之间传输的最佳功
率减少之外，还会在传输线上产生驻波（两个相反方 向的行波叠加形成）。 在传输线上，信号的最大幅度与最小幅度之比，称为 驻波比。描述负载匹配特性
Emax Emin
SWR =
Emax Emin
1+r = 1-rPPT文档演模板PP Nhomakorabea文档演模板
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S参数测量
Port 1a 1
Forward
b1
Incident
S 11
Reflected
S 21
Transmitted
b2
Port 2
Z0
DUT
Load
a2 = 0
S 11 = Reflected
Incident
S 21
Transmitted
=
Incident
=
b1 a1
Z L= Zo
G= 0
Z L= 0 (sh±or1t8)
G = 1 180 O
-90 o
Constant X Constant R
Z L= (open)
G = 1 0O
Smith chart 分析
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二、网络分析仪测试技术及应用
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网络分析仪简介
1.2 1
0.8 0.6 0.4 0.2
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
RL / RS
当传输线的终端负载等于其特性阻抗时，传输的功率最大;当负载阻抗与特 性阻抗不相等时，则未被负载吸收的那部分信号将被反射回信号源.
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当传输线终端为Z0时
Zs = Zo
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测试规范
一、仪器通电前检查及要求
仪器交流供电的电源线使用三芯电源线， 并检查仪器后面板电源转换开关是否置 于230V档 确保仪器良好接地
操作人员佩带防静电腕带，身着防静电 服 接打印机
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校准
• 单端口校准：单端口校准能测量并消除反
射测量中的三项系统误差（方向性、源匹 配、频率响应）：
反射特性校准（常用校准件：开路、短路、负载）
传输特性校准（常用校准件：直通连接器）
双端口校准：能消除所有主要的系统误差 源
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小结
传输特性测量 S21参数或S12参数,如测量插损、传输时延
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网络分析仪系统误差
系统误差为主要误差，可通过校准消除。 存在6种类型12个误差项： 与信号泄漏有关的方向误差和串扰误差 与反射有关的源失匹配和负载阻抗失配； 由反射和传输跟踪引起的频率响应误差
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误差修正
网络分析仪的测量准确度受外部因素的影 响较大。误差修正是提高测量准确度的过程。