網(wǎng)絡分析儀及其使用

1、網(wǎng)絡分析儀（一）一、概述     對工作在高頻的電子電路特性的正確表征提出了某些獨特的要求。在高頻上，工作波長變得可與電路元器件的實際尺寸相比擬，這便導致電路性能呈分布屬性。與其描述特定電路節(jié)點處的電壓和電流，不如描述傳輸媒質(zhì)中的電波如何對其路徑上的元件作出相應更為適當。網(wǎng)絡分析儀是為精確和高效率地表征射頻（RF）元件隨頻率變化的特性而發(fā)展起來的一類儀器。    網(wǎng)絡分析儀是通過在所考察頻率范圍內(nèi)的激勵-響應測試來建立線性網(wǎng)絡的傳遞和（或）阻抗特性的數(shù)據(jù)模型的過程。在高于1MHz的頻率上，集總元件實際上變成由基本元件加上寄生

2、現(xiàn)象，如雜散電容、引線電感和未知吸收損耗組成的“電路”。由于寄生現(xiàn)象取決于各個別器件及其結構，故它們幾乎不可能被預示。高于1GHz時，元件的幾何尺寸可以與信號波長相比擬，從而增強了由于器件結構而引起的電路性能變化。網(wǎng)絡分析一般局限于確定線性網(wǎng)絡。因為線性條件的約束，受正弦波激勵的網(wǎng)絡產(chǎn)生正弦波輸出，故正弦波測試是表征幅度和相位隨頻率變化的理想方法。二、元件特性    射頻（頻率低于3GHz）能量或微波（頻率在330GHz范圍）能量可以比作光波。入射到被測件（DUT）上的能量或是被器件反射，或是通過器件傳輸（如下圖）。  入射到被測件上的波的反射

3、特性和傳輸特性通過測量兩個新產(chǎn)生的波之間的幅度比和相位差，就可能確定器件的反射（阻抗）特性和傳輸（增益）特性1、反射和傳輸    有許多用來描述這些特性的術語。某些特性只利用幅度信息（標量）。而另一些特性則包含幅度和相位兩種信息（矢量）。若器件上的入射波表示為VINCID，則VINCID與IINCID之比稱為傳輸系統(tǒng)的特性阻抗Z0，端接傳輸系統(tǒng)的器件具有所謂負載阻抗ZL的輸入阻抗，于是，幾個重要的器件特性可以定義為：反射術語：=VREFLEC/VINCID=(ZL-Z0)/(ZL+Z0)      式中為器件反射系

4、數(shù)；VINCID為測試器件上的入射波；VREFLEC為測試器件上的反射波；Z0為傳輸媒質(zhì)的特性阻抗；ZL為測試器件的阻抗。=式中，為反射系數(shù)的幅度；為復反射系數(shù)。式中SWR為傳輸媒質(zhì)上電流或電壓的駐波比；=反射系數(shù)的幅度。 式中ZL為負載的復阻抗；為復反射系數(shù)；Z0為傳輸媒質(zhì)的特性阻抗。回波損耗（dB）=-20log式中，為反射系數(shù)的幅度。   傳輸術語：傳輸系數(shù)=VTRANS/VINCID式中，VINCID為被測件上的入射波；VTRANS為通過被測件的傳輸波。插入損耗（dB）=20log（VTRANS/VINCID）增益（dB）=20logVTRANS/VINC

5、ID           式中，VINCID為被測件上的入射波的幅度；VTRANS為通過被測件的傳輸波的幅度。插入相位=VTRANS-VINCID           式中，VINCID為被測件上的入射波矢量的相對相角；VTRANS為通過被測件的傳輸波矢量的相對相角。2、散射（S）系數(shù)   許多元件測量都具有二端口網(wǎng)絡，如放大器、濾波器和電纜。這些元件的特性通常用來確定作為更復

6、雜系統(tǒng)的一部分的特定器件將起何作用。為了提供射頻環(huán)境下對全二端口網(wǎng)絡建立模型和分析的方法，定義了散射（S）系數(shù)（如下圖）。被測件的散射參數(shù)測量    這是一種與低頻Z或Y模型相似的表征方法，只是它利用入射波、傳輸波和反射波來表征器件的輸入端口和輸出端口，而不是利用在高頻上不能測量的電壓和電流。S參數(shù)在一定條件下與其它表征相關。例如S11是在器件輸出端具有  理想Z0匹配的條件下等效于器件的輸入反射系數(shù)IN。器件的S參數(shù)表征在測量、模型化和設計具有多個元件的復雜系統(tǒng)等方面起著關鍵作用。S參數(shù)的定義還使它們能夠用網(wǎng)絡分析儀進行測量。三、網(wǎng)絡分析系統(tǒng)的組成部分

7、    網(wǎng)絡分析儀測量系統(tǒng)可以分成四大部分，即提供入射信號的信號源、用來分離入射信號、反射信號和傳輸信號的信號分離器件、將微波信號變?yōu)檩^低的中頻（IF）信號的接收機以及用于處理中頻信號和顯示檢測出的信息的信號處理器和顯示器部分（如下圖）。網(wǎng)絡分析儀測量系統(tǒng)的主要組成部分     1、信號源信號源（射頻或微波）產(chǎn)生用于激勵測試器件的入射信號。測試器件的響應是反射一部分入射能量和傳輸余下部分能量。通過對信號源的頻率掃描，可以確定器件的頻率響應。頻率范圍、頻率穩(wěn)定度、信號純度、輸出功率電平和電平控制是可能影響測量的因素。用于網(wǎng)絡分

8、析儀測量的信號源大體上有兩類，即掃頻振蕩器和合成掃頻振蕩器（包括合成信號發(fā)生器）。掃頻振蕩器的成本低，但它的頻率精度和穩(wěn)定度遠遠不及合成器。若器件響應在掃頻發(fā)生器的剩余調(diào)頻頻譜范圍內(nèi)顯著改變，便應利用更穩(wěn)定的信號源，如合成器或合成掃頻振蕩器。此外，若器件的相位響應隨頻率迅速改變（即電氣上的器件，如長電纜），便應利用頻率穩(wěn)定的信號源，如合成器來避免頻率漂移。     2、信號分離測量過程的下一步是對入射信號、反射信號和傳輸信號進行分離。分離之后，就能測量它們各自的幅度和（或）相位差。這一點可以利用定向耦合器、電橋、功分器乃至高阻抗探頭完成。下圖給出可能的傳

9、輸測量配置。傳輸測量配置定向耦合器是一種由兩路耦合器傳輸線構成的器件，傳輸線配置成使能量在一個方向上通過主端口時可將能量耦合至輔助端口，而相反方向則不能把能量耦合至輔助端口。定向耦合器在主線路徑上的損耗通常相當小，因而對入射功率產(chǎn)生小的損耗。定向耦合器的結構見下圖。定向耦合器的耦合特性耦合臂只對行進在一個方向的信號取樣。耦合信號處于降低了電平，降低電平的大小稱為耦合系數(shù)。20dB定向耦合器意味著耦合端口的電平比輸入低20dB，相當于入射功率的1%。余下的99%入射功率都通過主臂傳送。定向耦合器的另一個重要特性是方向性。方向性定義為正向檢測出的型號與反向檢測出的信號之差。方向性不理想的原因是信號

10、泄露、耦合器內(nèi)部負載的反射及連接器的反射。典型定向耦合器將以30dB的方向性工作在幾個倍頻程范圍。二電阻功分器（如下圖）用于對入射信號或傳輸信號取樣。二電阻功分器    輸入信號平均分配到兩個臂上，每個臂的輸出信號（功率）都比輸入低6dB。功分器的主要應用是使測量有極好的源匹配。如果功分器輸出的一臂接到參考檢波器上，而另一臂經(jīng)過被測件通向傳輸檢波器，則傳輸與入射的比值顯示的效果是使功分器中的電阻器決定了測量的等效源匹配，在功分器之前所有對源匹配的其它影響皆被取比值所排除。功分器的帶寬極寬，具有優(yōu)良的頻率響應。且在側試器件的輸入端呈現(xiàn)良好的匹配。 

11、0;  在不同于典型50或75的環(huán)境中，可以用高阻抗探頭進行測量。重要的是探頭阻抗要比電路阻抗大，使不會發(fā)生不需要的加載。    下圖示出了反射測量的裝置。反射測量需要一個定向器件。分離入射信號和反射信號可以用雙定向耦合器或電橋完成。其重要差別在于所涉及的功率電平。定向耦合器的主臂損耗較小，而電橋則趨向于在寬頻范圍內(nèi)有較好的響應，因而更經(jīng)常使用。反射測量配置3、接收機接收機提供將射頻或微波信號變換成較低的中頻或直流信號，使能進行精確檢測的手段。網(wǎng)絡分析儀中采用的接收機技術大體上有三類（如下圖）。     最簡單的技

12、術是利用二極管檢波器作為寬帶檢測器，它將所有入射能量變換成與入射到二極管上的功率成正比的直流信號。另外兩類接收機是利用基波混頻和諧波混頻輸入結構將射頻信號變換成較低頻的中頻信號的寬帶調(diào)諧接收機。調(diào)諧接收機具有窄通帶的中頻濾波器，用來抑制雜散信號并壓低接收機的本底噪聲。利用寬帶二極管檢波器的接收機用在標量網(wǎng)絡分析儀中，而調(diào)諧接收技術則用在矢量網(wǎng)絡分析儀中。標量系統(tǒng)是最經(jīng)濟的測量，實現(xiàn)起來最簡單。矢量測量系統(tǒng)（調(diào)諧接收機）有最寬的動態(tài)范圍，不受諧波響應和寄生相應的影響，且能測量輸入信號的相位關系。此外，還提供使測量更精確的進行更復雜校準的能力。4、處理器/顯示器   

13、  檢測出射頻后，網(wǎng)絡分析儀必須處理檢測出的信號并顯示測得的量值。網(wǎng)絡分析儀是利用了一個參考通道和至少一個測試通道的多通道接收機?？梢詼y量通道內(nèi)的絕對信道電平、通道之間的相對信號電平（比值）或通道之間的相對相位差，視分析儀而定。相對比值測量通常以dB為單位，dB是未知信道（測試通道）與所選擇的參考信號（參考通道）的對數(shù)比。這就能測量既有高電平，也有低電平電路響應的變化時使用儀器的整個動態(tài)范圍。例如，0dB意味著兩個信號電平具有為1的比值，而±20dB則意味著兩個信號之間的電壓比為10：1。所有網(wǎng)絡分析儀的相位測量都是相對測量，這時認為參考通道信號具有零相位。然后，分析儀測量

14、其余通道相對于參考通道的相位差。四、測量精度    任何網(wǎng)絡分析儀測量的規(guī)定精度是對被測器件和用于測量的特定的網(wǎng)絡分析儀系統(tǒng)兩方面必須考慮的許多因素的結果。只要可以確定誤差源并了解測量方法的理論模型，便能確保最終結果的精度。所得到的不確定度不僅隨測量系統(tǒng)而變，而且也隨被測件的參數(shù)而變。下圖是為了確定任何特定測量中的不確定度大小所必須考慮的因素的圖解。影響測量不確定度和給定網(wǎng)絡分析儀性能的誤差源1、不確定度    用于計算任何測量不確定度的模型和分析方法都歸結為一個測量誤差源的函數(shù)的表示式。最終不確定度的典型表示式具有下列形式：Mag

15、uncert=Systematic+Random2+(Drift+stability2)1/2式中Mag uncert為幅度測量的不確定度；Systematic為測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差；Random為測量系統(tǒng)的隨機誤差；Drift+stability為器件或測試系統(tǒng)的漂移特性。   在這個表示形式中，系統(tǒng)誤差是以最壞情況的方式相加，隨機誤差、漂移誤差和穩(wěn)定性誤差則用平方和的平方根（RSS）方式表征，如表示式中的第二項所示。對于一個特定測試系統(tǒng)，了解這些誤差的來源和大小對確定所進行的測量的質(zhì)量是至關重要的。 系統(tǒng)誤差是在校準之后不會發(fā)生變化的誤差且在測量期間維持穩(wěn)定。系

16、統(tǒng)誤差與實際測試系統(tǒng)復現(xiàn)理想激勵響應測試環(huán)境的好壞程度有關。因此，測試系統(tǒng)的剩余方向性、對直通響應的統(tǒng)調(diào)以及等效源和負載匹配是可能導致誤差的真實系統(tǒng)的測量特性。一個簡單的例子是等效源匹配的誤差，若測試系統(tǒng)的信號源不是理想匹配的，則被測件的反射波將被非理性源再次反射，并作為第二個入射波返回被測件，其結果是由于在測試源與被測件之間的多次反射造成的可能測量誤差，這個誤差的確是隨造成多次反射的兩個失配的幅度而變，有許多不同的方法可用來改善這類系統(tǒng)誤差。在等效源匹配的情況下，在測試端口增加一個固定的衰減器或進行單端口系統(tǒng)校準是能改善視在失配的兩種方法。另一類系統(tǒng)誤差與特定網(wǎng)絡分析儀系統(tǒng)的檢測處理有關。動

17、態(tài)精度是大多數(shù)測量系統(tǒng)配置中的主要考慮因素。動態(tài)精度與接收機在大的幅度范圍內(nèi)精確檢測信號的能力有關。在確定接收機可能測量的信號范圍時，最大輸入信號受接收機輸入裝置中的壓縮限制，而可能檢測的最小信號則受接收機本底噪聲或受測量硬件中通過不希望路徑的信號串擾和漏泄的限制。信號檢測電路的固有線性取決于所用接收機檢波器的類型。為了解決各種系統(tǒng)誤差問題具體選用何種校準方法，取決于被測件的特性和用于測量的特定網(wǎng)絡分析系統(tǒng)。2、隨機誤差隨機測量誤差的主要來源有噪聲源、連接器的重復性和電纜的穩(wěn)定性。在任何系統(tǒng)中都存在若干噪聲源，系統(tǒng)的靈敏度取決于接收機前端下變頻器或檢波器的噪聲。信號源的頻譜純度和接收機本振可能

18、將噪聲增加到數(shù)據(jù)流上。具有可變檢測帶寬和數(shù)據(jù)平均的接收機裝置提供了減小噪聲的某些方法。一般矢量網(wǎng)絡分析儀的接收機具有這個功能，用戶可以設定接收機的中頻帶寬，在靈敏度和接收機的掃描速度之間作折衷考慮。連接器的重復性可能依所用連接器系統(tǒng)的質(zhì)量而有顯著變化。在每種連接器標準中，對所使用的元件存在著不同的質(zhì)量等級。它們通常被分為工業(yè)用連接器、儀器用連接器和精密連接器。相應的元件的成本、容差和射頻性能也有所不同。在任何連接器類別中，精密連接器的重復性可能大于60dB，而工業(yè)用連接器的重復性則可能小于30 dB。在任何部分特定情況下，連接器的重復性可以通過進行多次連接并測量數(shù)據(jù)最終的差別來確定。分析應在大

19、量的樣本的基礎上進行，并用統(tǒng)計方式加以表征。  電纜是一個主要誤差源。若校準之后不移動電纜，則誤差一半很小，但這不是系統(tǒng)的典型應用情況。典型情況下，傳輸相位誤差將大于幅度誤差。在測量要求極小的移動時，硬線電纜往往更穩(wěn)定。但若電纜必須經(jīng)常移動，則優(yōu)質(zhì)柔軟性電纜是必不可少的。  漂移和穩(wěn)定性體現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)隨時間和溫度所發(fā)生的變化。這類誤差的典型來源可能歸因于接收機的下變頻和檢波隨溫度而變化。網(wǎng)絡分析儀測量系統(tǒng)的許多比值能幫助常用工作方式擺脫對飄移的潛在敏感性。解決這個誤差源問題的最適當?shù)霓k法是，從利用最穩(wěn)定的硬件著手并在隨后經(jīng)常對測量進行重新校準，以避免在特殊測量環(huán)境中

20、出現(xiàn)的一些問題。網(wǎng)絡分析儀（二）一、標量網(wǎng)絡分析儀      標量網(wǎng)絡分析系統(tǒng)中最獨特的元件是用作射頻功率檢測器件的二極管檢波器。這樣便可實現(xiàn)對射頻特性的十分經(jīng)濟寬帶幅度測量。        1、二極管檢波器      二極管檢波器將射頻信號變換為成正比的直流電壓。若信號是調(diào)幅信號，則二極管將恢復該調(diào)制信號。二極管檢波器可能具有很寬的帶寬（10MHz50GHz）、快的響應時間和達76dB的動態(tài)測量范圍。典型的檢波器回波損耗為2

21、0dB。二極管具有一個平方律區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，電壓輸出與功率輸出成正比（見下圖）。之所以稱為平方律區(qū)域，是因為電壓輸出與電壓輸入的平方成正比。超過某個功率電平，響應便變?yōu)榫€性響應。標量網(wǎng)絡分析儀接收機具有補償這個檢波器特性變化的能力，從而擴大了允許的動態(tài)范圍。二極管檢波器的特性      二極管檢波方案采用直流檢波或交流檢波。直流檢波器產(chǎn)生與入射到二極管上的功率成正比的直流信號。二極管的輸出直接由分析儀計讀，在這種情況下，分析儀成為一個具有對數(shù)響應的品質(zhì)優(yōu)良的電壓表。交流檢波也產(chǎn)生與入射功率成正比的信號，但射頻源是方波調(diào)幅源，從而形成檢波器的方

22、波輸出。     與直流檢波相比，交流檢波具有消除二極管檢波器直流漂移和對溫度敏感的好處。此外，交流檢波還不受檢波器輸入端未經(jīng)調(diào)制的信號的影響。交流檢波需要射頻源調(diào)制，這有時難以實現(xiàn)且可能影響被測件的性能。標量分析儀接收機容納多個（達四個）檢波器輸入。      在利用寬帶檢波器時，必須注意一下事實：它們可能對在輸入端口出現(xiàn)的處于檢波器頻率范圍內(nèi)的所有信號起響應。在這種測量情況下，必須注意源的諧波電平和寄生信號。若被測的信號處在檢波器的平方律區(qū)域，則不希望的信號將附加在功率檢測中。在檢波器功率響應范圍的線

23、性部分，不希望的信號會給線性檢測附加上不確定度。       標量分析儀系統(tǒng)中的定向電橋是檢波器和信號分離器件的組合。定向電橋的工作很像惠斯通電橋（如下圖）。標量分析儀定向電橋     若四個臂的電阻相同（即測試端口=50），則測出零電壓。若測試端口的負載不是50，則電橋的端電壓與被測件（DUT）的失配（偏離50）成正比。定向電橋具有寬帶特性以及很好（40dB）的方向性，但代價是是它們在入射射頻通路中具有6dB的插入損耗，這可能影響在被測件上可利用的入射功率大小，因此可能限制傳輸測量的動態(tài)范圍。

24、2、反射測量      下圖是反射測量校準配置和測量配置圖。 校準配置（a）                                  測量配置（b）     對

25、基本反射測量配置中信號流程的分析可以得到反射不確定度的表示式，該表示式考慮了測量校準和隨后被測件特性測量過程中引入的任何不確定度。下圖示出了反射校準和實際測量的不確定度如何加入總測量不確定度。反射測量的不確定度這種情況的簡化不確定度定義方程可以用下式給出=A+BL+CL2            式中，為反射的幅度不確定度；A為方向性；B為校準誤差、頻率響應、顯示器和儀器誤差；C為有效源匹配；L為被測件的反射系數(shù)。第一個系數(shù)是信號分離器件的方向性項。如方向性的定義中所述，它等效于直接泄漏

26、到反射信號檢波器的入射能量部分，而與待測的反射項無關。在強反射項的情況下，方向性不是主要關心的問題，但對于回波損耗大的測試器件，方向性則可能是主要誤差源。選擇方向性比待測的回波損耗大的信號分離器件是重要的。此外，還必須小心對待在反射器件的測試端口輸出處所附加的適配器，因為適配器的連接器匹配可能是系統(tǒng)方向性的限制因素。不確定度方程中B項與被測件入射波的直接路徑和反射檢測器的反射波的返回路徑中的誤差有關。這一項的頻率響應部分可以通過測試端口用短路器（=1）進行歸一化測量的方法校準掉。這便減小了頻率響應誤差，但未考慮顯示器和儀器誤差，如接收機的動態(tài)精度。最后的不確定度項是有效源匹配項C。這是反射波被

27、非理想源重新反射并作為另一個入射波加以測量的結果。這個不確定度項是當被測件具有接近于1的L時的潛在問題。改善等效源匹配的方法有：利用功分器-比值測量配置，改善激勵的輸出源穩(wěn)幅或在激勵通路內(nèi)置入緩沖器或衰減器加以改善。在標量系統(tǒng)中，還利用了另一種校準技術，可減小由于方向性誤差和源匹配誤差之和引起的誤差。通過對短路響應和開路響應取平均，可以消除由于方向性誤差和源匹配誤差之和引起的校準誤差。開路和短路平均往往能將校準誤差平均掉，從而使B=0。下圖示出了開路和短路平均對校準的影響。標量分析儀的開路和短路取平均的特性測量大多數(shù)儀器供應商提供的一種很有用的工具是反射計和適配誤差計算器。它是一種將方向性、失

28、配、駐波比及不確定度關聯(lián)在一起的簡單器具。方向性可以直接轉換為等效于反射系統(tǒng)測量中誤差項A的線性項。此外，還可以直接在反射系數(shù)、回波損耗和駐波比（SWR）之間進行轉換。還可以計算由于多次失配引起的波動大小。這在傳輸計算以及在反射不確定度的等效源匹配分析中都很有價值。3、傳輸測量進行標量分析儀的傳輸測量時，首先對直通參考連接進行校準，然后用被測件代替該直通路徑。所得到的傳輸幅度測量的不確定度是校準測量的不確定度與器件測量的不確定度之和。起主要作用的誤差源是源和檢波器的失配。頻率響應誤差通過歸一化來消除，但直通校準具有由源匹配和檢波器負載之間多次反射引起的不確定度。當插入被測件時，在源匹配與被測件

29、輸入匹配之間以及在被測件輸出匹配與檢波器匹配之間將發(fā)生類似的不確定度。下圖說明了這些失配是如何起作用的。傳輸測量是配的不確定度下圖示出了實際多重失配不確定度如何相加。失配不確定度模型（s為源反射，1為被測件的輸入反射，2為被測件的輸出反射，d為檢波器的反射）在信號源或檢波器前加緩沖衰減器、用穩(wěn)幅技術改善源匹配或采用功分器-比值測量是可用來改善系統(tǒng)的等效源匹配或檢波器匹配，因而降低測量不確定度的各種方法。       4、特殊應用盡管標量網(wǎng)絡分析儀的主要應用是線性網(wǎng)絡的頻域特性測量，但仍有一些它們可以解決的其它應用。例如，可以

30、利用頻域測量來計算沿傳輸結構回波損耗距離的變化。將傅里葉變換分析技術應用于頻域信息，可以獲得其時域仿真，從而能根據(jù)特定傳輸媒質(zhì)的傳播速度對它按距離進行定標。所得到的輸出是傳輸結構缺陷位置分析的有力工具。在某些標量網(wǎng)絡分析儀系統(tǒng)中，可以個別針對檢波器的頻率響應和動態(tài)精度對其特性加以表征，這就使檢波器能以功率計的精度來測量功率。有了這樣的精度，標量分析儀在測量有源器件如放大器的壓縮特性和對幅度的敏感特性時十分有用。此外，利用卓越的功率測量能力和所具有的諸如交流檢波之類的技術，標量分析儀在測量變頻器件如混頻器元件或通信用上、下變頻系統(tǒng)元件中，正在獲得越來越多的應用。二、矢量網(wǎng)絡分析儀基本測量特性&#

31、160; 矢量網(wǎng)絡分析儀配置與標量網(wǎng)絡分析儀的主要區(qū)別在于接收機的復雜程度和從檢波器外推的信息（見下圖）。  矢量網(wǎng)絡分析儀配置圖信號分離器件包含功分器、耦合器和（或）電橋。信號處理元件和適當?shù)纳漕l轉接通常一起布置在測量系統(tǒng)的“測試裝置”部分。這樣做是因為在采用復雜的校準時，需要經(jīng)常進行可重復的和精確信號的轉接。· 調(diào)諧接收機 矢量網(wǎng)絡分析儀系統(tǒng)的接收機部分是以對信號源的頻率跟蹤的方式調(diào)諧的基波混頻或諧波混頻多通道接收機。接收機將寬帶掃描射頻信號向下變換成固定且與射頻測試頻率無關的中頻頻率。中頻頻率足夠低，使能用精密檢測電路確定每個接收機通道內(nèi)的信號幅度和任意兩個

32、接收機通道的相位關系。結果是一種寬動態(tài)范圍（100dB）的無雜散信號多通道接收機，能對其多個輸入中的任意兩個輸入的矢量量值（如反射系數(shù)和增益）進行測量。測量相位特性的能力賦予矢量網(wǎng)絡分析儀對被測件的復阻抗和相位延遲特性進行表征的功能。能測量矢量和進行復雜的計算允許這種測量系統(tǒng)實現(xiàn)復雜的校準，即通過測量精確已知的標準并計算出將應用于被測件測得得數(shù)據(jù)的修正系數(shù)。檢波器能對測得的數(shù)據(jù)進行復雜的矢量操作，這種能力允許系統(tǒng)顯著地改善測量的質(zhì)量并降低與測量結果相關的不確定度。檢波器還具有操作誤差修正數(shù)據(jù)的能力，使以許多不同的顯示格式（從線性相位或幅度隨頻率的變化到矢量的極坐標顯示）給出信息。與標量檢波器的

33、特性非常相似，矢量網(wǎng)絡分析儀接收機對分析儀的性能也有若干限制。人們希望接收機在其變換特性時呈線性。因此，每個接收機通道在開始發(fā)生壓縮和限幅之前，存在著最大允許的輸入信號。在低信號電平下，接收機的靈敏度和精度受噪聲和不是測量通路一部分的低電平信號漏泄（串擾）的限制。每個網(wǎng)絡分析儀系統(tǒng)（包括適當?shù)男盘柗蛛x測試裝置）必須從信號電平的觀點仔細了解，以從系統(tǒng)獲得最佳性能。必須小心維持最佳入射測試信號和接收機輸入信號的幅度。· 反射測量 利用測量矢量的能力，可能測量器件反射信號與入射信號之比。這個比值是反射系數(shù)L的復數(shù)表示。矢量網(wǎng)絡分析儀能顯示反射系數(shù)的幅度或相位隨頻率的變化。它也能給出反射系數(shù)

34、的極坐標顯示。由于每個特定反射系數(shù)是與唯一的阻抗相關，故可能將矢量反射系數(shù)與阻抗相聯(lián)系。下圖是所謂史密斯（Smith）圓圖的常用極坐標顯示的簡圖。它是反射系數(shù)的極坐標顯示，具有對特性阻抗Z0歸一化的交疊的恒定阻抗線。史密斯圓圖的極坐標顯示是對被測件的輸入阻抗進行評估的十分有效的分析工具。所有正實數(shù)電阻值變換為單位反射系數(shù)圓內(nèi)的點。斯密斯圓圖上的阻抗測量下圖是反射測量配置的模型。測得的反射系數(shù)（S11）和實際反射系數(shù)的表示式表明，測量不確定度受方向性、統(tǒng)調(diào)和源匹配三項的影響。在這種情況下，采取若干校準步驟可能比只注意可能達到的原始性能效果更好。第一步是將短路器置于測試端口；然后，將測得的數(shù)據(jù)對短

35、路器的反射（在180°處，=1）歸一化。這稱之為響應校準，可消除測量系統(tǒng)中的頻率響應誤差。反射測量信號通路更復雜一些的方法是進行單端口校準。這個步驟要求測量幾個不同的器件，以外推反射測量的誤差項。第一個被測器件是精密負載，測得的數(shù)據(jù)是誤差模型的方向性項。然后測量開路器和短路器。根據(jù)這兩組測量，可能得出系統(tǒng)的源匹配誤差和頻率響應誤差。校準之后，網(wǎng)絡分析儀的檢波器將儲存誤差項。這些誤差項用來將測得的數(shù)據(jù)變換為被測件反射特性經(jīng)修正后的顯示?！袄硐搿毙蕵藴手粚y量修正到它們自身的理想程度。例如，在很高的頻率上，很難制造出理想的固定終端，因此，高頻校準器件包括了滑動終端，利用滑動終端，通過將

36、負載在空氣線上滑動來形成數(shù)據(jù)點“圓”，可以確定給定頻率上的方向性矢量。此數(shù)據(jù)點圓的圓心就是該頻率上的方向性矢量。· 傳輸測量 在進行二端口器件測量時，通常感興趣的是測量未知器件的反射特性和傳輸特性。這將出現(xiàn)某些必須考慮的有意義的互作用，下圖示出了測量情況。傳輸測量的信號路徑首先看到的是，在被測件的輸出端，測量系統(tǒng)的負載匹配將影響器件的輸入匹配。在傳輸路徑上，頻率響應、源失配互作用、負載失配互作用和串擾是影響測量精度的幾個因素。同反射測量情況一樣，通過系統(tǒng)的計算代表特定測試系統(tǒng)特性的各項誤差，可能利用已知標準器件的測量來對整個測量系統(tǒng)進行校準。下圖是傳輸測量的信號流圖和表示式。注意，源

37、匹配MS與S11A的互作用、負載匹配ML與S21A的互作用、傳輸頻率響應誤差Tt和漏泄串擾（C）誤差。這個模型還表明，為了精確的得到S22A數(shù)據(jù)，必須知道精確為S11、S12和S22信息。傳輸測量的信號流圖利用全二端口測量校準可以從數(shù)學上消除上述誤差的影響。單端口反射校準用于表征源匹配特性，直通連接用于表征傳輸頻率響應和負載匹配特性，而隔離校準則用于確定傳輸漏泄或串擾。一個完整的全二端口測量模型包括正向測量和反向測量兩者的模型。為了精確測量單一S參數(shù)，必須測量所有參數(shù)。一般校準方法是利用傳統(tǒng)的開路/短路/負載/直通標準。然而制造這些標準并不總是簡單易行，尤其是在非同軸媒質(zhì)中更是如此。固定寬帶負載很難制造，所以，為了獲得更高的精密度，可以用滑動負載代替固定負載。在波導結構的毫米波頻率上，用偏置負載和固定負載建立方向性矢量的中心點。在波導結構中采用了偏置短路，因為不可能存在開路標準。直通/反射/傳輸線（TRL）校準計算與其它方法相同的12個誤差項（二端口的方向性、二端口的正向匹配和反向匹配、傳輸和反射的正向和反向統(tǒng)調(diào)以及正向隔離和反向隔離），但利用了直通連接，大的