網(wǎng)絡(luò)分析儀交流培訓(xùn)教材課件

網(wǎng)絡(luò)分析儀交流培訓(xùn)教材NetworkAnalyzerBasics網(wǎng)絡(luò)分析儀交流培訓(xùn)教材1教材培訓(xùn)大綱本培訓(xùn)教材包括兩步分一、網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)分析儀組成基本原理及校準(zhǔn)誤差分析教材培訓(xùn)大綱本培訓(xùn)教材包2網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基礎(chǔ)知識什么是網(wǎng)絡(luò)分析儀？任意一個微波元器件或微波電路、部件、整機(jī)都可以等效成一個網(wǎng)絡(luò)，可用散射參數(shù)即S參數(shù)來表征微波網(wǎng)絡(luò)的特性，等效網(wǎng)絡(luò)的插損、衰減、隔離度、方向性、相移、群時延、駐波比、反射系數(shù)等參數(shù)均可由S參數(shù)導(dǎo)出，用于測量網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)的儀器稱為網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀主要研究被測件傳輸/反射特性與工作頻率的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)分析儀測試的對象是各種元器件及器件組成的系統(tǒng)，要掌握網(wǎng)絡(luò)分析儀，需首先正確理解關(guān)于器件（系統(tǒng)）相關(guān)的性能指標(biāo)，明確各項指標(biāo)具體要求、定義及對系統(tǒng)的影響。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基礎(chǔ)知識什么是網(wǎng)絡(luò)分析儀？3網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基礎(chǔ)知識S參數(shù)起源于傳輸線理論，在射頻/微波網(wǎng)絡(luò)的分析和設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用。高頻情況下，網(wǎng)絡(luò)的端口電壓、電流不能精確測量，失去了意義；而只能在端口上使用(沿傳輸線傳播的)入射波(incidentwave)、反射波(reflectedwave)和傳輸波(transmittedwave)作為網(wǎng)絡(luò)端口變量。由于傳輸媒介的不均勻性，電磁波的傳播很難暢通無阻，很容易形成散射。比如，光就經(jīng)常以散射的方式傳播。S參數(shù)即散射參數(shù)（ScatteringParameter）。高頻網(wǎng)絡(luò)分析所關(guān)心的(即其研究對象)是電磁能量的傳輸情況，即功率傳輸；以網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)和傳輸系數(shù)為分析基礎(chǔ)。而S參數(shù)正是網(wǎng)絡(luò)的功率匹配特性的量度一個電子系統(tǒng)由各種元件組成，對每個元件及整個系統(tǒng)都有功能和相應(yīng)指標(biāo)的要求。例如：濾波器的帶通帶寬、帶外抑制；放大器的增益、輸出功率、平坦度；耦合器的耦合度、方向性、隔離度等。測試人員需要對每個部件進(jìn)行規(guī)劃和測試，才能保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定、正常的工作。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基礎(chǔ)知識S參數(shù)起源于傳輸線理論，在射頻/微波網(wǎng)4網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基本概念傳輸線基礎(chǔ)反射特性史密斯圓圖傳輸特性S參數(shù)1dB壓縮點AM/PM轉(zhuǎn)換指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基本概念傳輸線基礎(chǔ)5射頻信號在器件中的傳播射頻信號在器件中的傳播6射頻信號在器件中的傳播通過說明光在透鏡中的傳播過程可以幫助我們理解射頻或微波信號在器件（部件、網(wǎng)絡(luò)）中的工作過程。當(dāng)射頻信號輸入到某個器件上時，會產(chǎn)生相應(yīng)的反射和傳輸。每個器件在工作狀態(tài)下，其傳輸和反射信號的大小和相位都是不同的。而反射和傳輸?shù)奶匦詻Q定器件對信號的處理作用。射頻電路的設(shè)計實際上就是定量控制器件的反射和傳輸特性射頻信號在器件中的傳播通過說明光在透鏡中的傳播過程可以幫助我7傳輸線基礎(chǔ)知識低頻傳輸線信號波長>>線長電壓/電流測試值大小與測試位置無關(guān)高頻傳輸線信號波長＝or<<線長信號包絡(luò)電壓與傳輸線位置有關(guān)傳輸線基礎(chǔ)知識低頻傳輸線8傳輸線基礎(chǔ)知識對于射頻電路，保證信號能在器件中有效的進(jìn)行功率傳輸是最大目的。低頻信號的波長遠(yuǎn)大于傳輸器件的長度，一根簡單的傳輸線對于傳輸功率就是很有用的，導(dǎo)線中的電壓和電流是不隨時空變化的常數(shù)。電流容易在傳輸線上進(jìn)行傳播，傳輸線電壓和電流的測量與測試點的位置無關(guān)高頻信號的波長等于或小于被件的尺寸，在傳輸線上不同測試點得到的電壓和電流均會不同，傳輸線上的電壓和電流隨會時間和空間的變化而變化傳輸線基礎(chǔ)知識對于射頻電路，保證信號能在器件中有效的進(jìn)行功率9傳輸線反射特性－全匹配傳輸線反射特性－全匹配10傳輸線反射特性－全匹配傳輸線終端接匹配負(fù)載，信號傳輸過程相當(dāng)于無窮長線，傳輸線上形成行波當(dāng)傳輸線終端接負(fù)載Zo,輸出負(fù)載上的信號功率最大。傳輸線上只有正向傳輸信號，沒有反射信號，信號波形為恒定包絡(luò)正弦波，傳輸效果等效為無窮長傳輸線。補充：無線長的的均勻無耗傳輸線上各點的電壓電流的最大值或有效值都是相等的；因此他們的阻值也是處處相等的。傳輸線反射特性－全匹配傳輸線終端接匹配負(fù)載，信號傳輸過程相當(dāng)11傳輸線信號反射特性－全反射傳輸線終端形成開路或短路，所有傳播信號被反射回入射端傳輸線上形成駐波傳輸線信號反射特性－全反射傳輸線終端形成開路或短路，所有傳播12傳輸線反射特性－全反射傳輸線終端開路時，開路端電流為零。端點反射信號電流與輸入信號電流幅度相等、相位相反，而反射信號電壓與輸入信號電壓同相。信號關(guān)系滿足歐姆定律。傳輸線終端短路時，開路端電壓為零。端點反射信號電壓與輸入信號電壓幅度相等、相位相反，而反射信號電流與輸入信號電流同相。信號關(guān)系滿足歐姆定律。發(fā)生全反射時，傳輸線上同時存在正向輸入信號和同功率的反射信號。這兩個信號在傳輸線上矢量疊加，形成駐波。駐波的波峰為輸入信號電壓2倍，谷值為零。傳輸線反射特性－全反射傳輸線終端開路時，開路端電流為零。端點13傳輸線信號反射特性－部分反射傳輸線信號反射特性－部分反射14傳輸線信號反射特性－部分反射傳輸線終端接其它負(fù)載時，部分傳播信號被反射回入射端，傳輸線上形成行駐波在山圖中，傳輸線終端接25歐姆電阻時，輸入信號的一部分被反射。反射信號和輸入信號進(jìn)行矢量疊加從而引起波形包絡(luò)起伏變化。傳輸線信號反射特性－部分反射傳輸線終端接其它負(fù)載時，部分傳播15反射特性—傳輸效率反射特性—傳輸效率16反射特性－功率傳輸效率當(dāng)阻抗不匹配時，就會產(chǎn)生反射信號，也就是說：造成器件（系統(tǒng)）端口反射的根本原因時阻抗不匹配，研究器件（系統(tǒng)）的反射特性與研究器件的端口阻抗等效。當(dāng)復(fù)雜中由級聯(lián)電路組成，第2級電路的輸入阻抗是第一級電路的負(fù)載，在阻抗?jié)M足共軛匹配條件時，負(fù)載上得到最大功率傳輸反射特性－功率傳輸效率當(dāng)阻抗不匹配時，就會產(chǎn)生反射信號，也就17傳輸線特性阻抗Zo傳輸線特性阻抗Zo18傳輸線特性阻抗Zo說明，對于所有形式的傳輸線，如：同軸電纜；波導(dǎo)；雙絞線；耦合線等。其特性阻抗反映信號電壓與信號電流的關(guān)系。特性阻抗只與傳輸線物理參數(shù)有關(guān)，如“同軸線內(nèi)導(dǎo)體外徑；外導(dǎo)體內(nèi)徑；介質(zhì)介電常數(shù)，而和工作頻率及傳輸線長度無關(guān)。對于低功率場合，如：cableTV，系統(tǒng)要求有很小的傳輸損耗，系統(tǒng)特性阻抗規(guī)定為75歐姆，但對于其它射頻微波系統(tǒng)，考慮功率容量和傳輸損耗的折衷，特性阻抗規(guī)定為50歐姆。傳輸線特性阻抗Zo說明，對于所有形式的傳輸線，如：同軸電纜；19反射特性參數(shù)定義反射特性參數(shù)定義20反射特性的參數(shù)定義反射系數(shù)是反射電壓與入射信號電壓的比值，反射系數(shù)為矢量，包含幅度和相位信息，分別反映反射信號與如射信號的幅度比值和相位值。造成反射的根本原因是阻抗不匹配，通過上述反射系數(shù)的計算公式可以得到?；夭〒p耗是反射信號與輸入信號的功率比值，為標(biāo)量。駐波比是通過傳輸線上信號包絡(luò)起伏大小來定義，當(dāng)全匹配時，傳輸線上只有輸入信號，包絡(luò)恒定，駐波比VSWR=1反射特性的參數(shù)定義反射系數(shù)是反射電壓與入射信號電壓的比值，反21史密斯圓圖史密斯圓圖22史密斯圓圖SmithChart圓圖反映阻抗Z與反射特性的對應(yīng)關(guān)系，所以圓圖應(yīng)定量反映阻抗特性和反射特性。SmithChart圓圖就是反射系數(shù)和阻抗指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系的形象反映。對于確定的阻抗值Z=r+jx，在圓圖上有確定的某點位置與之對應(yīng)，r值對應(yīng)相應(yīng)大小的等電阻圓(中心座標(biāo)（r/r+1，0），半徑r/r+1)，x對應(yīng)等電抗圓(中心坐標(biāo)（1，1/x），半徑1/x)。等電阻圓和等電抗圓的交點即為Z。該點半徑為阻抗Z對應(yīng)的反射系數(shù)的模值，夾角為反射系數(shù)相位。史密斯圓圖SmithChart圓圖反映阻抗Z與反射特性的對23傳輸特性傳輸特性24傳輸特性與反射參數(shù)的定義相似，可得到傳輸參數(shù)。傳輸特性為器件輸出信號和輸入信號的比值。傳輸系數(shù)為信號電壓比值，包含幅度信息和相位信息，為矢量。對于功率比值，根據(jù)器件是對輸入信號進(jìn)行放大還是衰減，功率比值定義為：增益和插損。傳輸特性與反射參數(shù)的定義相似，可得到傳輸參數(shù)。傳輸特性為器件25線性器件與非線性器件線性器件與非線性器件26線性器件與非線性器件具有線性傳輸特性的系統(tǒng)對于輸入信號只產(chǎn)生幅度和相位的變化，而不會產(chǎn)生新的頻率成分。非線性系統(tǒng)會對入射信號的頻率進(jìn)行搬移，或產(chǎn)生新的頻率成分，如諧波和交調(diào)在對輸入信號進(jìn)行處理的過程中，許多器件具有線性和非線性，不同特性的傳輸特性當(dāng)然對輸出信號有不同的影響。即線性系統(tǒng)可能會表現(xiàn)出非線性，如進(jìn)入飽和區(qū)的放大器。這種情況對于無源器件（如電纜、濾波器）和有源器件（放大器）都是存在的。線性器件與非線性器件具有線性傳輸特性的系統(tǒng)對于輸入信號只產(chǎn)生27滿足波形不失真線性系統(tǒng)的條件滿足波形不失真線性系統(tǒng)的條件28滿足波形不失真線性系統(tǒng)的條件當(dāng)某個電路或系統(tǒng)用于傳輸信號時，傳輸信道電路應(yīng)保證對輸入信號不產(chǎn)生波形變化的失真。非線性系統(tǒng)會產(chǎn)生新的頻率成分，肯定會引起輸出信號波形變化。要滿足波形在傳輸過程中不失真，則器件傳輸特性需要滿足以下條件：1、幅度/頻率特性在工作頻率范圍內(nèi)要保持恒定；2、相位/頻率特性在工作頻率范圍內(nèi)保持線性。以上兩個條件為保證信號的無失真?zhèn)鬏斎币徊豢扇鬡in＝f（t），則Vout＝af（t-t0）滿足波形不失真線性系統(tǒng)的條件當(dāng)某個電路或系統(tǒng)用于傳輸信號時，29幅度－頻率特性對傳輸信號的影響幅度－頻率特性對傳輸信號的影響30幅度－頻率特性對傳輸信號的影響上面的例子可以反映幅度/頻率特性對傳輸信號的影響例中，線性網(wǎng)絡(luò)的輸入激勵信號為類似方波波形，該信號在頻域上包含三個頻率成分：基波、二次諧波、三次諧波。該信號通過線性網(wǎng)絡(luò)時，線性網(wǎng)絡(luò)具有的幅度/頻率特性對基波和三次諧波衰減最大，使輸出信號頻譜發(fā)生變化，相應(yīng)時域波形從方波變?yōu)轭愃频恼也ㄐ嗡詫Ψ糯笃鳌V波器等器件在工作頻帶范圍內(nèi)幅/頻抖動要嚴(yán)格要求幅度－頻率特性對傳輸信號的影響上面的例子可以反映幅度/頻率特31相位－頻率特性對傳輸信號的影響在器件（系統(tǒng)）實際工作過程中，傳輸?shù)男盘柖际钦加幸欢l率帶寬的的調(diào)制信號，如果器件（系統(tǒng)）的相位/頻率特性不線性就會使調(diào)制信號發(fā)生變化，造成信號失真。相位－頻率特性對傳輸信號的影響在器件（系統(tǒng)）實際工作過程中，32系統(tǒng)相位特性的描述解決相頻特性線性指標(biāo)測試問題有兩種方法：方法1、使用網(wǎng)絡(luò)分析儀電延遲功能抵消掉被被測件相/頻特性中線性部分（固定時間差），通過對剩余非線性部分進(jìn)行定量測試。方法2、群時延測量法。系統(tǒng)相位特性的描述解決相頻特性線性指標(biāo)測試問題有兩種方法：方33群時延GROUPDLAY群時延GROUPDLAY34群時延GROUPDLAY群時延是定量反映被測件相位失真的指標(biāo)，群時延是信號在通過被測件的傳輸時間與工作頻率關(guān)系的測量。被測件的相位特性為理想線性時，群時延為固定直線。對群時延的測量應(yīng)當(dāng)關(guān)心兩個讀值：1、群時延平均值：該值反映信號在被測件中的平均傳輸延時；2、群時延抖動：反映被測件的相位非線性。群時延的測量是通過對相位/頻率特性進(jìn)行數(shù)學(xué)微分得到，微分過程中定義的計算區(qū)間稱為孔徑（aperture）孔徑設(shè)置為窄時，測試分辨率高，但容易受系統(tǒng)中噪聲的影響，測試的重復(fù)性差?？讖皆O(shè)置為寬時，微分運算對孔徑范圍內(nèi)相位非線性變化具有平均作用，測試分辨率變差，但測試重復(fù)性好，可以消除系統(tǒng)噪聲的隨機(jī)影響。基于以上原因，在群時延測試時，要根據(jù)測試要求設(shè)置孔徑的設(shè)置。孔徑的設(shè)置是在測試精度和分辨率間的折衷。注明：這里的孔徑設(shè)置即為網(wǎng)絡(luò)分析儀中的平滑設(shè)置。群時延GROUPDLAY群時延是定量反映被測件相位失真的指35群時延的測量過程通過群時延指標(biāo)反映器件相位特性：通過電延遲補償?shù)玫降谋粶y件非線性相位誤差和群時延兩項指標(biāo)都可以定量反映被測件的相位非線性；群時延指標(biāo)更改精確反映相位非線性。下面的例子表明：相位波動峰－峰值相同的被測件產(chǎn)生的群時延可能有明顯不同。下面右圖中被測件群時延抖動較大，會引起更大的信號失真。群時延的測量過程通過群時延指標(biāo)反映器件相位特性：通過電延遲補36被測件的非線性失真線性網(wǎng)絡(luò)和非線性網(wǎng)絡(luò)都可以造成信號波形失真。如上圖對于線性的放大電路，當(dāng)輸入信號功率過大，使放大器處于非線性的飽和區(qū)時，輸出信號被限幅，在頻率譜上出現(xiàn)新的諧波成份。所以一個器件（系統(tǒng)）的工作特性與其輸入信號幅度有直接關(guān)系，即使是無源器件也是一樣。被測件的非線性失真線性網(wǎng)絡(luò)和非線性網(wǎng)絡(luò)都可以造成信號波形失真37被測件功率動態(tài)范圍－輸入1dB壓縮點

被測件功率動態(tài)范圍－輸入1dB壓縮點38被測件的功率動態(tài)范圍－1dB壓縮點當(dāng)放大器工作在線性區(qū)時，增益為常數(shù)并與輸入信號功率無關(guān)，通常把這個區(qū)域的增益稱為“小信號增益”。當(dāng)輸入信號功率增加到一定值時，放大器增益下降，也就是放大器出現(xiàn)壓縮。舉例，如果現(xiàn)在輸入是CW正弦波形，則放大器的輸出不再是正弦波形，信號的一部分以諧波形式出現(xiàn)，而不只有基波頻率成分。當(dāng)輸入信號功率進(jìn)一步增加，放大器輸出功率保持不變，放大器進(jìn)入飽和區(qū)，這時，放大器增益為零。通過輸出/輸入關(guān)系測量可以得到被測件輸入1dB壓縮點。工作中利用1dB壓縮點反映被刺君的動態(tài)功率范圍。被測件的功率動態(tài)范圍－1dB壓縮點當(dāng)放大器工作在線性區(qū)時，增39輸出1dB壓縮點輸出1dB壓縮點40被測件功率動態(tài)范圍－1dB壓縮點我們在測試時常用1dB壓縮點指標(biāo)來反映被測件的功率動態(tài)范圍。1dB壓縮點指標(biāo)通過被測件的傳輸特性得到定義。如山圖所示。隨輸入功率增加，理想線性器件S21不會發(fā)生變化，而實測器件的增益會減小。使放大器增益下降1dB的輸入功率稱為被測件的輸出1dB壓縮點。被測件功率動態(tài)范圍－1dB壓縮點我們在測試時常用1dB壓縮點41S參數(shù)的定義S參數(shù)的定義42S參數(shù)的定義雙端口被測件的S參數(shù)包含4個參數(shù)（N端口器件S參數(shù)包含N的平方個參數(shù)）。S參數(shù)的定義是基于信號電壓比值的參數(shù)，所以S參數(shù)為矢量。S參數(shù)下標(biāo)注的意義：第一個數(shù)字代表信號輸出端口，第二個數(shù)字代表信號輸入端口。如Sab：代表被測件端口b到端口a的傳輸系數(shù)。再如山圖中：若被測件輸入端為1端口，輸出端為2端口，則S11表示當(dāng)被測件輸出端接匹配負(fù)載時，輸入端的反射系數(shù)，S21表示當(dāng)被測件輸出端接匹配負(fù)載時器件端口1到端口2的傳輸系數(shù)。S參數(shù)的定義雙端口被測件的S參數(shù)包含4個參數(shù)（N端口器件S參43S參數(shù)的定義S參數(shù)的定義44S參數(shù)的定義S參數(shù)可全面直觀表示被測件（系統(tǒng)）的性能指標(biāo)對于20dB衰減器，20dB為對數(shù)功率表示，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)線性電壓表示為：0.1，若輸入端駐波比為1.2，轉(zhuǎn)換為反射系數(shù)為0.09。S參數(shù)的定義S參數(shù)可全面直觀表示被測件（系統(tǒng)）的性能指標(biāo)45網(wǎng)絡(luò)分析儀組成原理及校準(zhǔn)誤差分析

第二部分網(wǎng)絡(luò)分析儀組成原理及校準(zhǔn)誤差分析網(wǎng)絡(luò)分析儀組成原理及校準(zhǔn)誤差分析46網(wǎng)絡(luò)分析儀工作原理－組成框圖網(wǎng)絡(luò)分析儀包含以下四個部分：1、激勵信號源，提供被測件的輸入信號；2、信號分離裝置，含功分器和定向耦合器，分別完成對被測件輸入和反射信號提?。?、接收機(jī)，對被測件的反射、傳輸、輸入信號進(jìn)行測試比較；4、處理顯示單元，完成對測試結(jié)果的處理和顯示。網(wǎng)絡(luò)分析儀工作原理－組成框圖網(wǎng)絡(luò)分析儀包含以下四個部分：47網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號源提供被測件激勵信號，由于網(wǎng)絡(luò)分析儀需要測試被測件傳輸/反射特性與工作頻率和功率的關(guān)系，所以，網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)信號源需具備頻率掃描和功率掃描功能為了保證測試精度，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)信號源采用頻率合成方法實現(xiàn)。當(dāng)掃寬設(shè)置為零時，網(wǎng)分輸出信號為點頻CW信號。網(wǎng)絡(luò)分析儀控制其輸出功率依靠ALC和衰減器兩個部分完成，ALC保證輸入信號功率的穩(wěn)定和功率掃描控制，由于ALC控制范圍有限，需衰減器完成大功率調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號源提供被測件激勵信號，由于網(wǎng)絡(luò)分析儀需要測試48網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號分離裝置

網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號分離裝置49網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號分離裝置網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部功分器和定向耦合器分別完成對被測件輸入信號和反射信號的提取。定向耦合器負(fù)載分離被測件中的激勵信號和反射信號，這個功能也可由電橋完成，與定向耦合器相比，電橋可覆蓋的頻率范圍更寬，但其對測試的傳輸信號有較大損耗。當(dāng)要測試被測件某個端口反射特性時，必須將定向耦合器直接連接在該測試端口上。定向耦合器具有定向傳輸特性。當(dāng)把信號由定向耦合器輸入端接入時，耦合器有耦合輸出，此時稱為正向傳輸。定向耦合器相當(dāng)于不均分功率分配器。定向耦合器的反向傳輸特性：當(dāng)信號由耦合器輸出端接入反向工作時，耦合端沒有輸出。這是因為輸入功率被耦合器內(nèi)部的負(fù)載和主臂終端外接負(fù)載所吸收，這就是定向耦合器的單向傳輸性。網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號分離裝置網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部功分器和定向耦合器分別50定向耦合器正向傳輸特性共和國定向耦合器正向傳輸特性共和國51定向耦合器的反向傳輸特性實際定向耦合器工作時，耦合端會有泄漏輸出，反向工作時耦合器輸出與輸入信號功率比定位為定向耦合器隔離度。定向耦合器的反向傳輸特性實際定向耦合器工作時，耦合端會有泄漏52定向耦合器指標(biāo)－方向性定向耦合器指標(biāo)－方向性53定向耦合器指標(biāo)－方向性對定向耦合器測試的重要指標(biāo)為其方向性（Directivity），方向性為定向耦合器反向工作隔離度與正向工作耦合度的差值。方向性指標(biāo)反映耦合器分離正反兩個反向信號的能力，可以視為反射測試的動態(tài)范圍。定向耦合器指標(biāo)－方向性對定向耦合器測試的重要指標(biāo)為其方向性（54定向耦合器用于被測件反射性能測試反射測試中，定向耦合器對于被測件反射信號而言是正向連接，定向耦合器耦合端輸出反映反射信號信息。定向耦合器用于被測件反射性能測試反射測試中，定向耦合器對于被55定向耦合器用于被測件放射性能測試網(wǎng)絡(luò)分析儀測試反射特性時，由于定向耦合器有限的方向性影響，耦合器耦合端會包含泄漏的輸入激勵信號，該信號會與反射信號進(jìn)行矢量疊加，造成反射指標(biāo)測試誤差。被測件匹配性能越好，定向耦合器方向性對測試影響越大。定向耦合器用于被測件放射性能測試網(wǎng)絡(luò)分析儀測試反射特性時，由56中頻接收機(jī)的特點中頻接收機(jī)的特點57中頻接收機(jī)的特點調(diào)諧接收機(jī)將輸入信號進(jìn)行下變頻后通過ADC變?yōu)閿?shù)字量后處理。這樣可以得到信號的相位和幅度信息。下變頻后中頻信號要通過帶通濾波處理。由于檢波器帶寬測試模式，這種無選頻測試會造成大測試噪聲帶寬（20G）。而調(diào)諧接收機(jī)中頻帶寬可小至10Hz,這樣可以保證接收機(jī)有很好的測試靈敏度，而且對被測件輸出信號中雜波失真成分有很好的抑制作用。調(diào)諧接收機(jī)靈敏度與其設(shè)置中頻濾波器帶寬有直接關(guān)系，中頻帶寬越窄，進(jìn)入接收機(jī)噪聲能量越少，靈敏度相應(yīng)提高。但窄帶濾波器的相應(yīng)時間較長。從而造成網(wǎng)絡(luò)分析儀測試速度下降。窄帶接收機(jī)網(wǎng)絡(luò)分析儀中頻濾波器帶寬為測試基本設(shè)置參數(shù)之一，其設(shè)置是在網(wǎng)絡(luò)分析儀測試精度和速度間的折衷。中頻接收機(jī)的特點調(diào)諧接收機(jī)將輸入信號進(jìn)行下變頻后通過ADC變58網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量動態(tài)范圍決定可測量被測件指標(biāo)指標(biāo)波動范圍，網(wǎng)分的測量動態(tài)范圍由儀表可提供的激勵信號幅度及接收機(jī)的靈敏度決定網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍=被測件輸入功率－接收機(jī)靈敏度提高網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍方法：1、提高被測件輸入功率，2、減小接收機(jī)中頻帶寬網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)性能對測試的影響還反映在測量結(jié)果的軌跡噪聲電平上。接收機(jī)最終的測量信號實際上是外輸入信號和內(nèi)部噪聲的疊加，噪聲會使測量結(jié)果的顯示軌跡線上出現(xiàn)許多毛刺和抖動，這些抖動會影響被測件性能的精確讀值。同樣，如果接收機(jī)的噪聲電平低，則測量的重復(fù)性就好。所以在網(wǎng)分測試過程中，可以通過減小網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)帶寬的方法來降低顯示軌跡的噪聲電平網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量動態(tài)范圍決定59網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度接收機(jī)靈敏度越高，網(wǎng)分測試精度就越高。上圖反映網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)性能對測試精度影響的規(guī)律。做表橫軸是網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)中接受信號與干擾噪聲信號的幅度比值，縱軸為網(wǎng)分幅度測試精度和相位測試精度。從關(guān)系曲線來看，接收機(jī)內(nèi)部干擾噪聲越小，其工作動態(tài)范圍越大，則測試誤差越小。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度接收機(jī)靈敏度越高，網(wǎng)分測試精60網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度接收機(jī)靈敏度越高，網(wǎng)分測試精度就越高。上圖反映網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)性能對測試精度影響的規(guī)律。坐標(biāo)橫軸是網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)中接受信號與干擾噪聲信號的幅度比值，縱軸為網(wǎng)分幅度測試精度和相位測試精度。從關(guān)系曲線來看，接收機(jī)內(nèi)部干擾噪聲越小，其工作動態(tài)范圍越大，則測試誤差越小。舉例，如果測試精度要求為：被測件指標(biāo)動態(tài)范圍=80dB；幅度誤差<0.1dB；相位誤差<0.6degree，則為滿足該被測件動態(tài)范圍和測試精度要求，相應(yīng)網(wǎng)分接收機(jī)內(nèi)部噪聲信號需要比接受信號小39dB。即儀表測試動態(tài)范圍要求為>80+39=119dB。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度接收機(jī)靈敏度越高，網(wǎng)分測試精61網(wǎng)分顯示處理單元網(wǎng)絡(luò)分析儀的顯示處理部分完成對測試結(jié)果的處理并按照需要的方式顯示測試結(jié)果。網(wǎng)分顯示處理單元網(wǎng)絡(luò)分析儀的顯示處理部分完成對測試結(jié)果的處理62網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差及校準(zhǔn)由于不可能存在沒有任何誤差的理想硬件器件，網(wǎng)絡(luò)分析儀在測試被測件會存在測試誤差。本章內(nèi)容重點介紹網(wǎng)絡(luò)分析儀測試過程中存在的誤差及消除誤差的方法。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差及校準(zhǔn)由于不可能存在沒有任何誤差的63網(wǎng)絡(luò)分析儀測量誤差網(wǎng)絡(luò)分析儀測量誤差64網(wǎng)絡(luò)分析儀測量誤差網(wǎng)絡(luò)分析儀測試過程中的誤差主要有三類：系統(tǒng)誤差；隨機(jī)誤差；漂移誤差。系統(tǒng)誤差是網(wǎng)分內(nèi)部測試裝置的不理想引起的。是可以預(yù)知和可重復(fù)出現(xiàn)的。假設(shè)是不隨時間變化的?？梢远窟M(jìn)行描述。系統(tǒng)誤差在測試過程中可通過校準(zhǔn)消除，系統(tǒng)誤差一般包括頻響誤差、方向性誤差、失配誤差隨機(jī)誤差與噪聲、機(jī)械特性有關(guān)。以隨機(jī)的形式存在，會隨時間變化，不能通過校準(zhǔn)消除。隨機(jī)誤差的主要來源為：儀表內(nèi)部噪聲（如激勵源相位噪聲、采樣噪聲、中頻接收機(jī)本底噪聲等）。儀表的開關(guān)動作重復(fù)及連接器重復(fù)也是隨機(jī)誤差。漂移誤差是儀表在校準(zhǔn)后測試裝置性能漂移。漂移誤差主要由于溫度變化引起，可以通過再次校準(zhǔn)消除。當(dāng)然，校準(zhǔn)后保持穩(wěn)定的時間長短，取決于測試環(huán)境中網(wǎng)分的漂移速度。網(wǎng)絡(luò)分析儀測量誤差網(wǎng)絡(luò)分析儀測試過程中的誤差主要有三類：系統(tǒng)65（反射參數(shù)）系統(tǒng)誤差分析（反射參數(shù)）系統(tǒng)誤差分析66（反射參數(shù)）系統(tǒng)誤差分析頻響誤差：網(wǎng)分在掃頻狀態(tài)下工作，頻響指標(biāo)與測試電纜與內(nèi)部測試件的一致性有關(guān)（也叫跟蹤誤差）；方向性誤差：定向耦合器有限方向性造成的誤差。方向性誤差引起的泄漏信號會疊加在真實的信號上，造成測試誤差。當(dāng)被測件端口匹配性能良好時，方向性誤差對測試影響較大端口適配誤差：主要受端口阻抗匹配影響。反射信號通過傳輸路徑返回儀器端口，儀表端口阻抗與傳輸線間會存在失配，該失配會造成信號的二次入射，相應(yīng)又形成多次反射。這項誤差屬于源失配誤差。被測件匹配性能越差，該項誤差對測試的影響越明顯。同樣，被測件輸出的傳輸信號也會由于接收端阻抗失配造成反射，該信號會通過被測件的反向傳輸而疊加到真是反射信號上。從而形成負(fù)載食譜誤差。如果被測件反向傳輸隔離度較差，，負(fù)載失配誤差的影響較大。在網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部，R、A、B接收機(jī)應(yīng)該分別反映測試的輸入、反射及傳輸信號。但這些接收機(jī)之間會存在信號串?dāng)_，對于高隔離度被測件（如：開關(guān)，隔離器、大范圍衰減器）的測試等，該項誤差影響明顯。（反射參數(shù)）系統(tǒng)誤差分析頻響誤差：網(wǎng)分在掃頻狀態(tài)下工作，頻響67反射測試誤差舉例山圖為網(wǎng)分測試濾波器的反射特性。假設(shè)被測濾波器的激勵信號電壓為1，由于方向性誤差引起的誤差信號電壓幅度應(yīng)為0.001（功率比值為40dB）。負(fù)載失配誤差造成的誤差信號電壓幅度為0.1。反射測試誤差舉例山圖為網(wǎng)分測試濾波器的反射特性。假設(shè)被測濾68反射誤差測試舉例加衰減器可以提高測試精度。反射誤差測試舉例加衰減器可以提高測試精度。69網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差模型（反射）網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差模型（反射）70網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差分析網(wǎng)絡(luò)分析儀必須通過校準(zhǔn)消除儀表的誤差后，才能正確反映被測件的真實性那指標(biāo)。網(wǎng)分校準(zhǔn)的目的是消除測試的系統(tǒng)誤差。校準(zhǔn)的思路是通過對標(biāo)準(zhǔn)件的測試，得到網(wǎng)絡(luò)分析儀的系統(tǒng)誤差項的具體數(shù)值，然后通過計算對被測件測試結(jié)果進(jìn)行修正處理，消除其中的誤差成份，最終得到被測件指標(biāo)的真實值。上圖為網(wǎng)絡(luò)分析儀反射測試時系統(tǒng)誤差的數(shù)學(xué)模型；表達(dá)式中：S11M為網(wǎng)絡(luò)分析儀的實際測試值，其中包含各項測試誤差。具體測試誤差有：ED,ERT,ES等。儀表校準(zhǔn)的目的是通過計算消除這些誤差的影響，得到真實反射性能S11A。所以校準(zhǔn)的過程首先需要確定網(wǎng)分的系統(tǒng)誤差項的具體值，根據(jù)建立的誤差模型，即ED,ERT,ES，由于要確定三項誤差，所以單端口校準(zhǔn)需要通過測試3個標(biāo)準(zhǔn)件，聯(lián)立方程組得解。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差分析網(wǎng)絡(luò)分析儀必須通過校準(zhǔn)消除儀表的誤差后71直通校準(zhǔn)誤差模型直通校準(zhǔn)誤差模型72直通校準(zhǔn)誤差測試分析直通校準(zhǔn)誤差測試分析73增強(qiáng)型校準(zhǔn)誤差測試分析增強(qiáng)型校準(zhǔn)誤差測試分析74增強(qiáng)型校準(zhǔn)誤差測試分析增強(qiáng)型校準(zhǔn)誤差測試分析75直通校準(zhǔn)對功放測試影響直通校準(zhǔn)對功放測試影響76校準(zhǔn)的基本分類校準(zhǔn)的基本分類77校準(zhǔn)的基本分類由前面的分析和介紹，網(wǎng)分的校準(zhǔn)過程就是通過測試標(biāo)準(zhǔn)件來明確系統(tǒng)誤差的過程。網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)方式主要分為頻響校準(zhǔn)和矢量校準(zhǔn)。頻響校準(zhǔn)（Response）只測試一個標(biāo)準(zhǔn)件，其中反射測試時為全反射校準(zhǔn)件，可使用短路校準(zhǔn)件（Short）或開路校準(zhǔn)件（Open）。一般使用終端短路更接近理想全反射狀態(tài)。傳輸校準(zhǔn)時使用直通校準(zhǔn)件（Through）。－－頻響校準(zhǔn)只可確定頻響誤差這一項誤差。頻響校準(zhǔn)的過程相當(dāng)于測試歸一化過程。即先將測試結(jié)果存入存儲器中得到參考線，然后用被測件測試結(jié)果與其比較。這樣可以消除參考線中系統(tǒng)誤差影響。矢量校準(zhǔn)要求網(wǎng)分具有幅度和相位的測試能力，計算誤差項的過程需要聯(lián)立方程組。矢量校準(zhǔn)要求對歌校準(zhǔn)件，從而可消除更多誤差項，保證儀表具有更高的測試精度。校準(zhǔn)的基本分類由前面的分析和介紹，網(wǎng)分的校準(zhǔn)過程就是通過測試78校準(zhǔn)的概念校準(zhǔn)的概念79雙端口校準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型雙端口校準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型80雙端口校準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型雙端口校準(zhǔn)是網(wǎng)絡(luò)分析儀最精確的的誤差校準(zhǔn)方法，可以消除網(wǎng)分全部的系統(tǒng)誤差。山圖為二端口被測件測試中誤差的模型。可以看到由于二端口器件存在正反傳輸特性，所以被測件某端口的匹配情況會對另外端口的測試精度造成影響。所以當(dāng)雙端口校準(zhǔn)后，即使網(wǎng)分只測試沒個單向指標(biāo)（如：S11）時，也要進(jìn)行正反兩個方向掃描。得到所有S參數(shù)后，通過計算得到所有誤差項的影響。即基于二端口校準(zhǔn)的誤差模型，二端口校準(zhǔn)后，某一項S參數(shù)結(jié)果的測試都需要網(wǎng)分進(jìn)行正反向雙向測試，利用另外三個S參數(shù)對測試結(jié)果進(jìn)行誤差消除運算。雙端口校準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型雙端口校準(zhǔn)是網(wǎng)絡(luò)分析儀最精確的的誤差校準(zhǔn)81雙端口校準(zhǔn)（Two-PortCal）雙端口校準(zhǔn)（Two-PortCal）82網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差項目總結(jié)Edf，方向性誤差 定向耦合器方向性不可能無窮大 Esf，源失配誤差 信號源的阻抗不可能是標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆 Erf，反射誤差 測試電纜和接頭阻抗不可能是標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆 Elf，負(fù)載失配誤差 被測件的負(fù)載阻抗不可能是標(biāo)準(zhǔn)的50歐姆 Etf，傳輸頻響 測試電纜和接頭以及內(nèi)部測試系統(tǒng)的頻響不可能是絕對平滑 Exf，隔離誤差 兩個測試端口的隔離度不可能是無窮大，系統(tǒng)內(nèi)部存在耦合通道 網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差項目總結(jié)Edf，方向性誤差 定向耦合器方向83網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差項目總結(jié)誤差項誤差相關(guān)因素誤差項數(shù)Ed（方向性誤差）激勵端口NEx（串?dāng)_誤差）激勵相應(yīng)端口組合N*(N-1)Es（源失配誤差）激勵端口NEl（負(fù)載失配誤差）激勵響應(yīng)端口組合N*(N-1)Er（反射跟蹤誤差）激勵端口NEt（傳輸跟蹤誤差）激勵響應(yīng)端口組合N*(N-1)總測試誤差項目：3N+3N*(N-1)=3N*N2-port誤差項目：3*2*2=123-port誤差項目：3*3*3=274-port誤差項目：3*4*4=48N=測試端口數(shù)網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差項目總結(jié)誤差項84校準(zhǔn)對測試結(jié)果的影響校準(zhǔn)對測試結(jié)果的影響85網(wǎng)分校準(zhǔn)方法總結(jié)測試過程中根據(jù)測試參數(shù)和測試精度要求選擇相應(yīng)校準(zhǔn)方式網(wǎng)分校準(zhǔn)方法總結(jié)測試過程中根據(jù)測試參數(shù)和測試精度要求選擇相應(yīng)86網(wǎng)絡(luò)分析儀測試要點網(wǎng)絡(luò)分析儀使用時要有良好的接地，要用地線與大地連接。網(wǎng)絡(luò)分析儀電源輸入輸入口具有去耦電路，如果其保護(hù)地沒有與大地相連，則可能在儀器保護(hù)地與大地之間感應(yīng)出高達(dá)110V的電壓。使用者在進(jìn)行測試前最好將自己所帶靜電釋放，如開機(jī)前接觸儀器外表面，在進(jìn)行器件測試時最好帶上防靜電手套或?qū)⒆约号c器件儀器的地相接觸。校準(zhǔn)要點，網(wǎng)絡(luò)分析儀預(yù)熱45分鐘后校準(zhǔn)；對于不可插入器件，精度要求不高時可采用適配器替代法校準(zhǔn)，要求精度高時應(yīng)采用適配器移去法。NodeB現(xiàn)場用的Agilent8753ES系列采用N型校準(zhǔn)件校準(zhǔn)時，菜單中的male/female是指與校準(zhǔn)件連接的器件的連接器特性。精度要求高的測試，能手動校準(zhǔn)的，盡量不要采用ECAL校準(zhǔn)。ECAL校準(zhǔn)較機(jī)械校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)分析儀測試要點網(wǎng)絡(luò)分析儀使用時要有良好的接地，要用地線與87網(wǎng)絡(luò)分析儀測試要點對系統(tǒng)中的高分辨率測量，平均是最有效的工具，尤其是識別在噪聲情況下的隔離誤差平滑是一種響應(yīng)功能，有助于數(shù)據(jù)的解釋，不影響校準(zhǔn)系數(shù)。隔離誤差校準(zhǔn)若不使用合適的平均因數(shù)，在系統(tǒng)噪聲占優(yōu)勢的系統(tǒng)中將即影響校準(zhǔn)又影響測量對于低損耗雙端口器件的反射測量和高反射雙端口器件的傳輸測量，采用雙端口校準(zhǔn)是必需的對于小信號測試，主要是要提高儀器的測試靈敏度，因為此時噪聲的影響變得很顯著。因此在校準(zhǔn)前需對網(wǎng)分的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。對于一般的情況，網(wǎng)絡(luò)分析儀減小噪聲影響的方法主要有：1.減小中頻帶寬。2.增大信號功率。3.采用平均，網(wǎng)絡(luò)分析儀的平均是一種預(yù)檢平均，即檢波前矢量平均方式，可降低檢波器檢出的噪聲。4.采用交替掃描，交替掃描方式是指在掃描期間內(nèi)只對一個采樣器進(jìn)行采樣，在下一個掃描周期內(nèi)再對另一個采樣器進(jìn)行采樣的掃描方式，最大限度的降低網(wǎng)絡(luò)分析儀的串?dāng)_，串?dāng)_是在沒有器件時測試端口之間的信號泄漏。5.利用平滑算法，網(wǎng)絡(luò)分析儀的平滑算法是利用鄰近頻點的加權(quán)平均來減小被測跡線上由于噪聲引起的起伏量。6.在設(shè)置了前面五種參數(shù)對網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行雙端口全校準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試要點對系統(tǒng)中的高分辨率測量，平均是最有效的工具88網(wǎng)絡(luò)分析儀測試要點網(wǎng)絡(luò)分析儀提高測量速度在可接收的本底噪聲的情況下采用最寬的中頻帶寬選擇較小的頻率范圍，因為分析儀的信號源頻率是分段實現(xiàn)的，減小頻率范圍可減少頻段轉(zhuǎn)換選用最少的頻率點數(shù)在精度允許的條件下，盡量少用平均方法，可以對照要達(dá)到相同的精度的情況下，采用平均和減小中頻帶寬所需要的時間來決定選用其中的哪種方法根據(jù)精度要求選用掃描速度最快的校準(zhǔn)方式，系統(tǒng)默認(rèn)的無修正測量、響應(yīng)校準(zhǔn)和單端口校準(zhǔn)的測量速度幾乎相同，而它們至少比全雙端口校準(zhǔn)時的測量速度快一倍采用最快的掃描方式，網(wǎng)絡(luò)分析儀默認(rèn)的掃描方式是斷續(xù)掃描，即在每個頻率點上在采樣器間交替采樣關(guān)閉不必要的諸如標(biāo)記、平滑、界限測試和不需要的參數(shù)等。標(biāo)記由標(biāo)記電路產(chǎn)生，平滑需要對一段頻點的數(shù)據(jù)緩儲并作加權(quán)運算，界限測試需讀取界限數(shù)據(jù)并比較所測試數(shù)據(jù)是否超出界限，這些都是對系統(tǒng)資源和時間的占用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試要點89演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！90網(wǎng)絡(luò)分析儀交流培訓(xùn)教材NetworkAnalyzerBasics網(wǎng)絡(luò)分析儀交流培訓(xùn)教材91教材培訓(xùn)大綱本培訓(xùn)教材包括兩步分一、網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)分析儀組成基本原理及校準(zhǔn)誤差分析教材培訓(xùn)大綱本培訓(xùn)教材包92網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基礎(chǔ)知識什么是網(wǎng)絡(luò)分析儀？任意一個微波元器件或微波電路、部件、整機(jī)都可以等效成一個網(wǎng)絡(luò)，可用散射參數(shù)即S參數(shù)來表征微波網(wǎng)絡(luò)的特性，等效網(wǎng)絡(luò)的插損、衰減、隔離度、方向性、相移、群時延、駐波比、反射系數(shù)等參數(shù)均可由S參數(shù)導(dǎo)出，用于測量網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)的儀器稱為網(wǎng)絡(luò)分析儀網(wǎng)絡(luò)分析儀主要研究被測件傳輸/反射特性與工作頻率的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)分析儀測試的對象是各種元器件及器件組成的系統(tǒng)，要掌握網(wǎng)絡(luò)分析儀，需首先正確理解關(guān)于器件（系統(tǒng)）相關(guān)的性能指標(biāo)，明確各項指標(biāo)具體要求、定義及對系統(tǒng)的影響。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基礎(chǔ)知識什么是網(wǎng)絡(luò)分析儀？93網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基礎(chǔ)知識S參數(shù)起源于傳輸線理論，在射頻/微波網(wǎng)絡(luò)的分析和設(shè)計中得到廣泛應(yīng)用。高頻情況下，網(wǎng)絡(luò)的端口電壓、電流不能精確測量，失去了意義；而只能在端口上使用(沿傳輸線傳播的)入射波(incidentwave)、反射波(reflectedwave)和傳輸波(transmittedwave)作為網(wǎng)絡(luò)端口變量。由于傳輸媒介的不均勻性，電磁波的傳播很難暢通無阻，很容易形成散射。比如，光就經(jīng)常以散射的方式傳播。S參數(shù)即散射參數(shù)（ScatteringParameter）。高頻網(wǎng)絡(luò)分析所關(guān)心的(即其研究對象)是電磁能量的傳輸情況，即功率傳輸；以網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)和傳輸系數(shù)為分析基礎(chǔ)。而S參數(shù)正是網(wǎng)絡(luò)的功率匹配特性的量度一個電子系統(tǒng)由各種元件組成，對每個元件及整個系統(tǒng)都有功能和相應(yīng)指標(biāo)的要求。例如：濾波器的帶通帶寬、帶外抑制；放大器的增益、輸出功率、平坦度；耦合器的耦合度、方向性、隔離度等。測試人員需要對每個部件進(jìn)行規(guī)劃和測試，才能保證整個系統(tǒng)穩(wěn)定、正常的工作。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基礎(chǔ)知識S參數(shù)起源于傳輸線理論，在射頻/微波網(wǎng)94網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基本概念傳輸線基礎(chǔ)反射特性史密斯圓圖傳輸特性S參數(shù)1dB壓縮點AM/PM轉(zhuǎn)換指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析儀測試基本概念傳輸線基礎(chǔ)95射頻信號在器件中的傳播射頻信號在器件中的傳播96射頻信號在器件中的傳播通過說明光在透鏡中的傳播過程可以幫助我們理解射頻或微波信號在器件（部件、網(wǎng)絡(luò)）中的工作過程。當(dāng)射頻信號輸入到某個器件上時，會產(chǎn)生相應(yīng)的反射和傳輸。每個器件在工作狀態(tài)下，其傳輸和反射信號的大小和相位都是不同的。而反射和傳輸?shù)奶匦詻Q定器件對信號的處理作用。射頻電路的設(shè)計實際上就是定量控制器件的反射和傳輸特性射頻信號在器件中的傳播通過說明光在透鏡中的傳播過程可以幫助我97傳輸線基礎(chǔ)知識低頻傳輸線信號波長>>線長電壓/電流測試值大小與測試位置無關(guān)高頻傳輸線信號波長＝or<<線長信號包絡(luò)電壓與傳輸線位置有關(guān)傳輸線基礎(chǔ)知識低頻傳輸線98傳輸線基礎(chǔ)知識對于射頻電路，保證信號能在器件中有效的進(jìn)行功率傳輸是最大目的。低頻信號的波長遠(yuǎn)大于傳輸器件的長度，一根簡單的傳輸線對于傳輸功率就是很有用的，導(dǎo)線中的電壓和電流是不隨時空變化的常數(shù)。電流容易在傳輸線上進(jìn)行傳播，傳輸線電壓和電流的測量與測試點的位置無關(guān)高頻信號的波長等于或小于被件的尺寸，在傳輸線上不同測試點得到的電壓和電流均會不同，傳輸線上的電壓和電流隨會時間和空間的變化而變化傳輸線基礎(chǔ)知識對于射頻電路，保證信號能在器件中有效的進(jìn)行功率99傳輸線反射特性－全匹配傳輸線反射特性－全匹配100傳輸線反射特性－全匹配傳輸線終端接匹配負(fù)載，信號傳輸過程相當(dāng)于無窮長線，傳輸線上形成行波當(dāng)傳輸線終端接負(fù)載Zo,輸出負(fù)載上的信號功率最大。傳輸線上只有正向傳輸信號，沒有反射信號，信號波形為恒定包絡(luò)正弦波，傳輸效果等效為無窮長傳輸線。補充：無線長的的均勻無耗傳輸線上各點的電壓電流的最大值或有效值都是相等的；因此他們的阻值也是處處相等的。傳輸線反射特性－全匹配傳輸線終端接匹配負(fù)載，信號傳輸過程相當(dāng)101傳輸線信號反射特性－全反射傳輸線終端形成開路或短路，所有傳播信號被反射回入射端傳輸線上形成駐波傳輸線信號反射特性－全反射傳輸線終端形成開路或短路，所有傳播102傳輸線反射特性－全反射傳輸線終端開路時，開路端電流為零。端點反射信號電流與輸入信號電流幅度相等、相位相反，而反射信號電壓與輸入信號電壓同相。信號關(guān)系滿足歐姆定律。傳輸線終端短路時，開路端電壓為零。端點反射信號電壓與輸入信號電壓幅度相等、相位相反，而反射信號電流與輸入信號電流同相。信號關(guān)系滿足歐姆定律。發(fā)生全反射時，傳輸線上同時存在正向輸入信號和同功率的反射信號。這兩個信號在傳輸線上矢量疊加，形成駐波。駐波的波峰為輸入信號電壓2倍，谷值為零。傳輸線反射特性－全反射傳輸線終端開路時，開路端電流為零。端點103傳輸線信號反射特性－部分反射傳輸線信號反射特性－部分反射104傳輸線信號反射特性－部分反射傳輸線終端接其它負(fù)載時，部分傳播信號被反射回入射端，傳輸線上形成行駐波在山圖中，傳輸線終端接25歐姆電阻時，輸入信號的一部分被反射。反射信號和輸入信號進(jìn)行矢量疊加從而引起波形包絡(luò)起伏變化。傳輸線信號反射特性－部分反射傳輸線終端接其它負(fù)載時，部分傳播105反射特性—傳輸效率反射特性—傳輸效率106反射特性－功率傳輸效率當(dāng)阻抗不匹配時，就會產(chǎn)生反射信號，也就是說：造成器件（系統(tǒng)）端口反射的根本原因時阻抗不匹配，研究器件（系統(tǒng)）的反射特性與研究器件的端口阻抗等效。當(dāng)復(fù)雜中由級聯(lián)電路組成，第2級電路的輸入阻抗是第一級電路的負(fù)載，在阻抗?jié)M足共軛匹配條件時，負(fù)載上得到最大功率傳輸反射特性－功率傳輸效率當(dāng)阻抗不匹配時，就會產(chǎn)生反射信號，也就107傳輸線特性阻抗Zo傳輸線特性阻抗Zo108傳輸線特性阻抗Zo說明，對于所有形式的傳輸線，如：同軸電纜；波導(dǎo)；雙絞線；耦合線等。其特性阻抗反映信號電壓與信號電流的關(guān)系。特性阻抗只與傳輸線物理參數(shù)有關(guān)，如“同軸線內(nèi)導(dǎo)體外徑；外導(dǎo)體內(nèi)徑；介質(zhì)介電常數(shù)，而和工作頻率及傳輸線長度無關(guān)。對于低功率場合，如：cableTV，系統(tǒng)要求有很小的傳輸損耗，系統(tǒng)特性阻抗規(guī)定為75歐姆，但對于其它射頻微波系統(tǒng)，考慮功率容量和傳輸損耗的折衷，特性阻抗規(guī)定為50歐姆。傳輸線特性阻抗Zo說明，對于所有形式的傳輸線，如：同軸電纜；109反射特性參數(shù)定義反射特性參數(shù)定義110反射特性的參數(shù)定義反射系數(shù)是反射電壓與入射信號電壓的比值，反射系數(shù)為矢量，包含幅度和相位信息，分別反映反射信號與如射信號的幅度比值和相位值。造成反射的根本原因是阻抗不匹配，通過上述反射系數(shù)的計算公式可以得到。回波損耗是反射信號與輸入信號的功率比值，為標(biāo)量。駐波比是通過傳輸線上信號包絡(luò)起伏大小來定義，當(dāng)全匹配時，傳輸線上只有輸入信號，包絡(luò)恒定，駐波比VSWR=1反射特性的參數(shù)定義反射系數(shù)是反射電壓與入射信號電壓的比值，反111史密斯圓圖史密斯圓圖112史密斯圓圖SmithChart圓圖反映阻抗Z與反射特性的對應(yīng)關(guān)系，所以圓圖應(yīng)定量反映阻抗特性和反射特性。SmithChart圓圖就是反射系數(shù)和阻抗指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系的形象反映。對于確定的阻抗值Z=r+jx，在圓圖上有確定的某點位置與之對應(yīng)，r值對應(yīng)相應(yīng)大小的等電阻圓(中心座標(biāo)（r/r+1，0），半徑r/r+1)，x對應(yīng)等電抗圓(中心坐標(biāo)（1，1/x），半徑1/x)。等電阻圓和等電抗圓的交點即為Z。該點半徑為阻抗Z對應(yīng)的反射系數(shù)的模值，夾角為反射系數(shù)相位。史密斯圓圖SmithChart圓圖反映阻抗Z與反射特性的對113傳輸特性傳輸特性114傳輸特性與反射參數(shù)的定義相似，可得到傳輸參數(shù)。傳輸特性為器件輸出信號和輸入信號的比值。傳輸系數(shù)為信號電壓比值，包含幅度信息和相位信息，為矢量。對于功率比值，根據(jù)器件是對輸入信號進(jìn)行放大還是衰減，功率比值定義為：增益和插損。傳輸特性與反射參數(shù)的定義相似，可得到傳輸參數(shù)。傳輸特性為器件115線性器件與非線性器件線性器件與非線性器件116線性器件與非線性器件具有線性傳輸特性的系統(tǒng)對于輸入信號只產(chǎn)生幅度和相位的變化，而不會產(chǎn)生新的頻率成分。非線性系統(tǒng)會對入射信號的頻率進(jìn)行搬移，或產(chǎn)生新的頻率成分，如諧波和交調(diào)在對輸入信號進(jìn)行處理的過程中，許多器件具有線性和非線性，不同特性的傳輸特性當(dāng)然對輸出信號有不同的影響。即線性系統(tǒng)可能會表現(xiàn)出非線性，如進(jìn)入飽和區(qū)的放大器。這種情況對于無源器件（如電纜、濾波器）和有源器件（放大器）都是存在的。線性器件與非線性器件具有線性傳輸特性的系統(tǒng)對于輸入信號只產(chǎn)生117滿足波形不失真線性系統(tǒng)的條件滿足波形不失真線性系統(tǒng)的條件118滿足波形不失真線性系統(tǒng)的條件當(dāng)某個電路或系統(tǒng)用于傳輸信號時，傳輸信道電路應(yīng)保證對輸入信號不產(chǎn)生波形變化的失真。非線性系統(tǒng)會產(chǎn)生新的頻率成分，肯定會引起輸出信號波形變化。要滿足波形在傳輸過程中不失真，則器件傳輸特性需要滿足以下條件：1、幅度/頻率特性在工作頻率范圍內(nèi)要保持恒定；2、相位/頻率特性在工作頻率范圍內(nèi)保持線性。以上兩個條件為保證信號的無失真?zhèn)鬏斎币徊豢扇鬡in＝f（t），則Vout＝af（t-t0）滿足波形不失真線性系統(tǒng)的條件當(dāng)某個電路或系統(tǒng)用于傳輸信號時，119幅度－頻率特性對傳輸信號的影響幅度－頻率特性對傳輸信號的影響120幅度－頻率特性對傳輸信號的影響上面的例子可以反映幅度/頻率特性對傳輸信號的影響例中，線性網(wǎng)絡(luò)的輸入激勵信號為類似方波波形，該信號在頻域上包含三個頻率成分：基波、二次諧波、三次諧波。該信號通過線性網(wǎng)絡(luò)時，線性網(wǎng)絡(luò)具有的幅度/頻率特性對基波和三次諧波衰減最大，使輸出信號頻譜發(fā)生變化，相應(yīng)時域波形從方波變?yōu)轭愃频恼也ㄐ嗡詫Ψ糯笃鳌V波器等器件在工作頻帶范圍內(nèi)幅/頻抖動要嚴(yán)格要求幅度－頻率特性對傳輸信號的影響上面的例子可以反映幅度/頻率特121相位－頻率特性對傳輸信號的影響在器件（系統(tǒng)）實際工作過程中，傳輸?shù)男盘柖际钦加幸欢l率帶寬的的調(diào)制信號，如果器件（系統(tǒng)）的相位/頻率特性不線性就會使調(diào)制信號發(fā)生變化，造成信號失真。相位－頻率特性對傳輸信號的影響在器件（系統(tǒng)）實際工作過程中，122系統(tǒng)相位特性的描述解決相頻特性線性指標(biāo)測試問題有兩種方法：方法1、使用網(wǎng)絡(luò)分析儀電延遲功能抵消掉被被測件相/頻特性中線性部分（固定時間差），通過對剩余非線性部分進(jìn)行定量測試。方法2、群時延測量法。系統(tǒng)相位特性的描述解決相頻特性線性指標(biāo)測試問題有兩種方法：方123群時延GROUPDLAY群時延GROUPDLAY124群時延GROUPDLAY群時延是定量反映被測件相位失真的指標(biāo)，群時延是信號在通過被測件的傳輸時間與工作頻率關(guān)系的測量。被測件的相位特性為理想線性時，群時延為固定直線。對群時延的測量應(yīng)當(dāng)關(guān)心兩個讀值：1、群時延平均值：該值反映信號在被測件中的平均傳輸延時；2、群時延抖動：反映被測件的相位非線性。群時延的測量是通過對相位/頻率特性進(jìn)行數(shù)學(xué)微分得到，微分過程中定義的計算區(qū)間稱為孔徑（aperture）孔徑設(shè)置為窄時，測試分辨率高，但容易受系統(tǒng)中噪聲的影響，測試的重復(fù)性差。孔徑設(shè)置為寬時，微分運算對孔徑范圍內(nèi)相位非線性變化具有平均作用，測試分辨率變差，但測試重復(fù)性好，可以消除系統(tǒng)噪聲的隨機(jī)影響。基于以上原因，在群時延測試時，要根據(jù)測試要求設(shè)置孔徑的設(shè)置?？讖降脑O(shè)置是在測試精度和分辨率間的折衷。注明：這里的孔徑設(shè)置即為網(wǎng)絡(luò)分析儀中的平滑設(shè)置。群時延GROUPDLAY群時延是定量反映被測件相位失真的指125群時延的測量過程通過群時延指標(biāo)反映器件相位特性：通過電延遲補償?shù)玫降谋粶y件非線性相位誤差和群時延兩項指標(biāo)都可以定量反映被測件的相位非線性；群時延指標(biāo)更改精確反映相位非線性。下面的例子表明：相位波動峰－峰值相同的被測件產(chǎn)生的群時延可能有明顯不同。下面右圖中被測件群時延抖動較大，會引起更大的信號失真。群時延的測量過程通過群時延指標(biāo)反映器件相位特性：通過電延遲補126被測件的非線性失真線性網(wǎng)絡(luò)和非線性網(wǎng)絡(luò)都可以造成信號波形失真。如上圖對于線性的放大電路，當(dāng)輸入信號功率過大，使放大器處于非線性的飽和區(qū)時，輸出信號被限幅，在頻率譜上出現(xiàn)新的諧波成份。所以一個器件（系統(tǒng)）的工作特性與其輸入信號幅度有直接關(guān)系，即使是無源器件也是一樣。被測件的非線性失真線性網(wǎng)絡(luò)和非線性網(wǎng)絡(luò)都可以造成信號波形失真127被測件功率動態(tài)范圍－輸入1dB壓縮點

被測件功率動態(tài)范圍－輸入1dB壓縮點128被測件的功率動態(tài)范圍－1dB壓縮點當(dāng)放大器工作在線性區(qū)時，增益為常數(shù)并與輸入信號功率無關(guān)，通常把這個區(qū)域的增益稱為“小信號增益”。當(dāng)輸入信號功率增加到一定值時，放大器增益下降，也就是放大器出現(xiàn)壓縮。舉例，如果現(xiàn)在輸入是CW正弦波形，則放大器的輸出不再是正弦波形，信號的一部分以諧波形式出現(xiàn)，而不只有基波頻率成分。當(dāng)輸入信號功率進(jìn)一步增加，放大器輸出功率保持不變，放大器進(jìn)入飽和區(qū)，這時，放大器增益為零。通過輸出/輸入關(guān)系測量可以得到被測件輸入1dB壓縮點。工作中利用1dB壓縮點反映被刺君的動態(tài)功率范圍。被測件的功率動態(tài)范圍－1dB壓縮點當(dāng)放大器工作在線性區(qū)時，增129輸出1dB壓縮點輸出1dB壓縮點130被測件功率動態(tài)范圍－1dB壓縮點我們在測試時常用1dB壓縮點指標(biāo)來反映被測件的功率動態(tài)范圍。1dB壓縮點指標(biāo)通過被測件的傳輸特性得到定義。如山圖所示。隨輸入功率增加，理想線性器件S21不會發(fā)生變化，而實測器件的增益會減小。使放大器增益下降1dB的輸入功率稱為被測件的輸出1dB壓縮點。被測件功率動態(tài)范圍－1dB壓縮點我們在測試時常用1dB壓縮點131S參數(shù)的定義S參數(shù)的定義132S參數(shù)的定義雙端口被測件的S參數(shù)包含4個參數(shù)（N端口器件S參數(shù)包含N的平方個參數(shù)）。S參數(shù)的定義是基于信號電壓比值的參數(shù)，所以S參數(shù)為矢量。S參數(shù)下標(biāo)注的意義：第一個數(shù)字代表信號輸出端口，第二個數(shù)字代表信號輸入端口。如Sab：代表被測件端口b到端口a的傳輸系數(shù)。再如山圖中：若被測件輸入端為1端口，輸出端為2端口，則S11表示當(dāng)被測件輸出端接匹配負(fù)載時，輸入端的反射系數(shù)，S21表示當(dāng)被測件輸出端接匹配負(fù)載時器件端口1到端口2的傳輸系數(shù)。S參數(shù)的定義雙端口被測件的S參數(shù)包含4個參數(shù)（N端口器件S參133S參數(shù)的定義S參數(shù)的定義134S參數(shù)的定義S參數(shù)可全面直觀表示被測件（系統(tǒng)）的性能指標(biāo)對于20dB衰減器，20dB為對數(shù)功率表示，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)線性電壓表示為：0.1，若輸入端駐波比為1.2，轉(zhuǎn)換為反射系數(shù)為0.09。S參數(shù)的定義S參數(shù)可全面直觀表示被測件（系統(tǒng)）的性能指標(biāo)135網(wǎng)絡(luò)分析儀組成原理及校準(zhǔn)誤差分析

第二部分網(wǎng)絡(luò)分析儀組成原理及校準(zhǔn)誤差分析網(wǎng)絡(luò)分析儀組成原理及校準(zhǔn)誤差分析136網(wǎng)絡(luò)分析儀工作原理－組成框圖網(wǎng)絡(luò)分析儀包含以下四個部分：1、激勵信號源，提供被測件的輸入信號；2、信號分離裝置，含功分器和定向耦合器，分別完成對被測件輸入和反射信號提?。?、接收機(jī)，對被測件的反射、傳輸、輸入信號進(jìn)行測試比較；4、處理顯示單元，完成對測試結(jié)果的處理和顯示。網(wǎng)絡(luò)分析儀工作原理－組成框圖網(wǎng)絡(luò)分析儀包含以下四個部分：137網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號源提供被測件激勵信號，由于網(wǎng)絡(luò)分析儀需要測試被測件傳輸/反射特性與工作頻率和功率的關(guān)系，所以，網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)信號源需具備頻率掃描和功率掃描功能為了保證測試精度，現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)信號源采用頻率合成方法實現(xiàn)。當(dāng)掃寬設(shè)置為零時，網(wǎng)分輸出信號為點頻CW信號。網(wǎng)絡(luò)分析儀控制其輸出功率依靠ALC和衰減器兩個部分完成，ALC保證輸入信號功率的穩(wěn)定和功率掃描控制，由于ALC控制范圍有限，需衰減器完成大功率調(diào)整。網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號源提供被測件激勵信號，由于網(wǎng)絡(luò)分析儀需要測試138網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號分離裝置

網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號分離裝置139網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號分離裝置網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部功分器和定向耦合器分別完成對被測件輸入信號和反射信號的提取。定向耦合器負(fù)載分離被測件中的激勵信號和反射信號，這個功能也可由電橋完成，與定向耦合器相比，電橋可覆蓋的頻率范圍更寬，但其對測試的傳輸信號有較大損耗。當(dāng)要測試被測件某個端口反射特性時，必須將定向耦合器直接連接在該測試端口上。定向耦合器具有定向傳輸特性。當(dāng)把信號由定向耦合器輸入端接入時，耦合器有耦合輸出，此時稱為正向傳輸。定向耦合器相當(dāng)于不均分功率分配器。定向耦合器的反向傳輸特性：當(dāng)信號由耦合器輸出端接入反向工作時，耦合端沒有輸出。這是因為輸入功率被耦合器內(nèi)部的負(fù)載和主臂終端外接負(fù)載所吸收，這就是定向耦合器的單向傳輸性。網(wǎng)絡(luò)分析儀－信號分離裝置網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部功分器和定向耦合器分別140定向耦合器正向傳輸特性共和國定向耦合器正向傳輸特性共和國141定向耦合器的反向傳輸特性實際定向耦合器工作時，耦合端會有泄漏輸出，反向工作時耦合器輸出與輸入信號功率比定位為定向耦合器隔離度。定向耦合器的反向傳輸特性實際定向耦合器工作時，耦合端會有泄漏142定向耦合器指標(biāo)－方向性定向耦合器指標(biāo)－方向性143定向耦合器指標(biāo)－方向性對定向耦合器測試的重要指標(biāo)為其方向性（Directivity），方向性為定向耦合器反向工作隔離度與正向工作耦合度的差值。方向性指標(biāo)反映耦合器分離正反兩個反向信號的能力，可以視為反射測試的動態(tài)范圍。定向耦合器指標(biāo)－方向性對定向耦合器測試的重要指標(biāo)為其方向性（144定向耦合器用于被測件反射性能測試反射測試中，定向耦合器對于被測件反射信號而言是正向連接，定向耦合器耦合端輸出反映反射信號信息。定向耦合器用于被測件反射性能測試反射測試中，定向耦合器對于被145定向耦合器用于被測件放射性能測試網(wǎng)絡(luò)分析儀測試反射特性時，由于定向耦合器有限的方向性影響，耦合器耦合端會包含泄漏的輸入激勵信號，該信號會與反射信號進(jìn)行矢量疊加，造成反射指標(biāo)測試誤差。被測件匹配性能越好，定向耦合器方向性對測試影響越大。定向耦合器用于被測件放射性能測試網(wǎng)絡(luò)分析儀測試反射特性時，由146中頻接收機(jī)的特點中頻接收機(jī)的特點147中頻接收機(jī)的特點調(diào)諧接收機(jī)將輸入信號進(jìn)行下變頻后通過ADC變?yōu)閿?shù)字量后處理。這樣可以得到信號的相位和幅度信息。下變頻后中頻信號要通過帶通濾波處理。由于檢波器帶寬測試模式，這種無選頻測試會造成大測試噪聲帶寬（20G）。而調(diào)諧接收機(jī)中頻帶寬可小至10Hz,這樣可以保證接收機(jī)有很好的測試靈敏度，而且對被測件輸出信號中雜波失真成分有很好的抑制作用。調(diào)諧接收機(jī)靈敏度與其設(shè)置中頻濾波器帶寬有直接關(guān)系，中頻帶寬越窄，進(jìn)入接收機(jī)噪聲能量越少，靈敏度相應(yīng)提高。但窄帶濾波器的相應(yīng)時間較長。從而造成網(wǎng)絡(luò)分析儀測試速度下降。窄帶接收機(jī)網(wǎng)絡(luò)分析儀中頻濾波器帶寬為測試基本設(shè)置參數(shù)之一，其設(shè)置是在網(wǎng)絡(luò)分析儀測試精度和速度間的折衷。中頻接收機(jī)的特點調(diào)諧接收機(jī)將輸入信號進(jìn)行下變頻后通過ADC變148網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量動態(tài)范圍決定可測量被測件指標(biāo)指標(biāo)波動范圍，網(wǎng)分的測量動態(tài)范圍由儀表可提供的激勵信號幅度及接收機(jī)的靈敏度決定網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍=被測件輸入功率－接收機(jī)靈敏度提高網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍方法：1、提高被測件輸入功率，2、減小接收機(jī)中頻帶寬網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)性能對測試的影響還反映在測量結(jié)果的軌跡噪聲電平上。接收機(jī)最終的測量信號實際上是外輸入信號和內(nèi)部噪聲的疊加，噪聲會使測量結(jié)果的顯示軌跡線上出現(xiàn)許多毛刺和抖動，這些抖動會影響被測件性能的精確讀值。同樣，如果接收機(jī)的噪聲電平低，則測量的重復(fù)性就好。所以在網(wǎng)分測試過程中，可以通過減小網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)帶寬的方法來降低顯示軌跡的噪聲電平網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度網(wǎng)絡(luò)分析儀的測量動態(tài)范圍決定149網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度接收機(jī)靈敏度越高，網(wǎng)分測試精度就越高。上圖反映網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)性能對測試精度影響的規(guī)律。做表橫軸是網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)中接受信號與干擾噪聲信號的幅度比值，縱軸為網(wǎng)分幅度測試精度和相位測試精度。從關(guān)系曲線來看，接收機(jī)內(nèi)部干擾噪聲越小，其工作動態(tài)范圍越大，則測試誤差越小。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度接收機(jī)靈敏度越高，網(wǎng)分測試精150網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度接收機(jī)靈敏度越高，網(wǎng)分測試精度就越高。上圖反映網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)性能對測試精度影響的規(guī)律。坐標(biāo)橫軸是網(wǎng)絡(luò)分析儀接收機(jī)中接受信號與干擾噪聲信號的幅度比值，縱軸為網(wǎng)分幅度測試精度和相位測試精度。從關(guān)系曲線來看，接收機(jī)內(nèi)部干擾噪聲越小，其工作動態(tài)范圍越大，則測試誤差越小。舉例，如果測試精度要求為：被測件指標(biāo)動態(tài)范圍=80dB；幅度誤差<0.1dB；相位誤差<0.6degree，則為滿足該被測件動態(tài)范圍和測試精度要求，相應(yīng)網(wǎng)分接收機(jī)內(nèi)部噪聲信號需要比接受信號小39dB。即儀表測試動態(tài)范圍要求為>80+39=119dB。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試動態(tài)范圍和測試精度接收機(jī)靈敏度越高，網(wǎng)分測試精151網(wǎng)分顯示處理單元網(wǎng)絡(luò)分析儀的顯示處理部分完成對測試結(jié)果的處理并按照需要的方式顯示測試結(jié)果。網(wǎng)分顯示處理單元網(wǎng)絡(luò)分析儀的顯示處理部分完成對測試結(jié)果的處理152網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差及校準(zhǔn)由于不可能存在沒有任何誤差的理想硬件器件，網(wǎng)絡(luò)分析儀在測試被測件會存在測試誤差。本章內(nèi)容重點介紹網(wǎng)絡(luò)分析儀測試過程中存在的誤差及消除誤差的方法。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差及校準(zhǔn)由于不可能存在沒有任何誤差的153網(wǎng)絡(luò)分析儀測量誤差網(wǎng)絡(luò)分析儀測量誤差154網(wǎng)絡(luò)分析儀測量誤差網(wǎng)絡(luò)分析儀測試過程中的誤差主要有三類：系統(tǒng)誤差；隨機(jī)誤差；漂移誤差。系統(tǒng)誤差是網(wǎng)分內(nèi)部測試裝置的不理想引起的。是可以預(yù)知和可重復(fù)出現(xiàn)的。假設(shè)是不隨時間變化的。可以定量進(jìn)行描述。系統(tǒng)誤差在測試過程中可通過校準(zhǔn)消除，系統(tǒng)誤差一般包括頻響誤差、方向性誤差、失配誤差隨機(jī)誤差與噪聲、機(jī)械特性有關(guān)。以隨機(jī)的形式存在，會隨時間變化，不能通過校準(zhǔn)消除。隨機(jī)誤差的主要來源為：儀表內(nèi)部噪聲（如激勵源相位噪聲、采樣噪聲、中頻接收機(jī)本底噪聲等）。儀表的開關(guān)動作重復(fù)及連接器重復(fù)也是隨機(jī)誤差。漂移誤差是儀表在校準(zhǔn)后測試裝置性能漂移。漂移誤差主要由于溫度變化引起，可以通過再次校準(zhǔn)消除。當(dāng)然，校準(zhǔn)后保持穩(wěn)定的時間長短，取決于測試環(huán)境中網(wǎng)分的漂移速度。網(wǎng)絡(luò)分析儀測量誤差網(wǎng)絡(luò)分析儀測試過程中的誤差主要有三類：系統(tǒng)155（反射參數(shù)）系統(tǒng)誤差分析（反射參數(shù)）系統(tǒng)誤差分析156（反射參數(shù)）系統(tǒng)誤差分析頻響誤差：網(wǎng)分在掃頻狀態(tài)下工作，頻響指標(biāo)與測試電纜與內(nèi)部測試件的一致性有關(guān)（也叫跟蹤誤差）；方向性誤差：定向耦合器有限方向性造成的誤差。方向性誤差引起的泄漏信號會疊加在真實的信號上，造成測試誤差。當(dāng)被測件端口匹配性能良好時，方向性誤差對測試影響較大端口適配誤差：主要受端口阻抗匹配影響。反射信號通過傳輸路徑返回儀器端口，儀表端口阻抗與傳輸線間會存在失配，該失配會造成信號的二次入射，相應(yīng)又形成多次反射。這項誤差屬于源失配誤差。被測件匹配性能越差，該項誤差對測試的影響越明顯。同樣，被測件輸出的傳輸信號也會由于接收端阻抗失配造成反射，該信號會通過被測件的反向傳輸而疊加到真是反射信號上。從而形成負(fù)載食譜誤差。如果被測件反向傳輸隔離度較差，，負(fù)載失配誤差的影響較大。在網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部，R、A、B接收機(jī)應(yīng)該分別反映測試的輸入、反射及傳輸信號。但這些接收機(jī)之間會存在信號串?dāng)_，對于高隔離度被測件（如：開關(guān)，隔離器、大范圍衰減器）的測試等，該項誤差影響明顯。（反射參數(shù)）系統(tǒng)誤差分析頻響誤差：網(wǎng)分在掃頻狀態(tài)下工作，頻響157反射測試誤差舉例山圖為網(wǎng)分測試濾波器的反射特性。假設(shè)被測濾波器的激勵信號電壓為1，由于方向性誤差引起的誤差信號電壓幅度應(yīng)為0.001（功率比值為40dB）。負(fù)載失配誤差造成的誤差信號電壓幅度為0.1。反射測試誤差舉例山圖為網(wǎng)分測試濾波器的反射特性。假設(shè)被測濾158反射誤差測試舉例加衰減器可以提高測試精度。反射誤差測試舉例加衰減器可以提高測試精度。159網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差模型（反射）網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差模型（反射）160網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差分析網(wǎng)絡(luò)分析儀必須通過校準(zhǔn)消除儀表的誤差后，才能正確反映被測件的真實性那指標(biāo)。網(wǎng)分校準(zhǔn)的目的是消除測試的系統(tǒng)誤差。校準(zhǔn)的思路是通過對標(biāo)準(zhǔn)件的測試，得到網(wǎng)絡(luò)分析儀的系統(tǒng)誤差項的具體數(shù)值，然后通過計算對被測件測試結(jié)果進(jìn)行修正處理，消除其中的誤差成份，最終得到被測件指標(biāo)的真實值。上圖為網(wǎng)絡(luò)分析儀反射測試時系統(tǒng)誤差的數(shù)學(xué)模型；表達(dá)式中：S11M為網(wǎng)絡(luò)分析儀的實際測試值，其中包含各項測試誤差。具體測試誤差有：ED,ERT,ES等。儀表校準(zhǔn)的目的是通過計算消除這些誤差的影響，得到真實反射性能S11A。所以校準(zhǔn)的過程首先需要確定網(wǎng)分的系統(tǒng)誤差項的具體值，根據(jù)建立的誤差模型，即ED,ERT,ES，由于要確定三項誤差，所以單端口校準(zhǔn)需要通過測試3個標(biāo)準(zhǔn)件，聯(lián)立方程組得解。網(wǎng)絡(luò)分析儀測試誤差分析網(wǎng)絡(luò)分析儀必須通過校準(zhǔn)消除儀表的誤差后161直通校準(zhǔn)誤差模型直通校準(zhǔn)誤差模型162直通校準(zhǔn)誤差測試分析直通校準(zhǔn)誤差測試分析163增強(qiáng)型校準(zhǔn)誤差測試分析增強(qiáng)型校準(zhǔn)誤差測試分析164增強(qiáng)型校準(zhǔn)誤差測試分析增強(qiáng)型校準(zhǔn)誤差測試分析165直通校準(zhǔn)對功放測試影響直通校準(zhǔn)對功放測試影響166校準(zhǔn)的基本分類校準(zhǔn)的基本分類167校準(zhǔn)的基本分類由前面的分析和介紹，網(wǎng)分的校準(zhǔn)過程就是通過測試標(biāo)準(zhǔn)件來明確系統(tǒng)誤差的過程。網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)方式主要分為頻響校準(zhǔn)和矢量校準(zhǔn)。頻響校準(zhǔn)（Response）只測試一個標(biāo)準(zhǔn)件，其中反射測試時為全反射校準(zhǔn)件，可使用短路校準(zhǔn)件（Short）或開路校準(zhǔn)件（Open）。一般使用終端短路更接近理想全反射狀態(tài)。傳輸校準(zhǔn)時使用直通校準(zhǔn)件（Through）。－－頻響校