線性系統(tǒng)頻率特性測量和網絡分析

關于線性系統(tǒng)頻率特性測量和網絡分析10.1線性系統(tǒng)頻率特性測量10.1.1幅頻特性測量10.1.2掃頻測量與掃頻源10.1.3相頻特性測量第2頁,共88頁，2024年2月25日，星期天引言什么是線性系統(tǒng)的頻率特性？線性網絡正弦信號穩(wěn)態(tài)響應H(jω)：頻率響應或頻率特性幅度|H(jω)|：幅頻特性相位φ(ω)：相頻特性頻域中的兩個基本測量問題信號的頻譜分析：可由頻譜分析儀完成線性系統(tǒng)頻率特性的測量：可由網絡分析儀完成第3頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.1.1幅頻特性測量點頻測量法——線性系統(tǒng)頻率特性的經典測量法

每次只能將加到被測線性系統(tǒng)的信號源的頻率調節(jié)到某一個頻點。依次設置調諧到各指定頻點上，分別測出各點處的參數(shù)，再將各點數(shù)據連成完整的曲線，從而得到頻率特性測量結果。所得頻率特性是靜態(tài)的，無法反映信號的連續(xù)變化；測量頻點的選擇對測量結果有很大影響，特別對某些特性曲線的銳變部分以及失常點，可能會因頻點選擇不當或不足而漏掉這些測量結果。第4頁,共88頁，2024年2月25日，星期天幅頻特性掃頻測量法

頻率源的輸出能夠在測量所需的范圍內連續(xù)掃描，因此可以連續(xù)測出各頻率點上的頻率特性結果并立即顯示特性曲線。優(yōu)點：掃頻信號的頻率連續(xù)變化，掃頻測量所得的頻率特性是動態(tài)頻率特性，也不會漏掉細節(jié)。不足：如果輸入的掃頻信號頻率變化速度快于系統(tǒng)輸出響應時間，則頻率的響應幅度會出現(xiàn)不足，掃頻測量所得幅度小于點頻測量的幅度；電路中LC元件的惰性會使幅度峰值有所偏差，因此會產生頻率偏離。第5頁,共88頁，2024年2月25日，星期天兩種幅頻特性測量法的比較掃頻測量所得的動態(tài)特性曲線峰值低于點頻測量所得的靜態(tài)特性曲線。掃頻速度越快，下降越多；動態(tài)特性曲線峰值出現(xiàn)的水平位置（頻率）相對于靜態(tài)特性曲線有所偏離，并向頻率變化的方向移動。掃頻速度越快，偏離越大；第6頁,共88頁，2024年2月25日，星期天當靜態(tài)特性曲線對稱時，隨著掃頻速度加快，動態(tài)特性曲線明顯出現(xiàn)不對稱，并向頻率變化的方向一側傾斜；動態(tài)特性曲線較平緩，其3dB帶寬大于靜態(tài)特性曲線的3dB帶寬；小結：測量系統(tǒng)動態(tài)特性，必須用掃頻法；為了得到靜態(tài)特性，必須選擇極慢的掃頻速度以得到近似的靜態(tài)特性曲線，或采用點頻法。兩種幅頻特性測量法的比較（續(xù)）第7頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.1.2掃頻測量與掃頻源基本工作原理掃頻源的主要特性獲得掃頻信號的方法頻率標記寬頻段掃頻方法第8頁,共88頁，2024年2月25日，星期天掃頻源的基本工作原理

能產生掃頻輸出信號的頻率源稱為掃頻信號發(fā)生器或掃頻信號源，簡稱掃頻源。它既可作為獨立的測量用信號發(fā)生器，又可作為頻率特性測量類儀器的前端。第9頁,共88頁，2024年2月25日，星期天

典型的掃頻源應具備下列三方面功能：產生掃頻信號（通常是等幅正弦波）；產生同步輸出的掃描信號，可以是三角波、正弦波或鋸齒波等；產生同步輸出的頻率標志，可以是等頻率間隔的通用頻標、專用于某項測試的專用頻標及活動頻標。掃頻源的基本工作原理（續(xù)）第10頁,共88頁，2024年2月25日，星期天掃頻源的主要特性

對掃頻源通常的技術要求：在預定頻帶內有足夠大的輸出功率，且幅度穩(wěn)定，以獲得最大的動態(tài)范圍；調頻線性好，并有經過校正的頻率標記，以便確定頻帶寬度和點頻輸出；為使測量誤差最小，掃頻信號中的寄生振蕩和諧波均應很??；掃頻源輸出的中心頻率穩(wěn)定，并可以任意調節(jié)；頻率偏移的范圍越寬越好，并可以任意調節(jié)。第11頁,共88頁，2024年2月25日，星期天

有效掃頻寬度掃頻線性輸出振幅平穩(wěn)性掃頻源的主要特性（續(xù)）f0：掃頻輸出中心頻率f1：掃頻起點；f2：掃頻終點k0：壓控特性f-V曲線的斜率A1：寄生調幅最大幅度A2：寄生調幅最小幅度第12頁,共88頁，2024年2月25日，星期天獲得掃頻信號的方法變容二極管電調掃頻

常見于射頻至微波段。實現(xiàn)簡單、輸出功率適中、掃頻速度較快；掃頻寬度小，在寬帶掃頻時線性差，需額外進行掃頻線性補償。YIG（釔鐵石榴石鐵氧體）電調掃頻常用于產生GHz以上頻段的信號，利用下變頻可實現(xiàn)寬帶掃頻?？筛采w高達10倍頻程的頻率范圍，掃頻線性好、損耗低、穩(wěn)定性好。合成掃頻源實際上是一種自動跳頻的連續(xù)波工作方式，頻率不完全連續(xù)變化，輸出頻率準確。第13頁,共88頁，2024年2月25日，星期天頻率標記

頻率標記是掃頻測量中的頻率定度。產生頻標的基本方法是差頻法，利用差頻方式可產生一個或多個頻標，頻標的數(shù)目取決于和掃頻信號混頻的基準頻率的成分。所用的頻率基準的頻率穩(wěn)定度和準確度較高頻標幅度應基本一致、顯示整齊不包含雜頻和泄漏進來的掃頻信號多種頻標形式以滿足不同的顯示和測量需要電路時延盡可能小以減小頻率定度誤差第14頁,共88頁，2024年2月25日，星期天頻率標記（續(xù)）菱形頻標利用差頻法得到，適用于測量高頻段的頻率特性。對作為基準頻率進行限幅、整形和微分，形成含有很多諧波成分的尖脈沖，再和掃頻信號混頻。脈沖頻標由菱形頻標變換而來的。將菱形頻標送去觸發(fā)單穩(wěn)電路并產生輸出，整形后形成極窄的矩形脈沖頻標，也叫針形頻標。寬度較菱形頻標窄，在測量低頻電路時分辨力更高。線形頻標狀如一條條極細的垂直亮線，是光柵增輝式顯示器特有的頻標形式。第15頁,共88頁，2024年2月25日，星期天寬頻段掃頻方法差頻式寬頻段掃頻

定頻振蕩器掃頻本振低通濾波寬帶放大寬帶輸出

將固定頻率的振蕩器與作為本振信號的掃頻振蕩源在混頻器上取差頻。只要使定頻振蕩器的輸出電平遠小于掃頻本振的電平，則差頻信號的幅度便由定頻振蕩器的幅度決定，掃頻過程中差頻幅度可基本保持不變。第16頁,共88頁，2024年2月25日，星期天寬頻段掃頻方法（續(xù)1）全基波多頻段聯(lián)合式掃頻

第17頁,共88頁，2024年2月25日，星期天全基波多頻段聯(lián)合式掃頻

將頻段相銜接的幾個單頻段基波掃頻振蕩器組件封裝起來，用邏輯電路控制微波開關，因此可以任意選用某個頻段的振蕩器輸出，也可使幾個振蕩器依次產生連續(xù)的輸出頻率，實現(xiàn)寬頻帶掃頻。

在上圖所示的寬頻帶掃頻方案中，多個輸出頻率相接的YIG調諧基波掃頻源結合在一起，由控制信號通過PIN開關進行選擇、組合，按需提供單頻段或多頻段聯(lián)合的掃頻輸出。兩個定向耦合器與兩個檢波器的組合用于對高、低頻段穩(wěn)幅信號取樣。第18頁,共88頁，2024年2月25日，星期天寬頻段掃頻方法（續(xù)2）多倍頻程寬帶掃頻以較寬頻帶的基波掃頻振蕩器為基礎，除了直接輸出這個低頻段信號外，還可將它加到可選倍率n的倍頻器中以產生若干個較高頻段?；ɑ芈放c倍頻器是同時調諧的。這種倍頻式（諧波式）寬帶掃頻源較全基波式構造簡單，但在高頻段輸出時可能夾雜來自低頻段的部分諧波頻率寄生信號；另外，倍頻之后的信號寄生調頻及噪聲也隨之倍增。第19頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.1.3相頻特性測量

測量線性系統(tǒng)的相頻特性時，常以被測電路輸入端的信號作為參考信號，輸出端信號作為被測信號，所測的輸入/輸出相位差就是電路的相頻特性點。相位測量同樣可采用點頻或掃頻法以獲得相頻特性曲線：掃頻法所得的相頻特性主要是被測網絡的相位和時延特性的動態(tài)測量；本節(jié)主要討論對單頻點上的網絡時延特性和相位差進行點頻測量，以及用于點頻測量的相頻特性測量儀器，常見的有如低頻段的模擬式相位計、數(shù)字式相位計，高頻段的矢量電壓表等。第20頁,共88頁，2024年2月25日，星期天雙穩(wěn)型鑒相器

也稱雙穩(wěn)型鑒相器，是模擬式相位計。采用“過零時間法”實現(xiàn)相位差測量，即測量兩個同頻信號波形的同向過零點之間的時間間隔并與被測信號周期相比，從而得到相位差值。第21頁,共88頁，2024年2月25日，星期天數(shù)字式相位計

有兩種：相位-時間變換型將兩個信號的相位差轉換成時間差，再用計數(shù)器測量該時間間隔；相位-電壓變換型將相位差轉換成相應的電壓值，然后用數(shù)字電壓表完成測量。瞬時值型數(shù)字相位計屬于相位-時間變換型。由于被測信號在傳輸過程中的干擾會直接影響計數(shù)門的開啟和關閉時間，因此瞬時值型相位計的測量結果較不穩(wěn)定?？梢圆捎枚啻螠y量求平均的辦法以提高測量精度。第22頁,共88頁，2024年2月25日，星期天瞬時值型數(shù)字相位計

u1作為參考的信號在通道1中，用作計數(shù)門的啟動信號。u1、u2間的相位差首先被處理成兩個過零脈沖的時間間隔ΔT，其中由u1產生的過零脈沖啟動主計數(shù)門，由u2產生的過零脈沖負責關閉計數(shù)門。

若計數(shù)門的計數(shù)值為N，則相位差的計算式為:第23頁,共88頁，2024年2月25日，星期天矢量電壓表

矢量電壓表是一種能同時測量信號幅度和相位的測量儀器，本質上屬于矢量網絡分析儀。第24頁,共88頁，2024年2月25日，星期天矢量電壓表（續(xù)）

矢量電壓表較多采用的相頻特性測量方法是脈沖觸發(fā)式。上圖是一種寬頻帶雙通道矢量電壓表，其相位差測量范圍為-180o~+180o。高頻信號u1、u2分別加到兩個取樣頭變換為固定的中頻信號，同時保持了高頻輸入原有的波形、幅度及信號間的相位關系。取樣后的中頻信號經過帶通濾波器進行電壓幅度測量，同時被整形為方波，然后進入雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)型相位計中實現(xiàn)相位測量。固定的中頻信號單獨輸出還可用于調幅度及波形失真等參數(shù)的測量。第25頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2網絡分析儀10.2.1網絡分析的基本概念10.2.2網絡分析系統(tǒng)10.2.3反射參數(shù)測量10.2.4傳輸參數(shù)測量10.2.5S參數(shù)的全面測量及誤差修正第26頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.1網絡分析的基本概念網絡——對實際物理電路和元件進行的數(shù)學抽象，主要研究外部特性。頻譜測量表征電路單元的信號特性，而網絡測量表征電路單元組成的系統(tǒng)特性。網絡分析——在感興趣的頻率范圍內，通過線性激勵-響應測試確定元件的幅頻特性和相頻特性的過程。網絡分析儀——通過正弦掃頻測量獲得線性網絡的傳遞函數(shù)以及阻抗函數(shù)的儀器。第27頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.1網絡分析的基本概念低頻波長>>路徑長度沿路徑傳播的電流很容易達到高效功率傳輸?shù)哪康碾妷汉碗娏鞯闹挡灰蕾囉谠诼窂缴系奈恢脗鬏斁€的概念第28頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.1網絡分析的基本概念在射頻或者微波段：波長?

或者<<傳輸線的長度特性阻抗(Zo)匹配對于低反射和最大的功率傳輸意義重大測量所得電壓的數(shù)值依賴于測量位置在傳輸線上的位置第29頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.1網絡分析的基本概念Zo確定了電壓和電流之間的關系Zo取決于物理結構和介質參數(shù)Zo通常是一個特定的實數(shù)值(e.g.50or75ohms)第30頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.1網絡分析的基本概念當RL=RS時，獲得最大的功率傳輸當為復數(shù)阻抗時，獲得最大功率傳輸?shù)臈l件是ZL=ZS*時。第31頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.1網絡分析的基本概念傳輸線負載阻抗為Z0時（Z0為傳輸線的特征阻抗）：ZS=Z0第32頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.1網絡分析的基本概念當傳輸線終端為短路或者開路情況時：對于反射波，當短路時有180度的相移，對于開路有0度的相移第33頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.1網絡分析的基本概念當傳輸線終端為25歐姆時：駐波沒有過零點第34頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.1網絡分析的基本概念網絡分析概述微波網絡S參數(shù)S參數(shù)的流圖表示及計算第35頁,共88頁，2024年2月25日，星期天網絡分析概述線性網絡與非線性網絡線性網絡（系統(tǒng)）：僅改變輸入信號的幅度和（或）相位，不會產生新的頻率信號；非線性網絡（系統(tǒng)）：改變輸入信號的頻率，或產生其他頻率成分。網絡分析總是假定被分析網絡是線性的，因而可以基于正弦掃頻法進行頻率特性的定量分析。非線性網絡通常使用頻譜儀進行測量。第36頁,共88頁，2024年2月25日，星期天網絡分析概述（續(xù)）線性系統(tǒng)特點:系統(tǒng)的輸入和輸出頻率相同（不會有額外的頻率成分產生）輸出頻率僅僅有幅度和相位上的變化非線性系統(tǒng)特點:輸出頻率有可能產生頻譜搬移系統(tǒng)的輸出頻率有新的頻率成分產生第37頁,共88頁，2024年2月25日，星期天網絡分析概述（續(xù)）第38頁,共88頁，2024年2月25日，星期天網絡分析概述（續(xù)）第39頁,共88頁，2024年2月25日，星期天網絡分析概述（續(xù)）第40頁,共88頁，2024年2月25日，星期天網絡分析概述（續(xù)）第41頁,共88頁，2024年2月25日，星期天網絡分析概述（續(xù)）網絡分析參數(shù)標量反射參數(shù)：標量傳輸參數(shù)：矢量反射參數(shù)：矢量網絡參數(shù)：矢量相位：品質因數(shù)Q第42頁,共88頁，2024年2月25日，星期天微波網絡S參數(shù)

微波網絡常用散射參數(shù)（S參數(shù)）表示。任何網絡都可用多個S參數(shù)表征其端口特性，對n端口網絡需要n2個S參數(shù)。S11、S21、S12、S22：表示雙端口網絡的四個S參數(shù)，即散射參量。第43頁,共88頁，2024年2月25日，星期天微波網絡S參數(shù)（續(xù)）散射方程

S參數(shù)的物理意義b1、b2:端口1、2上的所有出射波a1、a2:端口1、2上的入射波S11:端口2匹配時端口1的反射系數(shù)S21:端口2匹配時的正向傳輸系數(shù)S22:端口1匹配時端口2的反射系數(shù)S12:端口1匹配時的反向傳輸系數(shù)第44頁,共88頁，2024年2月25日，星期天微波網絡S參數(shù)（續(xù)）S11=ReflectedIncident=b1a1a2=0S21=TransmittedIncident=b2a1a2=0第45頁,共88頁，2024年2月25日，星期天微波網絡S參數(shù)（續(xù)）S22=ReflectedIncident=b2a2a1=0S12=TransmittedIncident=b1a2a1=0第46頁,共88頁，2024年2月25日，星期天微波網絡S參數(shù)（續(xù)）

微波網絡一般有明確的特性阻抗，S參數(shù)特別適用于分析特性阻抗為50Ω的微波網絡或系統(tǒng)。

S參數(shù)在微波網絡中有明確的物理意義且便于使用。傳輸參數(shù)代表網絡的插入損耗或插入增益，反射參數(shù)代表網絡與源或負載之間的失配情況。

S參數(shù)便于實際測量。當信號源的內阻和負載的阻抗均為50Ω特性阻抗時，通過反射和傳輸測量即可獲得網絡的S參數(shù)。實際的信號源內阻和負載阻抗不可能為理想的50Ω，而現(xiàn)代矢量網絡分析儀通過誤差修正可以將源失配和負載失配的影響降低到可以忽略的程度。第47頁,共88頁，2024年2月25日，星期天微波網絡S參數(shù)（續(xù)）S參數(shù)便于電路設計和計算分析，現(xiàn)在三極管和場效應管等有源器件的生產廠家均給出典型器件的S參數(shù)，以便用戶更好地進行電路設計和計算。并且采用S參數(shù)表征網絡特性最適于用信號流圖來解決復雜的微波網絡問題。沿著無耗傳輸線移動網絡參考面時，其幅度不變而只是相位發(fā)生變化。在實際測量過程中，經常把一些低損耗傳輸線近似為無損耗傳輸線，使網絡分析和測量很方便，尤其是只關心幅頻特性的時候。第48頁,共88頁，2024年2月25日，星期天S參數(shù)的流圖表示及計算（續(xù)1）梅森（Mason）不接觸環(huán)路法則T：信流圖所代表的網絡的增益或傳輸函數(shù)Tk：第k條路徑上所有支路系數(shù)的乘積Δ：信流圖行列式，即信流圖所代表的網絡的聯(lián)立方程組的行列式Δk：與第k條開路不接觸的子信流圖的行列式第49頁,共88頁，2024年2月25日，星期天S參數(shù)的流圖表示及計算（續(xù)2）

信流圖計算舉例在雙端口網絡的端口2上終接一個反射系數(shù)為ΓL的負載：由梅森法則：故有：第50頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.2網絡分析系統(tǒng)

網絡分析儀是通過測定網絡的反射參數(shù)和傳輸參數(shù)，從而對網絡中元器件特性的全部參數(shù)進行全面描述的測量儀器，用于實現(xiàn)對線性網絡的頻率特性測量。

網絡分析儀能夠完成反射、傳輸兩種基本測量，從而確定幾乎所有的網絡特性，S參數(shù)是其中最基本的特性。標量網絡分析儀：只測量線性系統(tǒng)的幅度信息；矢量網絡分析儀：可同時進行幅度傳輸特性和相位特性測量。第51頁,共88頁，2024年2月25日，星期天系統(tǒng)組成原理

基本的網絡分析儀主要由信號源、S參量測量裝置及矢量電壓表組成。第52頁,共88頁，2024年2月25日，星期天信號源：向被測網絡提供入射信號或激勵；S參量測量裝置：實際上是反射測量電路與傳輸測量電路的組合，首先將入射、反射及傳輸信號分離開，然后通過轉換開關分別進行測量；矢量電壓表：測量入射、反射和傳輸信號的幅值及它們之間的相位差。也可以通過幅相接收機實現(xiàn)此功能。第53頁,共88頁，2024年2月25日，星期天標量網絡分析儀a1為入射波、b1為反射波、b2為傳輸波，它們的測量通道分別為R（參考）、A、B。通過這些信號可確定正向S參數(shù)|S11|、|S21|。將被測網絡的激勵端與測試端反接，同理可測得|S22|、|S12|。第54頁,共88頁，2024年2月25日，星期天矢量網絡分析儀第55頁,共88頁，2024年2月25日，星期天矢量網絡分析儀——關鍵器件第56頁,共88頁，2024年2月25日，星期天矢量網絡分析儀——定向耦合器第57頁,共88頁，2024年2月25日，星期天矢量網絡分析儀——檢波器第58頁,共88頁，2024年2月25日，星期天矢量網絡分析儀（續(xù)）兩種網絡分析儀的簡單比較：標量網絡分析儀矢量網絡分析儀主要測量裝置反射傳輸S參數(shù)或反射傳輸信號分離器件標量電橋、定向耦合器定向耦合器檢測方式二極管檢波鎖相接收激勵源掃頻信號源合成掃頻信號源可測參數(shù)標量幅度幅度、相位、群時延特性成本、精度低高第59頁,共88頁，2024年2月25日，星期天網絡分析儀與頻譜分析儀

在電路結構方面，矢量網絡分析儀與外差式頻譜分析儀相似：在預定頻率范圍內自動測量電路幅度增益與相位，使用內部掃頻源或可程控的外部信號源作激勵，測量被激勵電路的幅度增益與相位；

不同之處：頻譜分析儀測量未知或任意的輸入頻率，而矢量網絡分析儀只測量自身或受控的已知頻率；外差式頻譜分析儀測量輸入信號的幅度（標量儀器），矢量網絡分析儀測量輸入信號的幅度和相位（矢量儀器）。第60頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.3反射參數(shù)測量反射參數(shù)（S11、S22）測量的實現(xiàn)

設信號源出射波為ES、功分器分配系數(shù)分別是c1、c2，DUT反射系數(shù)為S11，定向耦合器將DUT的反射波耦合到測試通道的耦合系數(shù)為c3。有第61頁,共88頁，2024年2月25日，星期天反射參數(shù)測量的實現(xiàn)（續(xù)）用矢量網絡分析儀測量反射參數(shù)：第62頁,共88頁，2024年2月25日，星期天反射參數(shù)測量中的誤差來源

用含有功率分配器、定向耦合器等微波器件的系統(tǒng)進行反射參數(shù)測量將必然存在系統(tǒng)誤差，這些誤差來自系統(tǒng)本身的頻響特性以及端口特性。定向耦合器作為一個三端口網絡，可用信流圖表示如下：第63頁,共88頁，2024年2月25日，星期天反射參數(shù)測量中的誤差來源（續(xù)）方向性誤差D

實際的定向耦合器方向性D=S32/S31≠0，因此使耦合端的信號包含了額外泄露出來的成分。反射頻響誤差TR

由系統(tǒng)本身的頻響誤差引起實測的系統(tǒng)頻響軌跡上有若干起伏或小毛刺，即引入了頻響誤差(或頻率跟蹤誤差)。源失配誤差MS

由阻抗失配導致從DUT向源方向看過去的等效源反射系數(shù)不完全為零。反射信號中有一部分將在DUT和源之間被來回反射，因而產生S11A的測量誤差。第64頁,共88頁，2024年2月25日，星期天反射參數(shù)測量誤差模型反射參數(shù)測量誤差模型的信流圖表示S11A：DUT的實際反射系數(shù)（近似真值）S11M：反射系數(shù)測量值D：方向性誤差TR：反射頻響誤差MS：源失配誤差由梅森法則，可得第65頁,共88頁，2024年2月25日，星期天討論：測量值S11M與實際反射系數(shù)S11A之差為反射參數(shù)測量誤差模型（續(xù)）結論：當DUT的反射系數(shù)S11A較小時，方向性誤差D的影響占主導地位；當S11A較大時，源失配誤差MS是影響反射測量精度的主要因素第66頁,共88頁，2024年2月25日，星期天反射參數(shù)測量誤差修正誤差修正：在已知系統(tǒng)誤差來源并建立誤差模型之后，對已知參數(shù)真值的校準件進行測量，并根據測量值和誤差模型求出各項誤差，最后將它們的影響從測量值中扣除。常用方法：使用三個校準件依次作為DUT進行反射參數(shù)測量，分別得到三個以D、TR、MS系統(tǒng)誤差為未知數(shù)的方程，然后由該方程組求解三項誤差。微波測量中，同軸系統(tǒng)一般選用開路器、短路器和匹配負載Z0作為校準件。第67頁,共88頁，2024年2月25日，星期天反射參數(shù)測量誤差修正（續(xù)1）

步驟如下：接入開路器（反射系數(shù)=1）此時S11A=1，記測量值為SM1，有接入短路器（反射系數(shù)=－1）此時S11A=－1，記測量值為SM2，有接入匹配負載Z0（反射系數(shù)=0）此時S11A=0，記測量值為SM3，有第68頁,共88頁，2024年2月25日，星期天反射參數(shù)測量誤差修正（續(xù)2）聯(lián)立上三式，解得三項系統(tǒng)誤差分別為：測量DUT，并將測量值與校準所得的誤差代入誤差模型公式：即可得S11A。校準修正第69頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.4傳輸參數(shù)測量

S21、S12測量的實現(xiàn)

下圖所示為傳輸參數(shù)測量系統(tǒng)。傳輸測量與反射測量的原理基本相同，區(qū)別在于DUT必須串接在測試信號通路中。DUT

設信號源出射波為ES，功率分配器的分配系數(shù)分別是c1、c2，DUT的傳輸系數(shù)為S21，有：第70頁,共88頁，2024年2月25日，星期天傳輸參數(shù)測量的實現(xiàn)（續(xù)）用矢量網絡分析儀測量傳輸參數(shù)：第71頁,共88頁，2024年2月25日，星期天傳輸參數(shù)測量中的誤差來源傳輸泄漏誤差C：傳輸路徑因隔離不佳（不滿足S21=S12=0）而產生了信號泄漏，由此引起傳輸泄漏誤差，也叫隔離誤差。傳輸路徑頻響誤差TT：部件的傳輸頻響使實測的系統(tǒng)頻響軌跡出現(xiàn)波紋

，即傳輸頻響誤差或跟蹤誤差。源失配誤差MS

：由雙端口網絡向信號源方向看過去的等效源反射參數(shù)。負載失配誤差ML

：由雙端口網絡向負載方向看過去的負載反射系數(shù)。第72頁,共88頁，2024年2月25日，星期天傳輸參數(shù)測量誤差模型傳輸參數(shù)測量誤差模型的信流圖表示S11A：實際反射系數(shù)S21A：實際傳輸系數(shù)S12A：實際傳輸系數(shù)S22A：實際反射系數(shù)由梅森法則，可得：第73頁,共88頁，2024年2月25日，星期天傳輸參數(shù)測量誤差模型（續(xù)）討論：測量值S21M與實際傳輸系數(shù)S21A之差為結論：傳輸系數(shù)測量誤差不僅與4項系統(tǒng)誤差有關，還與網絡本身的特性參數(shù)有關，與反射參數(shù)測量有區(qū)別！第74頁,共88頁，2024年2月25日，星期天10.2.5S參數(shù)的全面測量及誤差修正

由以上討論可知：傳輸參數(shù)的測量誤差無法采用與反射參數(shù)誤差處理方法相同的過程實現(xiàn)校準和修正，而必須將所有的S參數(shù)全部測出，再統(tǒng)一修正所有誤差。

反射、傳輸參數(shù)雙向測量系統(tǒng)如下圖所示：圖中兩個微波開關聯(lián)動，撥到位置1時可測反射參數(shù)，撥到位置2時可測傳輸參數(shù)，因此不必重新連接DUT就能測出雙端口網絡的全部S參數(shù)。第75頁,共88頁，2024年2月25日，星期天第76頁,共88頁，2024年2月25日，星期天S參數(shù)的全面測量及誤差修正（續(xù)1）雙端口網絡反射/傳輸參數(shù)測量12項誤差模型正向S11A、S21A測量誤差模型反向S22A、S12A測量誤差模型第77頁,共88頁，2024年2月25日，星期天S參數(shù)的全面測量及誤差修正（續(xù)2）12項誤差來源：正向誤差（下標中的“F”表示正向測量）：方向性誤差DF、反射頻響誤差TRF、源失配誤差MSF、泄漏誤差CF、傳輸路徑頻響誤差TTF、負載失配誤差MLF反向誤差（下標中的“R”表示反向測量）：傳輸路徑頻響誤差TTR、負載失配誤差MLR、方向性誤差DR、反射頻響誤差TRR、源失配誤差MSR、泄漏誤差CR第78頁,共88頁，2024年2月25