5-微波矢量网络分析仪原理详解(最新整理)
矢网分析仪工作原理
网络分析仪工作原理及使用要点本文简要介绍41所生产的AV362O矢量网络分析的测量基本工作原理以及正确使用矢量网络分析测量电缆传输及反射性能的注意事项。
1.DUT对射频信号的响应矢量网络分析仪信号源产生一测试信号，当测试信号通过待测件时，一部分信号被反射，另一部分则被传输。
图１说明了测试信号通过被测器件（DUT）后的响应。
图１ DUT 对信号的响应2.整机原理：矢量网络分析仪用于测量器件和网络的反射特性和传输特性，主要包括合成信号源、S 参数测试装置、幅相接收机和显示部分。
合成信号源产生30k～6GHz的信号，此信号与幅相接收机中心频率实现同步扫描；S参数测试装置用于分离被测件的入射信号R、反射信号A 和传输信号B；幅相接收机将射频信号转换成频率固定的中频信号，为了真实测量出被测网络的幅度特性、相位特性，要求在频率变换过程中，被测信号幅度信息和相位信息都不能丢失，因此必须采用系统锁相技术；显示部分将测量结果以各种形式显示出来。
其原理框图如图２所示：图２ 矢量网络分析仪整机原理框图矢量网络分析内置合成信号源产生30k～6GHz的信号，经过S参数测试装置分成两路，一路作为参考信号R，另一路作为激励信号，激励信号经过被测件后产生反射信号A和传输信号B，由S参数测试装置进行分离，R、A、B三路射频信号在幅相接收机中进行下变频，产生4kHz的中频信号，由于采用系统锁相技术，合成扫频信号源和幅相接收机同在一个锁相环路中，共用同一时基，因此被测网络的幅度信息和相位信息包含在4kHz的中频信号中，此中频信号经过A/D模拟数字变换器转换为数字信号，嵌入式计算机和数字信号处理器（DSP）从数字信号中提取被测网络的幅度信息和相位信息，通过比值运算求出被测网络的S参数，最后把测试结果以图形或数据的形式显示在液晶屏幕上。
◆ 合成信号源：由3～6GHz YIG振荡器、3.8GHz介质振荡器、源模块组件、时钟参考和小数环组成。
矢量网络分析仪原理和使用方法课件
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矢量网分析原理和使用法
• 矢量网络分析仪工作原理 • 矢量网络分析仪使用方法 • 矢量网络分析仪应用实例 • 矢量网络分析仪常见问题及解决方
案 • 矢量网络分析仪未来发展趋势
01
矢量网络分析仪概述
定义与特点
定义 特点
矢量网络分析仪的用途
电子设备测试与调试
材料电磁特性测量
用于测试和调试电子设备的网络参数， 如放大器、滤波器、混频器等。
01
信号分离
02
信号分离方式
03
信号分离原理
矢量测量原理
矢量测量 矢量测量方式 矢量测量原理
03
矢量网络分析仪使用方法
开箱与安装
01
02
03
打开包装
安装
校准
操作界面与设置
界面介绍
设置参数
保存设置
数据采集与分析
数据采集 数据处理 结果解读
04
矢量网络分析仪应用实例
通信系统测试
通信系统测试 信号完整性分析 无线通信测试
详细描述
为了解决数据失真问题，需要对仪器进行定期校准和维护，确保仪器处于良好的 工作状态。同时，在测试过程中，可以采用一些补偿算法和技术来减小数据失真。
仪器校准问题
总结词 详细描述
06
矢量网络分析仪未来发展趋势
高频率测试技术
毫米波和太赫兹频段测试
随着通信技术的发展，毫米波和太赫兹频段的应用越来越广泛，对矢量网络分析仪的高频率测试技术提出了更高 的要求。
电子元件性能测试
元件参数测量
1
微波元件测试
2
可靠性分析
3
雷达系统测试
雷达散射特性测试
矢量网络分析仪学习
矢量网络分析仪学习矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，VNA）是一种用来测量网络参数的仪器，主要用于研究和设计微波和射频电路。
它能够精确测量反射系数、传输系数、相位和群延时等参数，为电路设计和信号分析提供重要的工具。
本文将对矢量网络分析仪的原理、应用和使用方法进行详细介绍。
一、矢量网络分析仪的原理矢量网络分析仪的信号源产生高度稳定的射频信号，并通过测试通道将信号发送给被测设备。
测试通道通常由方向耦合器和同轴、微带线等传输线组成，用于控制和分配信号。
接收器接收来自被测设备的反射和透射信号，并将其转换为电压或功率信号。
计算机对接收到的信号进行处理和分析，通过数学算法计算出被测试设备的网络参数。
二、矢量网络分析仪的应用1.网络分析：矢量网络分析仪可以测量和分析被测试设备的频率响应、增益和相位等参数，帮助工程师设计和优化电路。
2.频率响应测试：矢量网络分析仪可以测量被测设备在特定频率范围内的频率响应，帮助工程师分析和解决信号衰减、失真和干扰等问题。
3.滤波器设计：矢量网络分析仪可以通过测量和分析滤波器的传输系数和反射系数，帮助工程师设计和调整滤波器的性能。
4.天线测试：矢量网络分析仪可以测量天线的增益、驻波比和波束宽度等参数，帮助工程师优化天线设计和性能。
5.信号分析：矢量网络分析仪可以测量和分析信号的相位、群延时和频率特性，帮助工程师了解信号的传播和失真情况。
三、矢量网络分析仪的使用方法1.设备连接：将测试端口与被测试设备连接，并确保连接可靠和稳定。
2.仪器校准：在进行测量之前，需要对矢量网络分析仪进行校准。
常见的校准方法包括开路校准、短路校准和负载校准等。
校准操作将确定参考平面和参考电阻等参数，确保测量的准确性。
3.参数设置：根据具体需求，设置待测设备的频率范围、功率级别和测量模式等参数。
4.数据采集：通过控制软件或前面板操作，启动测量并收集数据。
矢量网络分析仪将发送射频信号，并接收被测设备的反射和透射信号。
矢量网络分析仪
矢量网络分析仪矢量网络分析仪是一种广泛应用于通信、无线电设备和电子电路实验的精密测试仪器。
它可以测量电路中各种参数，如反射系数、传输系数和阻抗等，并为分析电路的性能提供数学模型。
本文将对矢量网络分析仪的原理、结构和应用进行详尽介绍。
一、矢量网络分析仪的原理矢量网络分析仪的原理是基于麦克斯韦方程组和电磁场理论。
在基础电磁理论的基础上，矢量网络分析仪将电信号分为正弦波和相位两部分进行测量，通过计算这些部分的幅度和相位差异，可以确定电路中各种参数的值。
这里简单介绍一下矢量网络分析仪的基本工作原理。
1.1 反射系数的测量反射系数是指信号在电路中反射时与源信号之间的关系。
在矢量网络分析仪的测量中，反射系数的测量可以通过向电路输入一个特定频率的正弦信号，并在电路的接收端检测到其反射信号，然后测量两个信号之间的相位和振幅差异，来计算反射系数的值。
1.2 传输系数的测量传输系数是指信号从电路的输入端到输出端的传输效率。
在矢量网络分析仪的测量中，传输系数可以通过在电路的输入端和输出端分别加入正弦信号，并测量两个信号之间的相位和振幅差异，来计算传输系数的值。
1.3 阻抗的测量阻抗是指电路对电流和电势差的响应，其强度和方向受到电路的各种参数的影响。
在矢量网络分析仪的测量中，阻抗可以通过向电路输入一个特定频率的正弦信号，并通过测量电路中的电流和电势差，来计算阻抗的值。
二、矢量网络分析仪的结构矢量网络分析仪的结构主要分为三部分：源信号、接收器和计算机控制系统。
源信号负责向电路中输入正弦信号，接收器负责检测电路中的反射和传输信号，计算机控制系统则负责数据处理和分析。
下面将对这些部分的结构和功能进行详细介绍。
2.1 源信号源信号是矢量网络分析仪的核心部分之一。
它主要通过向电路中输入不同频率和振幅的信号来测量电路的性能。
源信号通常由射频信号发生器（RF signal generator）或特定的示波器（oscilloscope）提供，其输出功率和波形必须具有高度稳定性和可控制性。
矢量网络分析仪的原理及测试方法
矢量网络分析仪在通信测试中的应用
1 2
S参数测量
矢量网络分析仪可以测量散射参数（S参数）， 用于描述线性微波网络的反射和传输特性。
阻抗测量
通过测量S参数，可以进一步计算得到设备的阻 抗特性，包括输入阻抗、输出阻抗和特性阻抗等。
3
相位测量
矢量网络分析仪可以测量信号的相位信息，用于 分析信号的传播延迟和相位失真等。
PART 04
矢量网络分析仪在通信领 域的应用
通信系统中的传输线效应
传输线的分布参数特性
传输线具有电阻、电感、电容和电导等分布参数，这些参数会影响 信号的传输性能。
传输线的反射和传输
当信号在传输线上传播时，会遇到反射和传输两种现象，反射系数 和传输系数是描述这两种现象的重要参数。
传输线的阻抗匹配
连接测试设备
将矢量网络分析仪、测试电缆、连接器 等设备和配件按照测试要求连接好，确
保连接稳定可靠。
进行测试
启动矢量网络分析仪，按照设定的测 试参数进行测试，记录测试结果。
设置测试参数
根据测试目标和要求，设置矢量网络 分析仪的测试参数，如频率范围、扫 描点数、中频带宽等。
重复测试
根据需要，对同一测试对象进行多次 重复测试，以获得更准确的测试结果。
接收机对反射信号和传输信号进行幅 度和相位测量，并将测量结果送至处 理器。
DUT对入射信号进行反射和传输，反 射信号和传输信号分别被定向耦合器 接收并送至接收机。
处理器对测量结果进行数字信号处理， 提取幅度和相位信息，并根据需要进 行校准和误差修正，最终输出测试结 果。
关键性能指标解析
频率范围
矢量网络分析仪能够测量的频率范围， 通常覆盖多个频段，如微波、毫米波 等。
矢量网络分析仪的原理介绍
矢量网络分析仪的原理介绍矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，简称VNA）是用于测量微波电路参数的一种测试仪器。
它可以同时测量幅度和相位，由此可以得到电路的S参数，进而确定电路的电学特性。
原理VNA的核心是一组相互独立的大功率信号源和敏感的接收器，它们分别通过大量的各向异性元件、耦合器以及各种整流器、差分与单端平衡器和放大器等等电路连接起来。
VNA中最基本的组件是频率控制单元，它使用一个可变频率信号源来生成一个宽频信号作为输入信号，并令它经过电路中的传输诸元、非线性元件、各种过渡网络等，从而获得电路的各种参数。
VNA的工作原理可以简单地分为以下几个步骤：1.VNA内置的信号源生成一个可变频率的信号，并将该信号通过耦合器输入待测电路中；2.信号在待测电路中进行传播，经过一些变化，并从待测电路中输出；3.输出信号再通过耦合器进入VNA中的接收器，接收器将输出的信号与输入的信号进行比较，以测量待测电路的各种参数；4.VNA将测量所得的各种参数进行处理，即可确定待测电路的S参数。
优点VNA具有以下几个优点：1.高精度和高灵敏度：VNA的测量精度通常可达到0.1 dB，接近于理论计算值，测试范围也非常宽；2.测量速度快：VNA的测量速度通常可以达到数毫秒，节省了大量的时间；3.大量的参数：VNA可以测量电路的各种参数，如S参数、Y参数、Z参数等等；4.多功能应用：VNA不仅可以测量微波电路，也可以用于其他领域如光学、无线通信等。
应用VNA的主要应用领域有以下几个：1.无线通信：VNA可以测量各种无线通信设备的电学特性，如天线、滤波器、变频器等等；2.微波电路设计和生产：VNA可以帮助设计人员快速准确地了解电路的性能，并帮助改进电路设计；3.光学：VNA可以用于测量光学器件的特性，并对光学器件进行性能评估；4.材料研究：VNA可以帮助研究人员了解各种特性材料的电学特性。
总结矢量网络分析仪是一种常用的微波测试仪器，它可以测量电路的各种参数，具有高精度和高灵敏度等优点，已经成为无线通信、微波电路设计和生产、光学、材料研究等领域必备的测试仪器。
矢量信号分析仪原理
矢量信号分析仪原理
矢量信号分析仪是一种广泛应用于电信、无线通信、雷达等领域的测试仪器，用于对复杂信号进行分析和测量。
它可以同时测量信号的幅度和相位，并绘制在频率域上的频谱图。
矢量信号分析仪的原理是基于频谱分析和时域采样的原理。
当输入信号进入仪器时，它首先被分成一系列时域采样的数据点。
然后利用傅里叶变换将这些数据点转换为频域上的频谱图，显示出信号在不同频率上的能量分布。
在分析过程中，矢量信号分析仪通过对信号进行幅度和相位的解调，得到信号在不同频率上的相对强度和相位信息。
这些信息可以帮助工程师了解信号的特性和性能，并进行相应的优化和调整。
此外，矢量信号分析仪还可以通过多种数学运算和滤波器对信号进行进一步的处理和分析。
例如，可以对信号进行包络检测、频率偏移检测、调制深度检测等，以获取更全面的信号特性信息。
总的来说，矢量信号分析仪通过将信号转换为频域上的频谱图，并解调信号的幅度和相位信息，实现对复杂信号的分析和测量。
它在无线通信系统和其他领域中具有重要的应用价值，可以帮助工程师进行信号调优和系统优化。
(完整版)矢量网络分析仪
矢量网络分析仪知识一、概述（一）用途矢量网络分析仪是微波毫米波测试仪器领域中最为重要、应用最为广泛的一种高精度智能化测试仪器，在业界享有“微波/毫米波测试仪器之王”的美誉，主要用于被测网络散射参量双向S参数的幅频、相频及群时延等特性信息的测量，广泛应用于以相控阵雷达为代表的新一代军用电子装备研制、生产、维修和计量等领域，还可以应用于精确制导、隐身及反隐身、航空航天、卫星通信、雷达侦测和监视、教学实验以及天线与RCS测试、元器件测试、材料测试等诸多领域。
（二）分类与特点矢量网络分析仪可以分为分体式矢量网络分析仪、一体化矢量网络分析仪、高性能矢量网络分析仪、脉冲矢量网络分析仪、毫米波矢量网络分析仪、多端口矢量网络分析仪、非线性矢量网络分析仪、便携式矢量网络分析仪、矢量网络分析仪模块（目前只有VXI总线形式)等类型产品。
●分体式矢量网络分析仪特点采用积木式结构，以主机、信号源、S参数测试装置、控制机等独立设备系统集成，配置灵活，技术指标较高，系列化产品工作频段覆盖45MHz～170GHz，但体积庞大、连接复杂、对操作要求高，已逐渐被一体化、高性能矢量网络分析仪替代。
●一体化矢量网络分析仪特点采用集成式结构，将信号源、S参数测试装置、幅相接收机等集成在一个机箱内，体积小、测试方便，代表着矢量网络分析仪体系结构的发展方向。
早期的一体化矢量网络分析仪工作频率主要为20GHz以内，目前正向高性能的新一代产品线全面过渡。
●高性能矢量网络分析仪特点采用基于多处理器的嵌入式计算机平台、基于模块化的多级倍频稳幅和宽带混频接收架构以及基于Windows操作系统的多线程实时测量软件平台，操作方便，扩展灵活，技术指标较之以往产品有质的提升，工作频段覆盖300kHz～67GHz，突破基于平台式体系架构设计的自主产品发展理论，代表着矢量网络分析仪的主要发展方向。
●脉冲矢量网络分析仪特点以微波脉冲调制信号作为激励信号，在继承连续波矢量网络分析仪宽频带、高精度和高速测量特点的基础上，能够在实时测量状态下获得被测电子元器件和电子装备在脉冲调制激励信号状态下的幅频、相频和群时延特性信息，满足新体制军用电子装备的测试需求，目前可实现100ns脉冲窄带信号测量，工作频率上限可达40GHz。
矢量网络分析仪的基本原理
Sin 360º * f * t Time
Input
DUT
f1 Frequency
A
A * Sin 360º * f (t – to)
Time to
A phase shift =
to * 360º * f
f 1
Frequency
Output
Linear behavior input and output frequencies are the same (no additional frequencies created)
矢量网络分析的 基本原理
基本原理
目录
引言 ................................................................................................................................... 3 通信系统中的测量要求 ...............................................................................................3 矢量测量的重要性 ........................................................................................................ 5 入射功率和反射功率的基本概念 ............................................................................ 6 史密斯圆图 ......................................................................................................................6 功率传送条件 ................................................................................................................. 7 网络分析的名词术语 ................................................................................................. 10 测量群时延 ....................................................................................................................12 网络的表征 ....................................................................................................................13 Related Literature............................................................................................................15
矢网分析仪原理解析
矢网分析仪原理解析目录一、矢网分析仪概述 (2)1. 定义与功能介绍 (2)2. 常见应用场景 (4)3. 发展历程及现状 (5)二、矢网分析仪基本原理 (6)1. 信号传输与接收原理 (8)2. 信号分析与处理技术 (9)3. 矢量调制与解调原理 (10)三、矢网分析仪主要组成部分 (12)1. 信号输入与输出模块 (13)2. 信号处理与分析模块 (14)3. 控制与显示模块 (16)四、矢网分析仪工作流程解析 (17)1. 信号接收与处理流程 (18)2. 数据分析与处理流程 (19)3. 结果展示与输出流程 (20)五、矢网分析仪关键技术探讨 (21)1. 矢量校准技术 (22)2. 动态范围与灵敏度技术 (24)3. 实时分析处理技术 (25)六、矢网分析仪应用实例分析 (26)1. 通信系统测试应用实例 (27)2. 雷达系统测试应用实例 (28)3. 电子对抗应用实例 (30)七、矢网分析仪发展趋势与展望 (31)1. 技术发展趋势分析 (32)2. 市场发展与应用前景展望 (34)八、实验与操作指导 (35)1. 实验环境与设备介绍 (36)2. 实验操作流程介绍 (37)3. 实验数据处理与分析方法介绍 (38)九、常见问题与解决方案 (39)1. 常见故障类型及排查方法介绍 (39)2. 常见误差来源及校正方法介绍 (40)3. 用户操作注意事项及维护保养建议 (41)一、矢网分析仪概述矢网分析仪，又称为网络分析仪或微波网络分析仪，是一种用于测量和模拟复杂电磁波信号的强大工具。
它结合了频谱分析、网络分析和信号分析的功能，广泛应用于雷达、通信、电子对抗、航空航天等领域。
矢网分析仪的基本工作原理是通过发送和接收信号，测量信号的幅度、相位、频率等参数，以及信号在传输过程中的衰减、反射、传输损耗等特性。
通过对这些参数的分析，可以评估系统的性能，优化设计方案，提高系统的可靠性和稳定性。
矢量网络分析仪的原理及测
矢量网络分析仪是一种电子测量设备， 用于测量电子元件和系统的网络参数， 如阻抗、导纳、增益、相位等。
矢量网络分析仪具有测量精度高、动 态范围大、频率范围宽等优点，广泛 应用于电子、通信、雷达、航空航天 等领域。
它通过向被测件发送激励信号，并测 量激励信号和反射信号或传输信号之 间的相位和幅度关系，来获取被测件 的网络参数。
智能化
随着人工智能和机器学习技 术的发展，矢量网络分析仪 将实现智能化，能够自动进 行故障诊断和预测性维护。
云服务和远程测量
未来矢量网络分析仪将与云 服务结合，实现远程测量和 控制，进一步拓展应用领域 和市场。
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矢量网络分析仪的原理及测量
contents
目录
• 引言 • 矢量网络分析仪的原理 • 矢量网络分析仪的主要技术指标 • 矢量网络分析仪的应用 • 矢量网络分析仪的发展趋势和挑战 • 结论
01 引言
目的和背景
研究矢量网络分析仪 的基本原理和应用。
分析矢量网络分析仪 的发展趋势和未来展 望。
探讨矢量网络分析仪 在电子工程和通信领 域的重要性。
矢量网络分析仪简介
矢量网络分析仪是一种用于测 量电子设备和系统的频率响应、 增益、相位等参数的仪器。
它能够同时测量幅度和相位响 应，因此被称为矢量网络分析 仪。
矢量网络分析仪广泛应用于电 子工程、通信、雷达、导航等 领域，是现代电子系统测试的 重要工具之一。
02 矢量网络分析仪的原理
矢量网络分析仪的基本原理
测试速度
总结词
测试速度是矢量网络分析仪的一个重要技术指标，它决定了 仪器的测量效率。
详细描述
测试速度是指矢量网络分析仪完成一次测量所需要的时间。 测试速度越快，表明仪器的测量效率越高，能够更快地完成 测量任务。对于需要大量测量的应用场景，高测试速度的矢 量网络分析仪能够大大提高工作效率。
矢量网络分析仪 工作 原理 矢网(高清版)
矢网分析仪原理目录1.一类独一无二的仪器2.网络分析仪的发展3.网络分析理论4.网络分析仪测量方法5.网络分析仪架构6.误差和不确定度7.校准8.工序要求9.一台仪器，多种应用10.其它资源:1. 一类独一无二的仪器网络分析仪是一类功能强大的仪器，正确使用时，可以达到极高的精度。
它的应用也十分广泛，在很多行业都不可或缺，尤其对测量射频(RF)元件和设备的线性特性方面非常有用。
现代网络分析仪还可用于更具体的应用，例如，信号完整性和材料测量。
随着NI PXIe - 5632的问世，用户可轻松地将网络分析仪应用于设计验证和生产线测试中，完全摆脱传统网络分析仪成本高、占地面积大的束缚。
2. 网络分析仪的发展矢量网络分析仪，比如图1所示的NI PXIe-5632可用于测量设备的幅度、相位和阻抗。
由于网络分析仪是一种封闭的激励-响应系统，因此可在测量RF特性时实现绝佳的精度。
而充分理解网络分析仪的基本原理对于最大限度地受益于网络分析仪至关重要。
图1.NI PXIe-5632矢量网络分析仪在过去的十年中，矢量网络分析仪由于其较低的成本和高效的制造技术受到越来越多业内人士的青睐，其风头已经盖过标量网络分析仪。
虽然网络分析理论已经存在了数十年，但是直到20世纪80年代初期第一台现代独立台式分析仪才诞生。
在此之前，网络分析仪身形庞大复杂，由众多仪器和外部器件组合而成，且功能有限。
NI PXIe-5632的推出标志着网络分析仪发展的又一个里程碑，它将矢量网络分析功能成功地添加到软件定义的灵活PXI模块化仪器平台。
通常我们需要大量的测量实践，才能精确地测量幅值和相位参数，避免重大错误。
在部分射频仪器中，由于测量的不确定性，小误差很可能会被忽略不计，而对于网络分析仪等精确的仪器，这些小误差却是不容忽视的。
3. 网络分析理论网络是一个高频率使用术语，具有很多种现代的定义。
就网络分析而言，网络指一组内部相互关联的电子元器件。
矢量网络分析仪原理
矢量网络分析仪原理矢量网络分析仪是一种用于测量和分析微波网络参数的仪器，其原理基于电磁波在网络中的传播和反射特性。
在现代通信系统和雷达系统中，矢量网络分析仪被广泛应用于网络性能的评估和优化。
本文将介绍矢量网络分析仪的原理及其工作过程。
首先，矢量网络分析仪通过向被测网络中注入测试信号，并测量其在网络中的传播和反射情况来获取网络参数。
其工作原理基于电磁波在网络中的传播和反射特性。
当测试信号进入网络后，部分信号会被网络中的各种元器件反射回来，而另一部分信号则会继续向前传播。
通过测量这些传播和反射信号的幅度和相位，矢量网络分析仪可以计算出网络中各种参数，如传输损耗、驻波比、相位延迟等。
其次，矢量网络分析仪的工作过程可以分为两个主要步骤，校准和测量。
在进行测量之前，矢量网络分析仪需要进行校准以确保测量结果的准确性。
校准过程包括对矢量网络分析仪的各种内部参数进行调整，以消除系统误差和衰减。
一旦完成校准，矢量网络分析仪就可以进行网络参数的测量。
通过向网络中注入测试信号，并测量其在网络中的传播和反射情况，矢量网络分析仪可以计算出网络的各种参数，并将其显示在屏幕上供用户分析和评估。
在实际应用中，矢量网络分析仪可以用于多种场景，如天线测试、滤波器设计、无线通信系统性能评估等。
其高精度和灵活性使其成为微波领域中不可或缺的工具。
通过对网络参数的准确测量和分析，矢量网络分析仪可以帮助工程师们优化系统性能，提高系统的可靠性和稳定性。
总之，矢量网络分析仪是一种用于测量和分析微波网络参数的重要工具，其原理基于电磁波在网络中的传播和反射特性。
通过对网络中的传播和反射信号进行测量和分析，矢量网络分析仪可以准确地计算出网络的各种参数，并帮助工程师们优化系统性能。
在未来的发展中，矢量网络分析仪将继续发挥重要作用，推动微波技术的发展和创新。
网络分析仪工作原理
网络分析仪工作原理網絡分析儀工作原理矢量网络分析仪,它本身自带了一个信号发生器，可以对一个频段进行频率扫描. 如果是单端口测量的话，将激励信号加在端口上，通过测量反射回来信号的幅度和相位，就可以判断出阻抗或者反射情况。
而对于双端口测量，则还可以测量传输参数。
由于受分布参数等影响明显，所以网络分析仪使用之前必须进行校准。
校准是为了消除系统误差在双端口校准中总共12项误差常用OSLT或TRL校准方法網絡分析儀常見問題：网络分析仪在使用中遇到的几个问题：我刚接触网络分析仪，手上又没有什么资料，只能摸索着使用!在使用中遇到一些扰人的问题，总结如下：1。
网络分析仪的校准还是不清楚!校准中通常所说的是选定基准平面，比如我我从port口接一跟电缆线,用电缆线测试产品的性能，电缆线与产品接头的一段就是所谓的基准面！第一：比如我选择750mm与选择1000mm 的电缆线,对测试产品到底有没有影响，按照校准原则,只要校准平面我选贼与产品的接口处,前面的不管是什么，都能校准好的!问：电缆线的指标，VSWR与插损的大小对产品指标到底有没有影响!比如我的电缆线的VSWR是1。
2，但是我的产品的VSWR是1.15，这样的线对指标有没有影响？还有线的插损对指标有没影响！？第二:一般情况下我是用两端口的,在两端口的时候，校准直通时要用到机械校准件中的一个直通（因为我的电缆线都是SMA接头的），但是直通是有一定的插损的。
为了比较,我用电子校准校准件校准再测量产品，发现机械校准的直通确实对产品的插损有影响的！测试同一个产品，我用电子校准的测的比用机械的插损要大0.08—0，15个dB的！问：电子校准件与机械校准件是有区别的吗？我用安捷伦的电子校准件能否给安立的仪器校准呢？还有一个问题，我想用网分仪测试电缆线的好坏，想了几个办法如下,感觉都不是完美!1.电缆线一端接port口,一端接匹配负载（负载假设是新的，能做到完全匹配），然后用网分仪分析VSWR，这样的问题是网分仪port口我没校准，这样的结果能做为电缆线好坏的参考么`？2。
矢量网络分析仪的工作原理研究
矢量网络分析仪的工作原理研究矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，简称VNA）是一种用于测量电信号的物理特性的仪器。
它主要用于分析电路中的信号传输和反射特性，可以帮助工程师评估电路的性能以及找出潜在的问题。
本文将介绍矢量网络分析仪的工作原理及其在电子领域的应用。
一、概述矢量网络分析仪是一种精确测量电路中微小信号的仪器，通过发送和接收电磁波来测量电路中的反射和传输特性。
它可以测量的参数包括：幅度响应、相位响应、频率响应和群延迟等，这些参数对于分析和优化电路设计至关重要。
二、工作原理矢量网络分析仪的工作原理基于电磁波的传输和反射。
它通过电磁波与待测电路交互后的特性来分析电路的性能。
1. 电磁波的发送与接收矢量网络分析仪首先会通过一根耦合线将电磁波引导至待测电路。
在引导线的一个端口通过发射器发出电磁波，而另一个端口通过接收器接收反射回来的电磁波。
2. S参数测量S参数是指待测电路对应于入射波势和出射波势的幅度和相位之间的关系。
矢量网络分析仪通过测量S参数来分析电路特性。
2.1 反射系数的测量当电磁波传输至待测电路时，部分电磁波会被电路反射回来。
矢量网络分析仪通过测量反射系数（Reflection Coefficient）来评估电路对入射波的反射情况。
2.2 传输系数的测量除了反射系数，矢量网络分析仪还可以测量电路对电磁波传输的影响。
传输系数（Transmission Coefficient）用于表示电路中电磁波的传输效果。
3. 参数计算和结果显示通过测量反射系数和传输系数，矢量网络分析仪可以计算得到其他参数，如增益、驻波比、相位差等。
这些参数可用于评估电路的性能，并可通过显示器或计算机界面进行实时显示。
三、应用领域矢量网络分析仪广泛应用于电子领域的多个方面。
以下是几个常见的应用领域：1. 无线通信矢量网络分析仪在无线通信系统中起到了至关重要的作用。
它可以用于测量天线的电气特性、射频功率放大器的增益、射频滤波器的频率响应等。
矢量网络分析仪的基本原理
矢量网络分析仪的基本原理目录一、内容概览 (2)1.1 矢量网络分析仪的重要性 (3)1.2 矢量网络分析仪的应用领域 (4)二、矢量网络分析仪的基本原理概述 (5)2.1 矢量信号与标量信号的差异 (6)2.2 矢量网络分析仪的工作原理 (7)三、矢量网络分析仪的主要组成部分 (8)3.1 射频模块 (10)3.2 混频器模块 (11)3.3 功率计模块 (12)3.4 天线与开关模块 (13)3.5 控制与显示模块 (14)四、矢量网络分析仪的工作流程 (15)4.1 开启仪器 (17)4.2 连接测试夹具 (17)4.3 设置测试参数 (18)4.4 执行测试 (20)4.5 分析测试结果 (21)五、矢量网络分析仪的测量原理 (22)5.1 矢量电压与电流的计算 (23)5.2 矢量信号的幅度与相位测量 (24)5.3 矢量网络的阻抗与导纳计算 (25)六、矢量网络分析仪的性能指标 (27)6.1 测量范围 (28)6.2 分辨率 (29)七、矢量网络分析仪的选择与使用注意事项 (30)7.1 根据需求选择合适的矢量网络分析仪 (32)7.2 使用前的准备工作 (33)7.3 测试过程中的注意事项 (34)7.4 测试后的数据处理与结果分析 (35)八、结论 (37)8.1 矢量网络分析仪在现代无线通信领域的应用价值 (37)8.2 对矢量网络分析仪未来发展的展望 (38)一、内容概览矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，VNA）是一种先进的微波测量设备，用于评估射频（RF）和微波系统的性能。
它通过精确测量和计算传输功率、反射功率以及其它关键参数，帮助工程师设计和优化无线通信系统、雷达系统和卫星通信系统等。
VNA的工作原理基于电磁波的叠加和干涉。
当一束电磁波通过一个同相位、同频率的平面波信号与一个反射波信号叠加时，会产生一个矢量信号。
这个矢量信号包含了关于系统性能的有用信息，如回波损耗、插入损耗、传输系数等。
(完整版)矢量网络分析仪
矢量网络分析仪知识一、概述（一）用途矢量网络分析仪是微波毫米波测试仪器领域中最为重要、应用最为广泛的一种高精度智能化测试仪器，在业界享有“微波/毫米波测试仪器之王”的美誉，主要用于被测网络散射参量双向S参数的幅频、相频及群时延等特性信息的测量，广泛应用于以相控阵雷达为代表的新一代军用电子装备研制、生产、维修和计量等领域，还可以应用于精确制导、隐身及反隐身、航空航天、卫星通信、雷达侦测和监视、教学实验以及天线与RCS测试、元器件测试、材料测试等诸多领域。
（二）分类与特点矢量网络分析仪可以分为分体式矢量网络分析仪、一体化矢量网络分析仪、高性能矢量网络分析仪、脉冲矢量网络分析仪、毫米波矢量网络分析仪、多端口矢量网络分析仪、非线性矢量网络分析仪、便携式矢量网络分析仪、矢量网络分析仪模块（目前只有VXI总线形式)等类型产品。
●分体式矢量网络分析仪特点采用积木式结构，以主机、信号源、S参数测试装置、控制机等独立设备系统集成，配置灵活，技术指标较高，系列化产品工作频段覆盖45MHz～170GHz，但体积庞大、连接复杂、对操作要求高，已逐渐被一体化、高性能矢量网络分析仪替代。
●一体化矢量网络分析仪特点采用集成式结构，将信号源、S参数测试装置、幅相接收机等集成在一个机箱内，体积小、测试方便，代表着矢量网络分析仪体系结构的发展方向。
早期的一体化矢量网络分析仪工作频率主要为20GHz以内，目前正向高性能的新一代产品线全面过渡。
●高性能矢量网络分析仪特点采用基于多处理器的嵌入式计算机平台、基于模块化的多级倍频稳幅和宽带混频接收架构以及基于Windows操作系统的多线程实时测量软件平台，操作方便，扩展灵活，技术指标较之以往产品有质的提升，工作频段覆盖300kHz～67GHz，突破基于平台式体系架构设计的自主产品发展理论，代表着矢量网络分析仪的主要发展方向。
●脉冲矢量网络分析仪特点以微波脉冲调制信号作为激励信号，在继承连续波矢量网络分析仪宽频带、高精度和高速测量特点的基础上，能够在实时测量状态下获得被测电子元器件和电子装备在脉冲调制激励信号状态下的幅频、相频和群时延特性信息，满足新体制军用电子装备的测试需求，目前可实现100ns脉冲窄带信号测量，工作频率上限可达40GHz。
矢量网络分析仪基本原理
矢量网络分析仪基本原理
矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，VNA）是一种用
来测量电路参数的仪器。
它基于矢量信号的特性，可以测量和分析电路的传输、反射和衰减等参数。
矢量网络分析仪的基本原理是通过将被测电路与信号源和接收器相连，发送一系列频率和幅度可调的信号，并通过接收器测量被测电路的响应。
通过在发送和接收信号之间引入相位测量，可以得到复数形式的传输函数，进而得到电路的各种参数。
具体来说，在测量过程中，矢量网络分析仪会通过输入端口向待测电路发送信号，并通过输出端口接收到反射信号和传输信号。
反射信号是由待测电路中的反射和反射损耗引起的，而传输信号是通过电路中传输的信号。
测量过程中，矢量网络分析仪会比较输入信号和输出信号之间的相位和振幅差异。
从而，可以得到待测电路的反射系数和传输系数。
反射系数用于描述信号从待测电路反射回来的程度，传输系数用于描述信号从待测电路传输的程度。
通过测量反射系数和传输系数，矢量网络分析仪可以得到待测电路的S参数（Scattering Parameters），即反射系数和传输系
数与输入和输出端口之间的关系。
S参数可以用于描述电路的
功率传输、阻抗匹配和波导特性等。
总之，矢量网络分析仪通过测量反射和传输信号的相位和振幅差异来分析待测电路的特性。
它可以实时测量电路的S参数，
并提供精确的电路分析结果。
在电子设计、射频工程和通信系统等领域中，矢量网络分析仪被广泛应用于电路设计和性能分析。
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与校准阶段所得对应频率上的幅度和相位比较，即可得 L (s11、s22 ) 的测量结果。
扫频 信号源
参考通道 R 幅
相
显
接
示
测试通道 收
器
A机
校准件
待测件 ΓL、S11、S22
扫频 信号源
参考通道 R 幅
相
显
ΓL
Γ M EDF ESF ( Γ M EDF )
ERF
(5.2-4a)
测量双口网络反射参数 S11（或 S22）的误差源，除上述三项之外，还有匹配负载的剩
余反射一项，称为失配误差(ELF)。其误差模型于图 5.2-3b。由信号流图求出 S11（或 S22）
的测量值 S11M 为
S11M
EDF
接
示
测试通道 收
器
A机
校准件
待测件 ΓL、S11、S22
(a)双定向耦合器式
(b)单定向耦合器式
图 5.2-2 网络分析仪反射参数测量线路
二、反射参数的误差模型及其校正方法
测量单口网络反射系数的误差源主要有三项：
(1) 如果在端口 T1 接上全匹配负载( Γ L =0)，仍能测出反射。其原因是：(a) 在接收机中
则频率改变时测量数据会出现明显的起伏。由这个起伏引起的误差称为跟踪误差(ERF)。 (3) 等效源失配误差(ESF)。它是由于测试装置的端口 T1 不完全匹配(含信号源失配)而多次 反射引起的误差。综上得出:
EDF ≈测试通道定向耦合器的有限方向性; ERF ≈定向耦合器、接收器的频率跟踪误差； ESF ≈等效源失配误差。 把这三项误差用信号流图的形式表示出来称为误差模型(图 5.2-3)。由信号流图解出反射系
参考通道的信号泄漏到测试通道中去；(b) 测试通道定向耦合器的有限方向性。这两种误
差称为串话误差(EDF)。一般的泄漏项总在 80dB 以上，而同轴定向耦合器的方向性一般不 优于 40dB，所以测试通道定向耦合器对串话误差贡献最大，它的方向性越差，这个误差的
数值越大。
(2) 如果定向耦合器耦合臂的振幅和相位的频率响应不跟踪或接收机的两个通道不跟踪，
参考通道 R
F
S11←F 位置 S12←R 位置
测试通道 I
正向
T1
待测
SW
网络
T2
反向
S21←F 位置 S22←R 位置
测试通道 II
自动矢量网络分析仪是一种多功能的测量装置，它既能测量反射参数和传输参数，也 能自动转换为其他需要的参数；既能测量无源网络，也能测量有源网络；既能点频测量， 也能扫频测量；既能手动也能自动；既能荧光屏显示也能保存数据或打印输出。它是当前 较为成熟而全面的一种微波网络参数测量仪器。
微波元器件性能的描述，一般采用散射参数，如双口网络有 S11、S21、S12 和 S22 四个 参数，它们通常都是复量。而网络分析仪正是直接测量这些参数的一种仪器，又能方便地 转换为其它多种形式的特性参数。因此网络分析仪大大扩展了微波测量的功能和提高了工 作效率。
器
A机
a1
b2
待测件
(a) 单定向耦合器式
(b) 功分器式
图 5.2-4 用网络分析仪测量传输参数 S21(或 S12)的连接线路
二、传输参数的误差模型 测量传输参数的误差源有三项：(1) 隔离误差(串话误差)EXF：如果在测试装置的端口 T1
和 T2 分别接入匹配负载，而在接收机上仍测出某一传输信号，称为该系统的隔离误差(串 话误差)EXF。(2) 跟踪误差 ETF：如果输出振幅和两条通道的电长度随频率变化，而又不能 跟踪，在传输测量中将出现明显波纹，称为跟踪误差 ETF。(3) 失配误差 ESF、ELF：分别是 测量装置的端口 T1、T2 不匹配引起的测量误差。
a0 ΓLM
b0 T0
入射信号
S21
EDE
ESF
ΓL
ERF
T
EDE ESF
S11 S22
ELF
S11M
T0
ERF
T1
S12
T2
(a)测量的误差模型
(b)测量 S11(S22)的误差模型
图 5.2-3 测量反射参数时的误差模型 (端口 T0 是虚设的)
串话误差 EDF 可以用一个匹配负载分离出来。方法是：把匹配负载接在测试装置的输 出口 T1，这时式(5.2-1)近似为 ΓM ≈EDF，故此时测出的反射系数就是 EDF。
5.2-1 幅相接收机框图
幅相接收机的方案很多，有外差混频式，取样变频式，单边带式和调制副载波式等。 这里介绍取样变频式幅相接收机的基本原理。
幅相接收机的方框图示于图 5.2-1。由定向耦合器取样的入射波和反射波，分别送入幅 相接收机的参考通道和测试通道。经取样变频器向下变换到恒定不变的中频 fIF(20.278MHz)，再经过第二混频器，变换到低频 (278kHz)，得到待显示信号。要求频率 变换过程是线性的，即不能改变原来微波信号的相位信息和振幅信息。
为了扩展频段，用窄脉冲发生器代替常规本振，用取样门代替常规混频器(取样变频器)。 窄脉冲发生器产生一系列宽度很窄的脉冲。如果每个窄脉冲的宽度窄到与所用信号的周期 可以比较，则取样门就等效为谐波混频器。因此，一个单独系统就能工作在 110MHz 到 l2.4GHz 的信号带宽以上。一般谐波混频器有较低的噪声系数和较大的动态范围。
关于 ESF和 ERF的求法，可采用在 T1面分别接以短路器和开路器的方法求出。即短路时， 测量值为
ΓM2
E DF
(1)ERF 1 (1)ESF
(5.2-2)
开1 (1)ESF
(5.2-3)
由式（5.2-2）和（5.2-3）解出 ERF 和 ESF。把求出的 EDF，ERF 和 ESF 代入式（5.2-1），求出 待测反射系数的校正值为
S11ERF (1 S22 ELF ) S21S12 ELF ERF (1 S11ESF )(1 S22 ELF ) S S 21 12 ESF ELF
(5.2-4b)
当 S21S12 很小时，匹配负载失配误差是个小量，可以忽略，则式（5.2-4b）简化为
S11M
EDF
S11ERF 1 S11ESF
第五章 矢量网络分析仪的原理
5.1 引 言
微波矢量网络分析仪是对微波网络参数进行全面测量的一种装置。其早期产品是阻抗 图示仪，随着扫频信号源和取样混频器技术上的突破，微波网络分析仪得到了迅速发展。 但其出现初期一段相当长的时间内一直处于手动状态。直到 20 世纪 60 年代，将计算机应 用于测量技术，才出现了全自动的网络分析仪---自动网络分析仪。
准。直到扫完整个频段，校准结束。 测量时，在测试通道中插入待测元件，记录扫频范围内每个频点幅相接收机的幅度和
相位输出，并与校准阶段所得对应频率上的幅度和相位比较，即可得 s21 的测量结果。
参考通道 R 幅
相
显
接
示
测试通道 收
器
A机
扫频 信号源
a1
b2
待测件
扫频 信号源
参考通道 R 幅
相
显
接
示
测试通道 收
S11S 22 ESF ELF
(5.2-8)
隔离误差 EXF 通常是很小的，一般小于-80dB，约如系统噪声一样的低电平，所以只有在测 量高衰减时才产生大的影响。跟踪误差 ETF 在传输测量中产生百分比误差。关于失配误差 ESF、ELF，如果待测器件的 S11 和 S22 都很小。由 ESF、ELE 引入的误差也小。反之，失配误 差就大。
测试信号
20.278MHz
取样门
AGC
电子调谐门控 信号发生器
相位锁 定系统
取样门
AGC
参考信号
20.278MHz
第二 278KHz 检波器
混频器
模值输出
对数 变换器 对数输出
第二 限幅器 本振
相位 检测
第二 278KHz
混频器
相位基准
相位输出
图 5.2-1 取样变频式幅相接收机方框图
由于频率的变换过程是线性的，所以两条通道的中频 (20.278MHz)保持着测试信号与 参考信号之间的振幅和相位的相对关系。自动增益控制(AGC)放大器使参考通道电平稳定， 并能防止两条通道电平共模变化时，所引起测试通道的改变，而使测试通道电平归一到参 考通道电平上。
扫频工作中，锁相环路使本振频率同步地调谐到参考通道的信号频率上。当未被锁定 时，它前后调谐可以跨越倍频程。当 nf 本振-f 参考=20.278MHz 时，锁相环停止搜索处锁 定状态(约用 20μs)，保持中频恒定不变。锁相环维持锁定的扫描速率可高达 220GHz/s(在 8~12.4GHz 的范围，每秒可扫 30 次)。
上述误差在点频测量时可以减小或校正，方法是：首先在端口 T1、T2 分别接匹配负载， 使 S12=S21=0 代入式(5.2-8)，有 S21M=EXF，测出隔离误差 EXF(有时它和噪声混在一起难于分 辨)。然后校准跟踪误差 ETF，把 T1 和 T2 对接，S12=S21=1，由(5.2-8)得 S21M≈EXF+ETF，即 可解出 ETF。
5.2-4 四个 S 参数的测量装置及误差模型
图 5.2-12 示出四个 S 参数(S11、S21、S12、和 S22)的测量装置，通过转换开关 SW1 和 SW2 来选择欲测之量。
微波 信号源
正向
T1
待测 网络
反向
T2
参考通道
SW1
衰
匹配
测试通道 衰
减
负载
减
器
器
SW2
图 5.2-12 测量 S11、S12、S21、S22 的测量装置