网络分析仪测量过程中的误差分析

了精确 还原被 测器 件 的理想 反射及 传输特 性 ，必须
考 虑 测 试 仪 器 内部 及测 试 过 程 中所 产 生 的各 种 误
差 ，并 努力将 其影 响 降至最 小 。
１ 网络 分 析 仪 工 作 原 理
网络分 析仪 内部结 构如 图 １ 示 。网络 分析仪 所 工作 时 。先 由内部 信 号源产 生给定 功率 的测试 频率 信号 ，测 试信 号通 过 功率分 配器 输 出能 量相 等 的 ２
洋 ，研 文 员
１ ・ ０
铁 道 技 术 监 督
仪 测 试 时 ，系 统 误 差 是 由于 仪 表 装 置 的 不 理 想 或 被 测 试 设 备 的不 匹 配 所 引起 ，可 重 复 出 现 ，变 化 相 对 有 规 律 ，所 以在 测试 过 程 中可 以 通 过 校 准 来
消除。 随机误 差又称 偶然 误差 ，是 指测 量结果 与 重复 性 条件 下对 同一被 测 量进行 无 限多次 测量 所得 结果
测 试动 态 范 围和测 试 精度 。 目前 所 做 的试 验 工作 ，
主要 是 利用 网络 分析 仪 的散射 参数 （ 数 ）网络 ｓ参 测 量产 品的反 射特 性 和传 输 特 性 ，例 如反 射 系数 、 插 入损耗 、驻 波 比 、相移 和群 延时 等参数 ，并通 过
史 密斯 圆 图来 显示 端 口阻抗 与传输 特性 的关 系。为
Байду номын сангаас０ 引 言
网络分 析仪 是 用 来测 量 各 种 网络参 数 的仪器 ， 它 以扫频 的方式 给 出各散 射参 数 的幅度 、相 位频 率 特性 。通 过扩 展不 同 的网络接 口，可 以实 现对混 频 器 件 、平 衡器 件 、多端 口器件 、天 线 、电缆等 多种
过被 测 设备 到达 另 一端 测试 口 （ ｏｔ） Ｐ ｒ ，然 后进 人 ２
第３ ９卷 第 １期
Ｖ（１ ９ ）． ３ Ｎｏ． １
铁 道 技 术 监 督
网络 分 析 仪测 量 过 程 中的误 差 分 析
李 洋 － ，陈海康 ｚ
（１ 北 京 交通 大 学 电子 信 息 工 程 学 院 ，北 京 １０４ ；２ 铁 道 部产 品质 量 监 督 检验 中 心通 信 信 号检 验 站 ． ００４ ．
仪 表 内部 随机产生 的 噪声 （ 激励 源相 位噪声 、采 样
噪声 、中频 接收 机本底 噪声 等 ） 。 漂移误 差是 指测 量仪器 计量 特性 的慢 变化 引起 的误差 ，是 一种 随时 间或 随使用 次数 而变 化 的系统
，
北 京 １０ ８ ０ ０ １）
摘
要 ：通过对网络分析仪 内部各机构工作原理的分析 ，找 出测试过程 中产 生误差 的原 因 ，将所存在的
误差分 为系统误差 、随机误差和漂移误差 ３类。重点阐述 系统误差 的形成 ，通过 比较和分析频响 、方 向性 失配 、串扰等系统误差 ，进一步说明不 同误差对测试结果的影响。介绍现 阶段试验过程 中系统误差 的校准方
（ 责分 离 同一 物 理 路 径 上 相 反方 向传 播 的信 号 ） 负
与折射信号分离 ，进入测量接收机 Ａ；折射信号通
收 稿 日期 ：２ ｌ—ｌ一 １ Ｏ ｏ Ｏ ２ 作 者 简 介 ：李
・
的平 均值 与被 测 量 真 值 之 差 ，是 一 种 在 相 同 的测 量 条 件 下 的测 量 值 序 列 中数 值 、符 号 保 持 不 变 或 按 某 确定 规 律变 化 的测 量 误 差 。在 使 用 网 络 分 析
信 号从 左端 进入 定 向耦 合 器 ，理 想状 态下 入射 信 号完 全通 过定 向耦 合器 ，产 生反射 后 反射信 号 与 入 射信 号分 离 ，进入 相应 内部 接收机 。但 在实 际传
输 过 程 中 ，输 入 测 试 信 号 在 耦 合 端 会 出现 漏 泄 现
象 ，这 样入 射漏 泄会 与反射 信 号形成 矢量 叠加 进入
接 收 机 ，造 成 反射 特 性 的测 试 误 差 ，即方 向性 误
差。
的平 均值之 差 。在使 用 网络 分析 仪测 试 时 ，随 机误
差是 随机变 化 、不 可 预知 的 ，所 以不 能通 过校 准消
图 ３为方 向性误 差对 测试 结果 的影 响示例 。
除 。利 用 网络分析 仪测 试过 程 中 ，随机误 差主 要 出 现在 开 、关 动作 的重 复 性 、测 试 件 插拔 的重 复性 、
测量接收机 Ｂ 。这样 ，将接收机 Ｒ １中的源信 号 、 接 收机 Ａ中 的反 射 信 号及 接 收 机 Ｂ中通 过 被测 设
备后 的信 号进行 分析计 算 ，便得 到被测 设备 的反射
特性 （ ／ Ａ Ｒ）和传输 特性 （ ／ 。 ＢＲ）
通 信产 品的测 试 。通 过精 确 的校准后 ，具 有很 高的
法 ，分析校准原理 ，总结频响校准和单
口校准的校准件选取 、消除误差项及特点。
关键 词 ： 网络 分 析 仪 ；系统 误 差 ；误 差 分 析 ；校 准
中 图分 类 号 ：Ｔ ９ １ Ｂ ７
文 献 标 识 码 ：Ｂ
文章 编 号 ：１ ０ — １８ （０ ）Ｏ — ００ ０ ０６９７ ２ １ １ １０ １— ４
图 １ 网络 分 析 仪 内部 结构
２ 网络 分 析 仪 测试 过 程 中 的误 差分 析
２１ 误 差分 类 ．
路信号 ，一路进入接收机 Ｒ ，另一路经衰减器 由 ｌ 被 测 件 相应 的测 试 口 （ ｏｔ）发 出 ，通 过 测试 线 Ｐｒ １
缆 到 达被 测 设 备 （ Ｕ ） Ｄ Ｔ 。在 设 备 端 口 （ Ａ）测试
信 号 发 生 折射 和反 射 ，反 射 信 号 通 过 定 向耦 合 器
网络分 析仪 测试过 程 中产生 的误差 主要有 系统
误差 、随机 误差 和漂移 误差 ３ 。 类 系 统 误 差 又 叫规 律 误 差 ，是 指 在 重 复性 条 件 下 ，对 同 一被 测 量 进 行 无 限 多 次 测 量 ，所得 结 果