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    分析網絡分析儀的原理

    發布時間:2019-05-28瀏覽:861次

           網絡分析儀一種能在寬頻帶內進行掃描測量以確定網絡參量的綜合性微波測量儀器。全稱是微波網絡分析儀。網絡分析儀是測量網絡參數的一種新型儀器,可直接測量有源或無源、可逆或不可逆的雙口和單口網絡的復數散射參數,并以掃頻方式給出各散射參數的幅度、相位頻率特性。自動網絡分析儀能對測量結果逐點進行誤差修正,并換算出其他幾十種網絡參數,如輸入反射系數、輸出反射系數、電壓駐波比、阻抗(或導納)、衰減(或增益)、相移和群延時等傳輸參數以及隔離度和定向度等。

      網絡分析儀的原理:
      一個任意多端口網絡的各端口終端均匹配時,由第n個端口輸入的入射行波an將散射到其余一切端口并發射出去。若第m個端口的出射行波為bm,則n口與m口之間的散射參數Smn=bm/an。一個雙口網絡共有四個散射參數S11、S21、S12和S22。當兩個終端均匹配時,S11和S22就分別是端口1和2的反射系網絡分析儀數,S21是由1口至2口的傳輸系數,S12則是反方向的傳輸系數。當某一端口m終端失配時,由終端反射回來的行波又重新進入m口。這可以等效地看成是m口仍是匹配的,但有一個行波am入射到m口。這樣,在任意情況下都可以列出各口等效入射、出射行波與散射參數之間關系的聯立方程組。據此可以解出網絡的一切特性參數,如終端失配時的輸入端反射系數、電壓駐波比、輸入阻抗以及各種正向反向傳輸系數等。這就是網絡分析儀的基本的工作原理。單端口網絡可視為雙口網絡的特例,在其中除S11之外,恒有S21=S12=S22。對于多端口網絡,除了一個輸入和一個輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負載,從而等效為一個雙端口網絡。輪流選擇各對端口作為等效雙口網絡的輸入、輸出端,進行一系列測量并列出相應的方程,即可解得n端口網絡的全部n2個散射參數,從而求出n端口網絡的一切特性參數。圖左為四端口網絡分析儀測量S11時測試單元的原理示意,箭頭表示各行波的路徑。信號源u輸出信號經開關S1和定向耦合器D2輸入到被測網絡的端口1,這就是入射波a1。端口1的反射波(即1口的出射波b1)經定向耦合器D2和開關傳到接收機的測量通道。信號源u的輸出同時經定向耦合器D1傳到接收機的參考通道,這個信號是正比于a1的。于是雙通道幅度-相位接收機就測出b1/a1,即測出S11,包括其幅值和相位(或實部和虛部)。測量時,網絡的端口2接上匹配負載R1,以滿足散射參數所規定的條件。系統中的另一個定向耦合器D3也終接匹配負載R2,以免產生不良影響。其余三個S參數的測量原理與此類同。圖右為測量不同Smn參數時各開關應放置的位置。
     

    網絡分析儀

      在實際測量之前,先用三個阻抗已知的標準器(例如一個短路、一個開路和一個匹配負載)供儀器進行一系列測量,稱為校準測量。由實測結果與理想(無儀器誤差時)應有的結果比對,可通過計算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計算機中,以便對被測件的測量結果進行誤差修正。在每一頻率點上都按此進行校準和修正。測量步驟和計算都十分復雜,非人工所能勝任。
      上述網絡分析儀稱為四端口網絡分析儀,因為儀器有四個端口,分別接到信號源、被測件、測量通道和測量的參考通道。它的缺點是接收機的結構復雜,誤差模型中并未包括接收機所產生的誤差。   

     

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