原文翻譯如下：

今天,，術(shù)語“網(wǎng)絡(luò)分析器”用于描述用于各種“網(wǎng)絡(luò)”的工具（圖 1）,。例如，當(dāng)今大多數(shù)人都擁有在 3G 或 4G“網(wǎng)絡(luò)”上運(yùn)行的蜂窩電話或移動電話,。此外,，我們的大多數(shù)家庭、辦公室和商業(yè)場所都擁有 Wi-Fi 或無線局域網(wǎng)“網(wǎng)絡(luò)”,。此外,，許多計算機(jī)和服務(wù)器都設(shè)置在“網(wǎng)絡(luò)”中，這些網(wǎng)絡(luò)都鏈接到云中,。對于這些“網(wǎng)絡(luò)”中的每一個,，都有一個特定的網(wǎng)絡(luò)分析器工具，用于驗(yàn)證性能,、映射覆蓋區(qū)域和識別問題區(qū)域,。

但是，本文中感興趣的網(wǎng)絡(luò)分析器用于不同類型的網(wǎng)絡(luò),，并且早在這些網(wǎng)絡(luò)存在之前就已定義,。第一個 VNA 是在 1950 年左右發(fā)明的，被定義為一種測量電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的儀器（圖 2）,。事實(shí)上,，可以說VNA多年來一直在使用，幫助使上述所有網(wǎng)絡(luò)成為可能,。從移動電話網(wǎng)絡(luò)到 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò),，再到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和云，當(dāng)今所有最常見的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)都是使用 60 多年前發(fā)明的 VNA 實(shí)現(xiàn)的,。

誰需要 VNA

所有無線解決方案都有發(fā)射器和接收器,，每個都包含許多射頻和微波組件,。這不僅包括智能手機(jī)和 WiFi 網(wǎng)絡(luò),，還包括聯(lián)網(wǎng)汽車和 IoT（物聯(lián)網(wǎng)）設(shè)備。此外,，當(dāng)今的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以如此高的頻率運(yùn)行,，以至于它們以射頻和微波頻率傳遞信號。圖 3 顯示了當(dāng)今在 VNA 的幫助下存在的一系列示例應(yīng)用。

VNA 用于測試組件規(guī)格和驗(yàn)證設(shè)計模擬,，以確保系統(tǒng)及其組件正常工作,。研發(fā)工程師和制造測試工程師通常在產(chǎn)品開發(fā)的各個階段使用 VNA。組件設(shè)計人員需要驗(yàn)證其組件（例如放大器,、濾波器,、天線、電纜,、混頻器等）的性能,。系統(tǒng)設(shè)計人員需要驗(yàn)證其組件規(guī)格，以確保他們所依賴的系統(tǒng)性能滿足其子系統(tǒng)和系統(tǒng)規(guī)格. 生產(chǎn)線使用 VNA 來確保所有產(chǎn)品在發(fā)貨供客戶使用之前都符合規(guī)格,。在某些情況下,，VNA 甚至用于現(xiàn)場操作以驗(yàn)證和排除已部署的射頻和微波系統(tǒng)的故障。

例如,，圖 4 顯示了 RF 系統(tǒng)前端以及如何使用 VNA 測試系統(tǒng)的不同組件和部件,。對于天線，重要的是要了解天線在將信號傳入和傳出空氣方面的效率,。正如我們稍后將解釋的,，這是通過使用 VNA 測量天線的回波損耗或 VSWR 來確定的。

查看圖 4 的右側(cè),，上混頻器獲取 IF 信號并將其與振蕩器 (VCO) 混合以產(chǎn)生 RF 信號,。信號轉(zhuǎn)換到新頻率的效果如何？是否產(chǎn)生了不需要的信號,？什么功率水平最有效地驅(qū)動混頻器,？VNA 用于回答這些問題。

從系統(tǒng)設(shè)計的角度來看,，有多少信號通過射頻板并離開天線,？在接收端，雙工器在提供發(fā)送和接收信號之間的隔離方面的效果如何,？所有這些問題都可以使用 VNA 來回答,。

基本 VNA 操作

VNA 的一個獨(dú)特功能是它包含一個用于生成已知激勵信號的源和一組接收器，用于確定由被測設(shè)備或 DUT 引起的激勵變化,。圖 5 突出顯示了 VNA 的基本操作,。為簡單起見，它顯示了來自端口 1 的信號源,，但當(dāng)今大多數(shù) VNA 都是多路徑儀器,，可以向任一端口提供激勵信號。

激勵信號被注入 DUT,，VNA 測量從輸入側(cè)反射的信號,，以及通過 DUT 輸出側(cè)的信號,。VNA 接收器測量產(chǎn)生的信號并將它們與已知的激勵信號進(jìn)行比較。測量結(jié)果然后由內(nèi)部或外部 PC 處理并發(fā)送到顯示器,。

市場上有多種不同的 VNA,，每一種都有不同數(shù)量的端口和激勵信號流向的路徑。對于 1 端口 VNA,，DUT 連接到圖 5 的輸入側(cè),，并且只能測量反射信號。對于 2 端口 1 路徑 VNA,，可以測量反射和傳輸信號（S11 和 S21）,，但是，必須物理反轉(zhuǎn) DUT 以測量反向參數(shù)（S22 和 S12）,。對于 2 端口 2 路徑 VNA,，DUT 可以在任一方向連接到任一端口，因?yàn)樵搩x器具有反轉(zhuǎn)信號流的能力,，因此兩個端口（S11 和 S22）的反射以及可以測量正向和反向傳輸（S21 和 S12）,。

主要規(guī)格

在確定您對 VNA 的需求時，需要考慮幾個關(guān)鍵規(guī)格,。雖然有許多 VNA 規(guī)格,，但有四個頂級規(guī)格可用于指導(dǎo)您的選擇過程——頻率范圍、動態(tài)范圍,、跡線噪聲和測量速度,。

頻率范圍是要考慮的第一個也是最關(guān)鍵的規(guī)格（圖 6a）。為此,，不僅要考慮您當(dāng)前的需求,，還要考慮未來的潛在需求，這通常是有益的,。此外,，雖然所有 DUT 都有給定的工作頻率,，但對于某些 DUT,，您可能還需要考慮諧波頻率。有源元件,，例如放大器,、轉(zhuǎn)換器和混頻器,，可能需要在其諧波頻率（工作頻率的 2 至 5 倍）下進(jìn)行測試。濾波器和雙工器也可能需要在其通帶的諧波處進(jìn)行測試,。盡管可能需要更高的頻率范圍,，但最大頻率范圍可能是 VNA 的主要成本驅(qū)動因素。

動態(tài)范圍是指定頻率范圍內(nèi)從最大值到最小值的可測量衰減范圍（圖 6b）,。根據(jù) DUT 所需的性能,，您需要確保最大 DUT 衰減規(guī)格的幅度至少比 VNA 動態(tài)范圍規(guī)格小 3 到 6 dB。今天的大多數(shù) VNA 都提供非常好的動態(tài)范圍 (~ 120 dB),，這對于許多應(yīng)用來說已經(jīng)足夠了,。一些非常高性能的組件可能需要更昂貴的 VNA 解決方案。

跡線噪聲測量 VNA 產(chǎn)生多少隨機(jī)噪聲并傳遞到測量中,。它通常以毫分貝 (0.001 dB) 為單位進(jìn)行測量,。跡線噪聲可能是確定某些組件精度的關(guān)鍵因素（圖 6c）。一個例子可能是濾波器通帶中可接受的波紋水平,。如果您需要一定的性能水平來確定通過濾波器的信號的準(zhǔn)確性,，則增加的 VNA 跡線噪聲貢獻(xiàn)可能是一個因素。

最后,，要考慮的其他規(guī)格之一是測量速度（圖 6d）,。測量速度是執(zhí)行單次掃描或測量所需的時間。這可能是大批量制造應(yīng)用的最關(guān)鍵要求,。如果考慮用于智能手機(jī)的組件,，每年可能生產(chǎn)數(shù)十億個組件。在非常大的容量下減少測試時間對于該組件的成功至關(guān)重要,。然而,，對于許多研發(fā)和小批量生產(chǎn)應(yīng)用，VNA 測量速度不是問題,。

網(wǎng)絡(luò)分析儀 VS 頻譜分析儀

一些設(shè)計工程師可能有使用 VNA 或頻譜分析儀的經(jīng)驗(yàn),。其他人可能對 RF 測試不熟悉，也不熟悉,。VNA 和頻譜分析儀是兩種最常用的射頻測試儀器,。但是網(wǎng)絡(luò)分析儀和頻譜分析儀有什么區(qū)別呢？您什么時候需要一種或兩種儀器,？表 1 提供了每種儀器的比較,。

首先，重要的是要考慮您需要測量什么類型的信號,。頻譜分析儀是測量數(shù)字調(diào)制信號的首選儀器,。例如，如果目標(biāo)是測量 Wi-Fi 和 LTE 信號的性能,，則只有頻譜分析儀才能執(zhí)行這些測量,。

如前所述，VNA 包含源和接收器,。這使其能夠使用已知激勵來激發(fā) DUT,，并使用多個接收器來測量其響應(yīng)。VNA 可以有多個通道和端口,，允許其接收器同時測量 DUT 的輸入和輸出,。

頻譜分析儀通常用于測量未知信號,，這些信號可能通過天線或組件的輸出在空中傳輸。它們也往往是單通道儀器,，一次只能測量 DUT 的一個輸出,。另一方面，VNA 不測量信號,。它們測量無源或有源設(shè)備的固有射頻特性,。

借助已知的激勵和多個接收器，VNA 可以準(zhǔn)確測量 DUT 的幅度和相位特性,。該矢量信息允許完整的器件表征,。使用矢量誤差校正還可以實(shí)現(xiàn)更高的精度和動態(tài)范圍。這種獨(dú)特的用戶校準(zhǔn)功能（稍后將討論）允許 VNA 排除電纜,、適配器和固定裝置的影響,。

一些頻譜分析儀提供內(nèi)置跟蹤發(fā)生器 (SA w/TG)，因此它們具有與 VNA 大致相同的功能,。從根本上說,，VNA 的工作方式與帶 TG 的 SA 的工作方式大致相同。但是,，這兩種儀器解決方案之間的主要區(qū)別在于 VNA 能夠使用多個接收器進(jìn)行比例測量,。帶有 TG 的 SA 可以很好地進(jìn)行 1 端口反射測量，并且還可以執(zhí)行糾錯,。但是,，對于使用 SA w/TG 進(jìn)行的傳輸測量，可以進(jìn)行測量,，但不能使用 VNA 的精度,。正如我們稍后將討論的，其中大部分是因?yàn)橥暾?2 端口糾錯只能在 VNA 上進(jìn)行,。最重要的是,，大多數(shù)帶有 TG 的 SA 不顯示相位數(shù)據(jù)，這在許多 RF 測試應(yīng)用中至關(guān)重要,。

了解 S 參數(shù)

由于通常很難測量高頻下的電流或電壓,，因此可以測量散射參數(shù)或 S 參數(shù)。它們用于表征射頻組件或組件網(wǎng)絡(luò)的電氣特性或性能,，并與增益,、損耗和反射系數(shù)等熟悉的測量相關(guān)。要了解如何使用 VNA 來表征 DUT,，了解 S 參數(shù)的基礎(chǔ)知識很重要,。圖 7 展示了解釋 S 參數(shù)的簡單過程。

如果我們從外部視圖開始,， VNA 通常有兩個或多個端口,，可以直接連接到 DUT,，也可以使用電纜和適配器。這些端口被標(biāo)記,，在本例中為端口 1 和端口 2,。

接下來，讓我們考慮內(nèi)部視圖,。用于評估多端口網(wǎng)絡(luò)行為的常見做法是使用入射波作為每個端口的激勵，并測量從施加電源的端口反射或通過設(shè)備傳輸?shù)狡溆喽丝诘某錾洳?。端口,。一般來說，進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)或 DUT 的波稱為入射波,，而離開網(wǎng)絡(luò)或 DUT 的波稱為反射波,，盡管每個波都可能由來自其他端口的反射和傳輸組合而成。

入射波用 a n 表示,，反射波用 b n表示,，其中 n 是端口號。a 波和 b 波都是相量,，在網(wǎng)口的指定端具有幅值和相位,。

兩個 VNA 端口連接器的后面各有一個定向耦合器（圖 7 中的綠色框）。這些定向耦合器將已知的激勵信號傳遞到 DUT 的任一側(cè)（a 1或 a 2）,。

首先,，將一部分刺激信號作為參考信號。S 參數(shù)定義為來自不同端口的信號相對于該參考的比率,。同時,，一些刺激信號在進(jìn)入 DUT 時被反射 (b 1 )。反射的輸入信號部分使用連接到 VNA 內(nèi)部端口 1 的接收器進(jìn)行測量,。進(jìn)入 DUT 的輸入信號部分在通過時通常會發(fā)生幅度和相位變化,。從端口 2 發(fā)出的部分由端口 2 (b 2 )上的 VNA 接收器測量。

需要注意的是,，由于 VNA 是雙向儀器,，端口 2 也可能是發(fā)出已知激勵的地方（在這種情況下為2），并且測量過程在相反方向上是相同的,。

現(xiàn)在我們對 VNA 的工作原理有了更多的了解,，讓我們將內(nèi)部視圖轉(zhuǎn)換為 S 參數(shù)理論視圖。通過使用 a（入射）和 b（反射）波,，線性網(wǎng)絡(luò)或 DUT 可以通過一組方程來表征,，這些方程根據(jù)所有端口的入射波來描述每個端口的反射波。在這些條件下表征網(wǎng)絡(luò)的常數(shù)稱為 S 參數(shù),。

在正向情況下,，如圖 7 所示,，端口 1 正在傳輸 a 1信號并且匹配負(fù)載施加到端口 2，導(dǎo)致負(fù)載處的信號反射為零 (a 2 = 0),。S 11對應(yīng)于端口1處的反射系數(shù),，或b 1與a 1 的比率。S 21是通過DUT的前向傳輸系數(shù),，是b 2與a 1的比值,。

在反向情況下，端口 2 正在傳輸 a 2信號,，并且匹配負(fù)載施加到端口 1 (a 1 = 0),。S22 對應(yīng)于端口 2 處的反射系數(shù)，或 b2 與 a 2 的比值,。S 12是通過DUT的反向傳輸系數(shù),，是b 1與a 2的比值。

請注意,，在 S 參數(shù)命名法 Syx 中,，第二個數(shù)字 (x) 表示始發(fā)端口，而第一個數(shù)字是目標(biāo)端口 (y),。從理論上講,，S 參數(shù)理論可以應(yīng)用于具有無限數(shù)量端口的網(wǎng)絡(luò)。例如,，一個 4 端口 VNA 將有 16 個 S 參數(shù)：來自 S 11,、S 12、S 13,、S 14,、S 21 ...。? 44,。這些 S 參數(shù)遵循相同的理論,，是每個指定端口之間的比率測量值。

測量誤差的類型

在使用 VNA 進(jìn)行任何測量之前,，您必須對其進(jìn)行校準(zhǔn)以減少可能影響測量的錯誤,。在繼續(xù)校準(zhǔn) VNA 之前了解測量誤差很有用，因?yàn)椴⒎撬姓`差都可以通過這種方式最小化,。

測量誤差主要分為三種類型（圖 8）,。測量誤差的類型包括系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和漂移誤差,。系統(tǒng)誤差是測試設(shè)備或測試設(shè)置中的缺陷,，通常是可以預(yù)測的。一些示例包括 VNA 接收器在其頻率范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)中的輸出功率變化或紋波。同樣重要的是將 DUT 連接到 VNA 的 RF 電纜的功率損耗會隨著頻率的增加而增加,。由于這些誤差是可預(yù)測的并且是設(shè)備中的缺陷,，因此可以通過用戶校準(zhǔn)輕松地將其排除。

測量誤差的第二個來源是由隨機(jī)誤差引起的,。這是由隨時間變化的測試設(shè)備或測試設(shè)置發(fā)出的噪聲引起的錯誤,。該誤差量很重要，因?yàn)榧词乖趫?zhí)行用戶校準(zhǔn)后它仍會保留在測量結(jié)果中,，并且它決定了測量中可以達(dá)到的準(zhǔn)確度,。前面討論過的跡線噪聲是隨機(jī)誤差的一個例子。

第三個誤差源是漂移誤差,，它與隨時間的測量漂移有關(guān),。這些是在執(zhí)行用戶校準(zhǔn)后在測試設(shè)備和測試設(shè)置中出現(xiàn)的差異。例如溫度波動,、濕度波動和裝置的機(jī)械運(yùn)動,。有時使用溫度和濕度控制的房間來減少隨時間推移的漂移誤差,。測試設(shè)置隨時間漂移的量決定了測試設(shè)置需要重新校準(zhǔn)的頻率,。

校準(zhǔn)技術(shù)

什么是用戶校準(zhǔn)

在射頻和微波測試設(shè)備中，VNA 具有獨(dú)特的校準(zhǔn)技術(shù),。雖然 VNA 與其他射頻和微波測試設(shè)備相似,，因?yàn)樗鼈冊诔鰪S時已校準(zhǔn)并且通常需要每年檢查一次以確保它們?nèi)匀徽＿\(yùn)行，但 VNA 的不同之處在于它們具有額外的“用戶校準(zhǔn)”,，可以由用戶在進(jìn)行測量之前執(zhí)行,。圖 9 顯示了工廠和用戶校準(zhǔn)的不同參考平面。

工廠校準(zhǔn)涵蓋了 VNA 在測試端口連接器上的性能,。儀器性能基于滿足一組定義參數(shù)（頻率,、功率等）的輸入信號。就 VNA 而言,，它不僅經(jīng)過校準(zhǔn)以從接收器的角度進(jìn)行準(zhǔn)確測量,，還具有工廠校準(zhǔn)，以確保來自 VNA 的已知激勵被指定并正常運(yùn)行,。

基本上,，它確保輸出信號符合規(guī)格并且輸入信號將被準(zhǔn)確表示。這種工廠校準(zhǔn)類似于在帶有跟蹤發(fā)生器的頻譜分析儀上執(zhí)行的工廠校準(zhǔn),。

在同一臺儀器中內(nèi)置已知的激勵和接收器,，使 VNA 具有執(zhí)行額外“用戶校準(zhǔn)”的獨(dú)特能力。如前所述,，VNA 測量幅度和相位,，這意味著用戶校準(zhǔn)執(zhí)行矢量誤差校正。這就是使 VNA 成為最準(zhǔn)確的射頻測試儀器之一的原因,。用戶校準(zhǔn)使 VNA 能夠排除電纜,、適配器和 DUT 連接中使用的大多數(shù)東西的影響,。通過消除附件的影響，用戶校準(zhǔn)允許單獨(dú)精確測量 DUT 性能,。這使設(shè)計人員能夠在將 DUT 放入子系統(tǒng)時更好地了解 DUT 的性能,。

VNA 校準(zhǔn)方法

既然我們了解了“用戶校準(zhǔn)”在排除測量誤差方面的重要性，我們可以繼續(xù)討論可用的不同用戶校準(zhǔn)方法,。有許多不同的 VNA 校準(zhǔn)方法,，您需要的復(fù)雜程度取決于您所需的精度，甚至可能是您的預(yù)算（圖 10）,。在本節(jié)中,，我們將回顧一些更常見的方法。

最簡單的方法是響應(yīng)校準(zhǔn),。它既快速又簡單,，但不如其他方法準(zhǔn)確。例如,，如果您只需要 S 11或反射測量,，您可以使用開路或短路來測量測試設(shè)置響應(yīng)。如果只需要 S 21或傳輸測量,，則只能使用直通標(biāo)準(zhǔn),。響應(yīng)校準(zhǔn)很容易執(zhí)行，根據(jù)您需要的準(zhǔn)確度,，可能就足夠了,。

接下來，還有 2 端口單路徑方法,，它更準(zhǔn)確,，但連接數(shù)比全 2 端口雙路徑校準(zhǔn)要少。當(dāng)您對一組有限的 S 參數(shù)（例如 S 11,、S 21,、a 2 =0）感興趣時，此方法很有效,。在這種情況下,，VNA 將僅從端口 1 傳輸。好處是校準(zhǔn)期間連接更少,。

2 端口雙路徑校準(zhǔn)方法與 2 端口單路徑校準(zhǔn)基本相同,，但增加了端口 2 側(cè)的開路短路負(fù)載測量。這種方法提供了準(zhǔn)確,、完整的 S 參數(shù)測量能力,。缺點(diǎn)是它需要進(jìn)行許多連接。額外的步驟可能會導(dǎo)致潛在的過程錯誤，因?yàn)槟枰啻螠y量和更換標(biāo)準(zhǔn),。

最后,，還有電子校準(zhǔn)方法。只需連接電子校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)件,，VNA 即可為 S11,、S 21、S 12和 S 22執(zhí)行簡單,、快速且非常準(zhǔn)確的校準(zhǔn)——所有這些都通過一組連接進(jìn)行,。這種單一連接很有價值，因?yàn)樗鼫p少了在校準(zhǔn)過程中插入錯誤標(biāo)準(zhǔn)的可能性,。通常,，電子校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是可用的最昂貴的校準(zhǔn)方法。然而,，它們通過極大地簡化校準(zhǔn)過程而增加了巨大的價值,，同時提供了高度準(zhǔn)確的結(jié)果。

校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)校準(zhǔn)方法的類型,，有多種類型的 VNA 校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)用于用戶校準(zhǔn),。最常見的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)集稱為短路、開路,、負(fù)載和直通 (SOLT),。VNA 用戶校準(zhǔn)是使用這些已知標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的,，包括短路,、開路、精密負(fù)載（通常為 50 歐姆）和直通連接,。校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)最好與 DUT 具有相同的連接器類型和性別,。這允許 DUT 或校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)成為校準(zhǔn)和測量之間的唯一變化。

不幸的是,，不可能制作出完美的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn),。短路總會有一些電感；開路總會有一些邊緣電容,。VNA 存儲有關(guān)特定校準(zhǔn)套件的數(shù)據(jù)并自動糾正這些缺陷,。特定校準(zhǔn)套件的標(biāo)準(zhǔn)定義取決于 VNA 的頻率范圍。在某些校準(zhǔn)套件中,，公連接器上的數(shù)據(jù)與母連接器不同,，因此用戶可能需要在校準(zhǔn)之前在 VNA 的用戶界面中指定連接器的性別。

校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)可以通過幾種不同的方式物理實(shí)現(xiàn)（圖 12）,。首先引入了單獨(dú)的機(jī)械標(biāo)準(zhǔn),，每個標(biāo)準(zhǔn)都是單獨(dú)制造和表征的。個別標(biāo)準(zhǔn)提供出色的準(zhǔn)確性，并為各種測試設(shè)置提供靈活性,。

今天,，可提供帶有開路短路負(fù)載的 4 合 1 機(jī)械校準(zhǔn)套件，并通過集成到單個機(jī)械設(shè)備中,。如前所述,，還有由計算機(jī)和 USB 驅(qū)動的自動電子校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。這些通過將校準(zhǔn)減少到一組連接來提供非常準(zhǔn)確且不易出現(xiàn)人為錯誤的自動校準(zhǔn),。

典型的 VNA 測量

VNA 執(zhí)行兩種類型的測量 - 傳輸和反射（圖 13）,。傳輸測量將 VNA 的激勵信號通過 DUT，然后由另一側(cè)的 VNA 接收器進(jìn)行測量,。最常見的傳輸 S 參數(shù)測量是 S 21和 S 12 (S xy大于 2 個端口）,。掃描功率測量是傳輸測量的一種形式。傳輸測量的一些其他示例包括增益,、插入損耗/相位,、電長度/延遲和群延遲。相比之下,，反射測量測量的是 VNA 激勵信號中入射到 DUT 但不通過它的部分,。相反，反射測量測量由于反射而返回到源的信號,。最常見的反射 S 參數(shù)測量是 S 11和 S 22（S xx用于大于 2 端口）,。

掃頻測量

掃頻測量特別有用，因?yàn)樗鼈冊谟脩舳x的一組頻率和步進(jìn)點(diǎn)上掃描內(nèi)部源,?？梢杂纱诉M(jìn)行各種測量，包括 S 參數(shù),、單個入射和反射波（例如 a 1,、b 2)、幅度,、相位等,。圖 14 顯示了無源濾波器的掃頻傳輸測量示例。這種類型的濾波器測量顯示信號通過組件時會發(fā)生什么,。S21 測量表明通帶帶寬性能由其 6 dB 響應(yīng)定義,。顯示阻帶性能與 60 dB 降低規(guī)格相比。然后可以將測量結(jié)果與濾波器設(shè)計目標(biāo)或從系統(tǒng)設(shè)計者的角度來看濾波器制造商的規(guī)格進(jìn)行比較,。

掃頻測量還可以測量入射到 DUT 上的激勵信號的反射,，但與通過 DUT 傳輸相反的是反射。這些 S 11（或 S xx）測量允許用戶檢查和比較 DUT 的性能與其規(guī)格,。示例 DUT 包括天線,、濾波器和雙工器,。圖 15 顯示了天線回波損耗測量的示例。請注意,，在天線通帶中,，大部分信號都在傳輸，因此反射測量結(jié)果中會出現(xiàn)可見的零點(diǎn),。

時域測量

一些 VNA 能夠使用逆傅立葉變換將掃頻測量值轉(zhuǎn)換為時域,。通過這種方式，時域中顯示的數(shù)據(jù)允許使用 VNA 通過檢測信號通過 DUT 時阻抗不匹配或不連續(xù)的位置來發(fā)現(xiàn)電纜和連接中的問題,。

對于時域測量,，解析兩個信號的能力與測量的頻率跨度成反比。因此,，頻率跨度越寬,，VNA 區(qū)分緊密間隔的不連續(xù)性的能力就越大。最大頻率跨度由用戶設(shè)置,，可由 VNA 的頻率范圍或 DUT 的可用帶寬定義,。

頻域采集的數(shù)據(jù)不是連續(xù)的，而是有限個離散頻點(diǎn),。這會導(dǎo)致時域數(shù)據(jù)在頻率采樣間隔的倒數(shù)之后重復(fù),。這種現(xiàn)象稱為混疊。正確設(shè)置頻率采樣間隔以準(zhǔn)確測量所需距離以在出現(xiàn)混疊之前評估 DUT 的性能非常重要,。

圖 16 顯示了帶有多個適配器的電纜的 VNA 測量,。這可以是從基站子系統(tǒng)到其天線的基站電纜。時域測量可定位到不同適配器的物理距離或電纜中潛在的不連續(xù)性,，這有助于定位問題區(qū)域或故障,。

掃描功率測量

VNA 還可以掃描激勵信號的輸出功率電平，而不是掃描頻率,。對于這些測量,，頻率保持恒定,，而輸出功率在定義的功率范圍內(nèi)逐步增加,。這是放大器的常見測量方法，從低功率電平開始,，并以分?jǐn)?shù) dB 步長增加功率,。

在放大器的線性區(qū)域，隨著輸入功率的增加,，輸出功率也成比例地增加,。放大器輸出偏離線性期望值 1dB 的點(diǎn)稱為 1dB 壓縮點(diǎn)（圖 17）。當(dāng)放大器達(dá)到其壓縮點(diǎn)時,，它不再能夠像以前一樣增加其輸出功率,。對于需要放大器線性性能的應(yīng)用,，此測量有助于定義該規(guī)格。

測試多端口組件

今天的許多組件都有兩個以上的端口（圖 18）,。它們可能有一個輸入和多個輸出,，反之亦然。更復(fù)雜的組件可以有多個輸入和多個輸出,。如果端口之間的交互不是問題,，那么這些組件中的一些仍然可以通過一系列 2 端口測量進(jìn)行測試。

當(dāng)需要測量多個端口之間的交互時,，您可能需要多端口 VNA,。真正的多端口測量將測量 N 2 S 參數(shù)并需要具有 N 端口的 VNA，其中 N 等于 DUT 端口的數(shù)量,。代替僅S 11,、S 21、S 12和S 22,，S 參數(shù)還將包括例如S 41或S 43或S 10 11,。真正的多端口 VNA 可以為每個端口提供激勵信號。多端口糾錯消除了測量的系統(tǒng)誤差,，但需要復(fù)雜的校準(zhǔn)過程,，其中校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)必須連接到所有可能的端口組合。

概括

現(xiàn)在,，很容易理解為什么 VNA 有助于使許多現(xiàn)代技術(shù)成為可能,。通過向被測設(shè)備或 DUT 提供已知激勵信號，以及多個接收器來測量響應(yīng),，VNA 形成了一個閉環(huán),，使其能夠非常準(zhǔn)確地測量組件的電氣幅度和相位響應(yīng)。由于其獨(dú)特的用戶校準(zhǔn),，VNA 是最準(zhǔn)確的射頻測試儀器之一,。它允許通過減少電纜、適配器和其他測試輔助工具的影響來仔細(xì)隔離 DUT 性能,。

VNA 測試組件規(guī)格并驗(yàn)證設(shè)計模擬,。有了這種精確的表征水平，系統(tǒng)工程師就可以研究電路或系統(tǒng)級設(shè)計,，并放心地知道——從設(shè)計階段到制造階段——它會按預(yù)期運(yùn)行,。