網(wǎng)絡(luò)分析儀結(jié)構(gòu)
　　網(wǎng)絡(luò)分析儀可以分為標(biāo)量(只包含幅度信息)和矢量(包含幅度和相位信息)兩種分析儀。標(biāo)量分析儀曾一度因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉而廣泛使用。矢量分析儀可以提供更好的誤差校正和更復(fù)雜的測(cè)量能力。隨著技術(shù)的進(jìn)步，集成度和計(jì)算效率的提高，成本的降低，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用越來越普及。
　　網(wǎng)絡(luò)分析儀有四個(gè)基本功能模塊，如圖5所示。
　　信號(hào)源，用于產(chǎn)生入射信號(hào)，既支持連續(xù)掃頻也支持離散頻點(diǎn)，并且功率可調(diào)。信號(hào)源通過信號(hào)分離模塊饋入DUT輸入端，信號(hào)分離模塊可看作一個(gè)測(cè)試裝置。在這里，將反射信號(hào)和傳輸信號(hào)分離進(jìn)不同的組件測(cè)量。對(duì)于每一個(gè)頻點(diǎn)，處理器測(cè)量信號(hào)并計(jì)算參數(shù)值(例如S21或駐波比)。用戶校準(zhǔn)主要用于提供數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤校正，將在后續(xù)詳細(xì)介紹。最終，當(dāng)與網(wǎng)絡(luò)分析儀交互時(shí)，你可以在顯示器上查看參數(shù)以及修正后的數(shù)值，并使用其它用戶功能，比如縮放波形圖。
　　根據(jù)網(wǎng)絡(luò)分析儀性能和成本的不同，有多種方式實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中的四個(gè)模塊。測(cè)試裝置可以設(shè)計(jì)成傳輸/反射(T/R)或全S-參數(shù)。其中，T/R測(cè)試裝置是最基本的實(shí)現(xiàn)方式，結(jié)構(gòu)見圖6。
　　T/R結(jié)構(gòu)包括一個(gè)穩(wěn)定信號(hào)源，它能夠提供指定頻率和功率的正弦波信號(hào);一個(gè)參考接收器R，它與功率分配器或定向耦合器相連，用于測(cè)量入射信號(hào)的幅值和相位。入射信號(hào)從網(wǎng)絡(luò)分析儀端口1發(fā)出，饋入DUT的輸入端。定向耦合接收器A測(cè)量任何反射回端口1的信號(hào)(包括幅值和相位)。網(wǎng)絡(luò)分析儀的端口2，端口2處的接收器B用于測(cè)量該信號(hào)的幅值和相位。
　　接收器針對(duì)不同的特性要求也有不同的結(jié)構(gòu)，可被看作是帶有下變頻器、中頻濾波器以及矢量檢測(cè)器的窄帶接收機(jī)，類似于矢量信號(hào)分析儀。它們可以提取出信號(hào)的實(shí)、虛部，用于計(jì)算幅值和相位信息。此外，所有接收器都與信號(hào)源使用相同的相位參考，你可以在相同的相位參考下計(jì)算接收信號(hào)與入射信號(hào)的相位關(guān)系。
　　T/R結(jié)構(gòu)具有性價(jià)比高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能好的特點(diǎn)。但僅只支持前向參數(shù)測(cè)量，例如S11和S21。如要測(cè)量反向參數(shù)，需要斷開并反轉(zhuǎn)DUT，或者借助外部開關(guān)控制。由于不能切換源(入射信號(hào))到端口2，端口2的糾錯(cuò)能力有限。如果T/R結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合你的項(xiàng)目要求，這種結(jié)構(gòu)是一種高精度和高性價(jià)比的選擇。
　　全S-參數(shù)結(jié)構(gòu)如圖7所示，在參考接收耦合器后的信號(hào)通路中嵌入了一個(gè)開關(guān)。
        當(dāng)開關(guān)連通端口1，分析儀測(cè)量前向參數(shù)。當(dāng)開關(guān)連通端口2，你無需重置DUT外部連接，就可以測(cè)量反向參數(shù)。端口2處的定向耦合接收器B測(cè)量前向傳輸參數(shù)和反向反射參數(shù)。接收器A測(cè)量前向反射參數(shù)和反向傳輸參數(shù)。
由于開關(guān)放置在網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量路徑上，因此用戶校準(zhǔn)時(shí)需要考慮開關(guān)的不確定性。盡管如此，兩個(gè)開關(guān)位置仍可能會(huì)有細(xì)微的差別。另外，隨著時(shí)間的推移，開關(guān)觸點(diǎn)磨損，需要更頻繁的用戶校準(zhǔn)。為了解決這個(gè)問題，可以把開關(guān)移到源輸出，并且采用兩個(gè)參考接收機(jī)，R1和R2，分別對(duì)應(yīng)前向和反向，如圖8所示。由于采用了更高性能的架構(gòu)，成本和復(fù)雜性也隨之而來。
        網(wǎng)絡(luò)分析儀的基本結(jié)構(gòu)絕大部分在測(cè)試裝置中實(shí)現(xiàn)。一旦分析儀測(cè)量出入射信號(hào)（R參考接收器）和傳輸信號(hào)的幅值和相位，或者是反射信號(hào)（A和B接收器）的幅值和相位，就可計(jì)算出四個(gè)S-參數(shù)值，如圖9所示。
        您可以綜合應(yīng)用，性能，精度，和成本等因素，選擇合適的網(wǎng)絡(luò)分析儀結(jié)構(gòu)。
誤差和不確定度
        理解矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀不確定度的來源有助于你采取行之有效的用戶校準(zhǔn)方法。對(duì)于圖10所示的完整的雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀結(jié)構(gòu)，我們從前向開始分析。
        首先，第一個(gè)不確定性是傳輸信號(hào)和反射信號(hào)由于在頻率上或者分別正，反向的軌道導(dǎo)致的信號(hào)丟失。其次，DUT的輸入阻抗和網(wǎng)絡(luò)分析儀或系統(tǒng)阻抗的差異。同樣，DUT輸出端也存在類似情況，它們分別屬于源匹配和負(fù)載匹配。
用于信號(hào)分離的定向耦合器的效率，也需要考慮。理想的定向耦合器在耦合臂產(chǎn)生輸出信號(hào)，它是與主臂一個(gè)方向上的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)成比例，而相反方向的信號(hào)不產(chǎn)生輸出信號(hào)。耦合器輸出（耦合臂）和標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)（直通臂）的區(qū)別是耦合系數(shù)。耦合系數(shù)通常在10分貝到30分貝之間，意味著當(dāng)輸入信號(hào)以適當(dāng)方向通過直通臂時(shí)，輸出RF功率電平比其小10到30分貝。
定向耦合器對(duì)于反方向的信號(hào)不產(chǎn)生輸出。但實(shí)際上，這是很難實(shí)現(xiàn)的。盡管是很小的，反方向的信號(hào)通過實(shí)際的耦合器仍然會(huì)在輸出端產(chǎn)生不必要的響應(yīng)。這種不需要的信號(hào)定義為耦合器泄露。耦合系數(shù)與耦合泄露的差別稱為耦合器的定向性。
最后是隔離。端口2的接收器檢測(cè)到端口1輻射或傳導(dǎo)的少量的信號(hào)，在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)分析儀，這種不必要的泄露通常很小?？偟膩碚f，不影響測(cè)量，除非DUT有很高的損失。盡管推薦，在許多現(xiàn)代矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀中。隔離在校準(zhǔn)中只是一種可選的操作。
一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)分析儀正向不確定性的來源包括：傳輸和反射追蹤；負(fù)載和源匹配；定向性和隔離，這些再結(jié)合反向6個(gè)誤差項(xiàng)，共有12誤差項(xiàng)。用戶校準(zhǔn)需要充分考慮這12個(gè)誤差，以便得到適當(dāng)?shù)男拚禂?shù)來用到測(cè)量數(shù)據(jù)當(dāng)中。這項(xiàng)修正是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的顯著的精度的主要原因。