上一篇文章介紹了使用VNA和其他RF設備相關應用的基礎術語，概述組成VNA體系結構的硬件生態系統及對S參數的理解。本章將繼續為您介紹微波射頻簡介、矢量網絡分析儀原理及測量對象。

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一、微波射頻簡介

射頻微波技術覆蓋了1 GHz到300 GHz的電磁波頻段，這一技術因其高效的傳播特性和寬頻帶寬度而在通信、雷達、遙感等領域扮演著核心角色。射頻微波信號的直射性和穿透能力，使其在長距離無線通信中尤為有效，同時在遇到不同介質時產生的反射和折射現象，也為各種射頻器件的設計帶來了挑戰。這些射頻器件，如濾波器、放大器、天線等，是無線通信系統的關鍵組成部分，它們的性能直接影響到整個系統的運行效率和質量。

為了確保這些射頻器件的性能達到設計標準，工程師們通常需要使用矢量網絡分析儀進行精確測量。矢量網絡分析儀能夠提供關于器件的幅度、相位、阻抗等關鍵參數的詳細信息，從而幫助工程師們優化設計，提升射頻系統的整體性能。矢量網絡分析儀成為了射頻微波領域研究和開發中不可或缺的工具。

二、微波網絡表述

在了解矢網原理之前，先介紹一些微波網絡相關的知識。

微波網絡系統是由很多微波器件組成的，在分析微波系統特性的時候，為了使分析簡單化，根據微波系統的復雜程度，可將微波系統簡化為：

單端口（負載等）

二端口（濾波器，衰減器等）

多端口（多端口天線，環形器等）

注：由于上期詳細介紹了S11，S21，S12，S22參數，本期不再贅述

1、反射系數 (Return Loss)（如S11，S22）

反射是由終端不匹配造成的，反射系數是指微波網絡匹配特性的一種衡量方式，如駐波比、回波損耗特性阻抗等形式，其量值可以由下式計算：

2、傳輸參數(Insertion Loss)

傳輸參數反映了微波網絡的傳輸特性，如：衰減、插損、隔離度、增益等。

網絡分析儀能精確測量入射能量、反射能量和傳輸能量。

三、矢量網絡分析儀原理

上期有跟大家分享矢量網絡分析儀都由哪些設備組成。這一期跟大家詳細分享下他的測試原理。

二端口矢量網絡分析儀（VNA）是射頻微波領域的關鍵測試設備，其工作原理基于對微波網絡S參數（散射參數）的精確測量。VNA通過復雜的內部電路和算法，能夠對待測器件（DUT）的反射和傳輸特性進行深入分析。

1、反射系數

在反射測量過程中，VNA內部的一個信號源通過一個功分器被分為兩路，一路直接作為參考信號，另一路則通過一個定向耦合器。定向耦合器的作用是分離出入射到DUT的信號和從DUT反射回來的信號。端口1發射的信號通過DUT并在其輸入端口產生反射。反射回來的信號由端口1的接收機接收，同時，定向耦合器提取出參考信號R1。此時，VNA會比較端口1的接收機捕獲的反射信號與耦合器提取的參考信號的幅度和相位差，從而計算出反射系數（S11參數），揭示了DUT輸入端口的反射特性。類似地，端口2的反射系數（S22參數）也可以通過將信號從端口2輸入并測量其反射來獲得。

2、傳輸系數

傳輸測量則涉及端口1發射的信號通過DUT，并在端口2被接收。在這個過程中，端口2的接收機會捕獲傳輸信號，而VNA會比較接收機B捕獲的傳輸信號與耦合器提取的參考信號R2的幅度和相位差。通過分析這兩個信號的幅度和相位差異，VNA計算出傳輸系數（S21參數），這代表了DUT的傳輸特性。

VNA采用頻率掃描技術，通過改變信號源的頻率，能夠全面分析DUT在整個頻帶范圍內的反射和傳輸特性。內部的電路和算法不僅負責精確控制信號源，還確保了通過定向耦合器分離的參考信號與反射/傳輸信號的分離和測量。這些信號經過數學處理后轉化為S參數，并以圖表或數字形式展示給用戶，為射頻微波系統的設計和優化提供了詳盡的數據支持。

而對于四端口矢量網絡分析儀，測試原理類似，但包括了更多的S參數測量。除了S11、S21、S12和S22，還會測量S13、S31、S23和S32等參數，這些參數分別代表了不同端口之間的傳輸和反射特性。四端口VNA可以同時或分別測量這些參數，適用于更復雜的網絡分析，如多端口濾波器、多路復用器和其他多端口微波組件。這要求VNA具有更多的信號源、接收機和定向耦合器，以及更復雜的內部電路和算法來處理多個端口之間的相互作用。

四、矢量網絡分析儀的測量對象

矢網（矢量網絡分析儀）的測試對象確實非常多樣，涵蓋了從簡單的無源組件到復雜的微波系統。

1、單端口測試對象

匹配終端：用于確保系統中的反射最小化，通常用于校準矢網和測試其他設備的反射數。

負載：用于模擬終端負載，測試其反射和吸收特性。

標準傳輸線：用于校準矢網，確定精確的傳輸特性。

2、雙端口測試對象

天線：測試其駐波比、回波損耗、增益和方向性等參數。

濾波器：評估其帶內插損、帶外抑制、通帶平坦度和群延遲等特性。

衰減器：測量其在不同頻率下的衰減程度和一致性。

隔離器：檢查其正向傳輸和反向隔離的性能。

放大器：分析其增益、輸入輸出反射系數、線性度和穩定性等。

電纜：評估其傳輸損耗、相位穩定性以及隨時間或溫度變化的特性。

其他PCB組件：如開關、移相器、調制器等，測試其電氣性能和可靠性。

3、多端口測試對象

多工器：用于同時傳輸多個信號，測試其端口間的隔離度和通道間的干擾。

多端口天線：評估多個端口之間的相關性、隔離度和匹配性能。

定向耦合器：測量其耦合度、方向性、隔離度和插入損耗。

功分器：檢查其功率分配的均勻性和隔離度。

環形器：測試其單向傳輸特性和隔離度。

平衡器件：如平衡-不平衡轉換器（BALUN），評估其平衡性能和轉換效率。

4、復雜的系統和模塊

通信系統：測試整個系統的鏈路性能，包括發射機和接收機的匹配網絡。

雷達系統：評估雷達組件如合成器、混頻器和接收機的性能。

衛星通信設備：測試上/下變頻器、高功率放大器和低噪聲放大器等。

五、德思特BirdRF矢量網絡分析儀

德思特BNA系列矢量網絡分析儀通過提供先進的射頻測試功能，極大地幫助了工程師的工作。

其寬頻率范圍、高動態范圍、低跡線噪聲和快速測量速度為研發等任務提供了準確的結果；VNA的有效方向性和緊湊的尺寸使其便于現場測量；開放式界面允許工程師為特定項目定制儀器，從而促進創新；支持VISA協議可確保輕松集成到現有系統中，從而節省工作流程時間。

德思特BirdRF TS-BNA100系列(6.5GHz/8.5GHz) 雙端口

德思特BirdRF TS-BNA1000系列 20GHz 雙端口

德思特BirdRF TS-BNA1000系列(6.5GHz/8.5GHz) 2/4端口

審核編輯 黃宇