矢量網(wǎng)絡分析儀(VNA)的工作原理基于對射頻/微波網(wǎng)絡散射參數(shù)(S參數(shù))的精確測量，其核心流程可分為信號生成、分離、測量、校準與數(shù)據(jù)處理五個關(guān)鍵步驟。
矢量網(wǎng)絡分析儀的詳細解析：
一、信號生成與分離
信號源：
VNA內(nèi)置高頻信號源，產(chǎn)生連續(xù)正弦波或脈沖調(diào)制信號，頻率范圍覆蓋被測設(shè)備(DUT)的工作頻段(如1MHz至110GHz，依賴具體型號)。信號源需具備高頻率穩(wěn)定度和低相位噪聲，以確保測量精度。
信號分離：
生成的信號通過定向耦合器或功分器分為兩路：
參考信號(R)：直接輸入接收機，用于校準系統(tǒng)誤差。
測試信號(A)：經(jīng)端口1或端口2輸入被測設(shè)備(DUT)。
二、反射與傳輸信號測量
反射信號(B)：
當測試信號入射DUT時，部分信號被反射(如因阻抗不匹配)，通過定向耦合器捕獲反射信號，輸入接收機1。
傳輸信號(C)：
未被反射的信號通過DUT傳輸至另一端口(如端口2)，由接收機2捕獲。
三、校準與誤差消除
系統(tǒng)誤差來源：
方向性誤差：反射信號與入射信號的隔離度不足。
源匹配誤差：信號源阻抗與傳輸線不匹配導致的反射。
反射跟蹤誤差：電纜、接頭等損耗引起的幅度和相位偏差。
校準方法：
SOLT校準(短路-開路-負載-直通)：
通過連接標準件(短路、開路、負載)至端口1和端口2，測量并存儲誤差項，后續(xù)測量時通過算法修正。
電子校準(ECal)：
使用內(nèi)置電子標準件(如Keysight 85093C)，通過軟件控制自動切換校準狀態(tài)，顯著簡化流程并提升精度。
四、頻域與時域轉(zhuǎn)換
頻域分析：
直接顯示S參數(shù)的幅度(dB)和相位(度)隨頻率變化的曲線，用于評估阻抗匹配、濾波器特性等。
時域分析(TDR)：
通過逆傅里葉變換將頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時域，生成步進響應(Impulse Response)，可定位傳輸線中的斷點、阻抗不連續(xù)或電纜故障。
五、關(guān)鍵性能指標
動態(tài)范圍：
表示VNA能測量的最大與最小信號比值(如120dB)，直接影響弱信號檢測能力。
跡線噪聲：
測量結(jié)果的波動幅度，需通過增加平均次數(shù)或延長積分時間降低噪聲。
頻率分辨率：
步進掃描模式下相鄰測試點的頻率間隔，影響頻域曲線的平滑度。
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