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矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)的工作原理基于對(duì)射頻/微波網(wǎng)絡(luò)散射參數(shù)(S參數(shù))的精確測(cè)量，其核心流程可分為信號(hào)生成、分離、測(cè)量、校準(zhǔn)與數(shù)據(jù)處理五個(gè)關(guān)鍵步驟。
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的詳細(xì)解析：
一、信號(hào)生成與分離
信號(hào)源：
VNA內(nèi)置高頻信號(hào)源，產(chǎn)生連續(xù)正弦波或脈沖調(diào)制信號(hào)，頻率范圍覆蓋被測(cè)設(shè)備(DUT)的工作頻段(如1MHz至110GHz，依賴具體型號(hào))。信號(hào)源需具備高頻率穩(wěn)定度和低相位噪聲，以確保測(cè)量精度。
信號(hào)分離：
生成的信號(hào)通過定向耦合器或功分器分為兩路：
參考信號(hào)(R)：直接輸入接收機(jī)，用于校準(zhǔn)系統(tǒng)誤差。
測(cè)試信號(hào)(A)：經(jīng)端口1或端口2輸入被測(cè)設(shè)備(DUT)。
二、反射與傳輸信號(hào)測(cè)量
反射信號(hào)(B)：
當(dāng)測(cè)試信號(hào)入射DUT時(shí)，部分信號(hào)被反射(如因阻抗不匹配)，通過定向耦合器捕獲反射信號(hào)，輸入接收機(jī)1。
傳輸信號(hào)(C)：
未被反射的信號(hào)通過DUT傳輸至另一端口(如端口2)，由接收機(jī)2捕獲。
三、校準(zhǔn)與誤差消除
系統(tǒng)誤差來源：
方向性誤差：反射信號(hào)與入射信號(hào)的隔離度不足。
源匹配誤差：信號(hào)源阻抗與傳輸線不匹配導(dǎo)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(zhǔn)方法：
SOLT校準(zhǔn)(短路-開路-負(fù)載-直通)：
通過連接標(biāo)準(zhǔn)件(短路、開路、負(fù)載)至端口1和端口2，測(cè)量并存儲(chǔ)誤差項(xiàng)，后續(xù)測(cè)量時(shí)通過算法修正。
電子校準(zhǔn)(ECal)：
使用內(nèi)置電子標(biāo)準(zhǔn)件(如Keysight 85093C)，通過軟件控制自動(dòng)切換校準(zhǔn)狀態(tài)，顯著簡(jiǎn)化流程并提升精度。
四、頻域與時(shí)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(píng)估阻抗匹配、濾波器特性等。
時(shí)域分析(TDR)：
通過逆傅里葉變換將頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)域，生成步進(jìn)響應(yīng)(Impulse Response)，可定位傳輸線中的斷點(diǎn)、阻抗不連續(xù)或電纜故障。
五、關(guān)鍵性能指標(biāo)
動(dòng)態(tài)范圍：
表示VNA能測(cè)量的最大與最小信號(hào)比值(如120dB)，直接影響弱信號(hào)檢測(cè)能力。
跡線噪聲：
測(cè)量結(jié)果的波動(dòng)幅度，需通過增加平均次數(shù)或延長(zhǎng)積分時(shí)間降低噪聲。
頻率分辨率：
步進(jìn)掃描模式下相鄰測(cè)試點(diǎn)的頻率間隔，影響頻域曲線的平滑度。
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