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矢量网络分析仪的详细流程解析

来源：深圳市新玛科技有限公司 2025年07月04日 13:45

　　矢量网络分析仪(VNA)的工作原理基于对射频/微波网络散射参数(S参数)的精确测量，其核心流程可分为信号生成、分离、测量、校准与数据处理五个关键步骤。

　　矢量网络分析仪的详细解析：

　　一、信号生成与分离

　　信号源：

　　VNA内置高频信号源，产生连续正弦波或脉冲调制信号，频率范围覆盖被测设备(DUT)的工作频段(如1MHz至110GHz，依赖具体型号)。信号源需具备高频率稳定度和低相位噪声，以确保测量精度。

　　信号分离：

　　生成的信号通过定向耦合器或功分器分为两路：

　　参考信号(R)：直接输入接收机，用于校准系统误差。

　　测试信号(A)：经端口1或端口2输入被测设备(DUT)。

　　二、反射与传输信号测量

　　反射信号(B)：

　　当测试信号入射DUT时，部分信号被反射(如因阻抗不匹配)，通过定向耦合器捕获反射信号，输入接收机1。

　　传输信号(C)：

　　未被反射的信号通过DUT传输至另一端口(如端口2)，由接收机2捕获。

　　三、校准与误差消除

　　系统误差来源：

　　方向性误差：反射信号与入射信号的隔离度不足。

　　源匹配误差：信号源阻抗与传输线不匹配导致的反射。

　　反射跟踪误差：电缆、接头等损耗引起的幅度和相位偏差。

　　校准方法：

　　SOLT校准(短路-开路-负载-直通)：

　　通过连接标准件(短路、开路、负载)至端口1和端口2，测量并存储误差项，后续测量时通过算法修正。

　　电子校准(ECal)：

　　使用内置电子标准件(如Keysight 85093C)，通过软件控制自动切换校准状态，显著简化流程并提升精度。

　　四、频域与时域转换

　　频域分析：

　　直接显示S参数的幅度(dB)和相位(度)随频率变化的曲线，用于评估阻抗匹配、滤波器特性等。

　　时域分析(TDR)：

　　通过逆傅里叶变换将频域数据转换为时域，生成步进响应(Impulse Response)，可定位传输线中的断点、阻抗不连续或电缆故障。

　　五、关键性能指标

　　动态范围：

　　表示VNA能测量的最大与最小信号比值(如120dB)，直接影响弱信号检测能力。

　　迹线噪声：

　　测量结果的波动幅度，需通过增加平均次数或延长积分时间降低噪声。

　　频率分辨率：

　　步进扫描模式下相邻测试点的频率间隔，影响频域曲线的平滑度。

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