第6章-阻抗与网络分析(v6.0)

网络分析仪组成框图图1所示为网络分析仪内部组成框图。

为完成被测件传输/反射特性测试，网络分析仪包含；1．激励信号源；提供被测件激励输入信号2．信号分离装置，含功分器和定向耦合器件，分别提取被测试件输入和反射信号。

3．接收机；对被测件的反射，传输，输入信号进行测试。

4．处理显示单元; 对测试结果进行处理和显示。

图1 网络分析仪组成框图传输特性是被测件输出与输入激励的相对比值，网络分析仪要完成该项测试，需分别得到被测件输入激励信号和输出信号信息。

网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号，信号源输出通过功分器均分为两路信号，一路直接进入R接收机，另一路通过开关输入到被测件相应测试口，所以，R 接收机测试得到被测输入信号信息。

被测件输出信号进入网络分析仪B接收机，所以，B接收机测试得到被测件输出信号信息。

B/R为被测试件正向传输特性。

当完成反向测试测试时，需要网络分析仪内部开关控制信号流程。

图2 网络分析仪传输测试信号流程反射特性是被测件反射与输入激励的相对比值，网络分析仪要完成该项测试，需分别得到被测件输入激励信号和测试端口反射信号。

网络分析仪内部信号源负责产生满足测试频率和功率要求的激励信号，信号源输出通过功分器均分为两路信号，一路直接进入R接收机，另一路通过开关输入到被测件相应测试口，所以，R 接收机测试得到被测输入信号信息。

激励信号输入到被测件后会发射反射，被测件端口反射信号与输入激励信号在相同物理路径上传播，定向耦合器负责把同个物理路径上相反方向传播的信号进行分离，提取反射信号信息，进入A接收机。

A/R 为被测试件端口反射特性。

当需要测试另外端口反射特性时，需网络分析仪内部开关将激励信号转换到相应测试端口。

图3 网络分析仪反射测试信号流程信号源信号源提供被测件激励信号，由于网络分析仪要测试被测件传输/反射特性与工作频率和功率的关系。

所以，网络分析仪内信号源需具备频率扫描和功率扫描功能。

电路中的电阻网络与电流分析电阻网络是电路中最基本的元件之一，由许多不同的电阻器组合起来形成。

在电阻网络中，电阻器的连接方式非常重要，因为它们能够决定电路的性能和行为。

电流分析能够帮助我们更好地理解电路中电阻网络的运作原理。

电阻网络电阻网络由多个电阻器组成，这些电阻器可以配置成不同的电路连接方式，如串联和并联。

串联连接是将电阻器依次连接在一起，而并联连接是将电阻器的端口分开连接，以增加电阻器的总电阻。

当电阻器串联时，电流从一个电阻器流到另一个电阻器，过程中电阻值加起来，从而降低电路中的电流。

当电阻器并联时，电流能够通过每个电阻器，因而总电阻会降低。

这些组合关系能够帮助我们确定电阻网络的总电阻，并且对电路中的电流有很大的影响。

电流分析电流是在电路中流动的电荷数量，它是电路运行的基础。

电流的方向是沿电路从正极到负极。

在电路中，电流按照欧姆定律流动，欧姆定律说明了电阻器如何限制电流。

欧姆定律可以表示为I = V / R ，其中I是电流，V是电压，R是电阻值。

这个公式说明了当电阻增大电流就会降低。

因此，电阻器使电路中的电流限制在安全范围内。

电流分析能够帮助我们确定电路中各个元件和节点上的电流，以及如何通过电阻器改变它们。

为电路中的每个节点设置电流方程是电流分析的一种方法。

例如，在一个由电阻器、电池和灯泡组成的简单电路中，我们会考虑三个节点的电流，其中一个是电池的正极，一个是电池的负极，另一个则是连接灯泡的电线。

这些方程可以写成矩阵形式，并使用线性代数的知识求解。

总结电阻网络和电流分析是电路理论中的基础知识。

理解电阻器如何组成电阻网络，以及如何通过电流分析计算出电路中的电流和电压，能够让我们更好地理解电路的本质。

掌握这些知识可以帮助我们设计更好的电路，并修复已经损坏的电路。

因此，电阻网络和电流分析是电子工程师学习的必修课程，也是构建各种电子设备的基础。

阻抗分析仪和网络分析仪的区别背景介绍在电子工程领域中，阻抗和网络分析是两个非常重要的概念。

阻抗是指电路中电流与电压之比的绝对值，它的单位为欧姆，是衡量电路的电阻程度的指标。

网络分析则是指对电路中各个元件进行分析，掌握各个元件之间的相互关系和特性，以便优化电路性能的过程。

阻抗分析仪和网络分析仪是电子工程领域中经常使用的两种测试仪器，它们在强调不同方面的测试能力的同时，也存在一些不同之处。

本文将从测试分析的对象、测试方法、测试范围和测试精度四个方面来探讨阻抗分析仪和网络分析仪的区别。

测试分析的对象阻抗分析仪主要用于测试电路中的阻抗，包括电感、电容和电阻等等。

它的主要作用是确认电路各元件的参数，以便更深入更详细地了解整个电路的特性。

阻抗分析仪一般可以根据测试对象的不同，选择不同的测试方式和测试参数，以便更准确地测试。

网络分析仪则更偏重于测试整个电路的性能，包括电路中各种元件之间的相互关系、反应和耦合等。

网络分析仪可以测试电路的高频特性，如S参数、功率、噪声系数等等。

它的主要作用是通过测试电路的性能，找到其优化方案，以提高其性能和效率。

测试方法阻抗分析仪主要依靠恒流源和交流电路源进行测试。

在测试电路中的阻抗时，阻抗分析仪将恒定电流通入电路中，然后测量产生的电压大小和相位，最后根据交流电路源的频率在所选的频率范围内进行测试。

阻抗分析仪的测试方法简单直接，但要求测试电路中无电源。

网络分析仪则主要依靠扫频信号源和测试端口进行测试。

网络分析仪通过扫描频率，将输出信号注入到待测试的电路中，然后通过测试端口将测试结果反馈给网络分析仪。

网络分析仪的测试方法复杂，但可以测试各种电路，包括有电源和电源噪声的电路。

测试范围阻抗分析仪一般只适用于测试单个电路中的元件，例如测试一个电容或者电感的参数，测试特定电阻的阻值，等等。

阻抗分析仪的测试范围相对较小，只能测试某些特定电路中的阻抗。

而网络分析仪则可以测试电路的整体性能，包括测试整个电路的反应和耦合。

实验四 阻抗匹配网络理论一、 实验目的1． 了解基本的阻抗匹配理论；2． 利用实验模组实际测量以了解匹配电路的特性。

二、 实验原理在高频电路设计中，阻抗匹配是很重要的一环。

从直流电路的基本理论中，我们知道若信号源的电阻与输出之负载电阻相同时，就可在输出端得到最大的功率输出。

但是在交流电路中，除了电阻，尚有电容与电感等电抗性组件，因此若要求得到最大功率输出时，除了两端的电阻相等外，还需信号源的电抗与负载的电抗互成共轭才行。

所以阻抗匹配的目的就是经由适当方法选择组件使得信号源与负载两端的电抗值成共轭关系，以便产生谐振而互相抵消，使得电路中仅存电阻性，而能得到最大功率传输。

其次，由于现成的网络组件，其阻抗值会随着频率的变化而变化，因此阻抗匹配只能适用于某一特定的频率，但是对于宽频的电路来说，所设计的电路都期望能涵盖整个频宽。

就理论而言，可借着适当方法来增加阻抗匹配的频宽范围。

如图7-1（a ）所示：输入信号经过传输以后，其输出功率与输入功率之间存在以下关系，信号的输出功率直接决定于输入阻抗与输出阻抗之比。

inout S S in SL LL S S L P k kP R V P R k R R R R V R I Pout ⋅+=⇒=⋅=⋅+=⋅=22222)1()(图7-1（a ） 输出输入功率关系图输出功率与阻抗比例的关系图见图7-1（b ）。

由图可知，当R L =R S 时可获得最大输出功率，此时为阻抗匹配状态。

图7-1（b）输出功率与阻抗比例关系图推而广之，如图7-1（c）所示，当输入阻抗Z S与负载阻抗Z L间成为Z S=Z L*的关系时，满足广义阻抗匹配的条件。

所以，阻抗匹配电路也可以称为阻抗变换器。

当Z L=Z S*,即是[匹配]图7-1(c) 广义[阻抗匹配]关系图欲得到最大的功率输出，则须对电路加以阻抗匹配，阻抗匹配网络一般可分为三种：L 型、π型及T 型三种。

选用何种匹配端视情况而定，除非有特别需求，一般都是以最少的零件来完成匹配。

网络分析和应用培训资料在当今数字化的时代，网络已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。

无论是个人的社交娱乐，还是企业的运营管理，都离不开网络的支持。

而网络分析和应用作为理解和优化网络性能、保障网络安全、提升用户体验的重要手段，其重要性日益凸显。

接下来，让我们一起深入了解网络分析和应用的相关知识。

一、网络分析的基础知识（一）什么是网络分析网络分析是指对网络中的数据流量、设备性能、用户行为等进行监测、收集、分析和评估的过程。

通过网络分析，我们可以了解网络的运行状况，发现潜在的问题和风险，并为网络的优化和改进提供依据。

（二）网络分析的目的1、性能优化：通过分析网络流量和设备性能，找出瓶颈和拥塞点，提高网络的传输速度和响应时间。

2、故障诊断：快速定位网络故障的原因，减少故障修复时间，提高网络的可用性。

3、安全防范：检测网络中的异常流量和攻击行为，保障网络的安全。

4、规划和决策：为网络的扩容、升级和新业务的部署提供数据支持和决策依据。

（三）网络分析的方法1、流量监测：使用网络流量监测工具，如 Wireshark、Sniffer 等，对网络中的数据包进行捕获和分析，了解流量的来源、目的地、协议类型、数据量等信息。

2、设备性能监测：通过网络设备（如路由器、交换机）提供的管理接口，获取设备的CPU 利用率、内存使用率、端口流量等性能指标。

3、日志分析：收集网络设备和应用系统产生的日志信息，分析其中的关键事件和错误信息。

4、用户行为分析：通过分析用户在网络上的访问记录、操作行为等，了解用户的需求和习惯，为优化网络服务提供参考。

二、网络分析的工具和技术（一）网络监测工具1、Wireshark：一款开源的网络协议分析工具，支持多种操作系统，功能强大，能够详细解析网络数据包。

2、 Nagios：一款开源的网络监控工具，主要用于监控网络设备和服务器的状态，提供实时报警功能。

3、 SolarWinds：一款商业的网络管理工具，集成了网络监测、性能分析、故障诊断等多种功能。

第6讲微带元件与集中元件如今，微波集成电路在微波工程中已得到广泛应用，成为微波电路的主流。

微波集成电路的基本构成之一就是微带元件，因此，如何处理和利用微带不连续是设计微带电路的关键。

微带是半开放结构且由多层媒层(至少两层)构成，边界条件复杂，所以，理论分析与计算比较困难。

解析方法：保角变换法和波导模型法。

数值方法: 有限元法、有限差分法和矩量法等。

●保角变换法根据微带主模为准TEM模、横截面上场分布近似为静场的特性，利用复变函数的保角变换将微带变换成两侧为磁壁、上下为电壁的平板波导，然后求出微带的特征参数。

这种方法的缺点是无法处理高次模，因而很少用于分析微带不连续性。

●波导模型法将微带等效为波导，然后利用近似方法如变分法、模式匹配法等求解，这种方法在处理微带不连续上特别有效，但比保角变换法要复杂得多。

6.1微带的开路端微带的开路端并不是理想开路，因为在微带中心导带突然终断处，导带末端将出现剩余电荷，引起边缘电场效应。

微带开路端电场相对集中，可以等效为一电容。

由于一段短开路线可以等效为电容，所以微带的开路端可以用一段理想开路线等效，于是实际的开路端相比于理想开路线缩短了一小段，称为开路线缩短效应。

图6-1微带开路端及其等效电路C 开路⇔⇔一个常用的缩短长度l ∆的公式为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=∆A ctg W A W A arcctg l e e λππλ22242 (6-1) 式中，e λ为微带波导波长，2ln 2πhA =，h W 、分别为微带导带宽度和基片厚度。

实践表明，在氧化铝陶瓷基片上，阻抗为Ω50左右的开路端，h l 33.0=∆是个很好的修正项。

6.2 微带阶梯当两根中心导带宽度不等的微带线相接时，在中心导带上就出现了阶梯。

研究微带阶梯常采用对偶波导法。

第一步，将微带线及其阶梯等效平板波导。

由于阶梯宽边处相当于开路端，所以当等效磁壁金属平板波导时应延长一小端l 。

在准TEM 模假设下，微带横向场为y E 和x H 。