网络分析仪原理与测量阻抗

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。

利用双端口网络分析仪测量差分阻抗
为了抑制噪声，如今射频和微波电路的输入和输出端口普遍采用了差分电路。

不幸的是，差分电路的阻抗测量不能直接利用普通的射频测试设备进行测量。

如下介绍的测试方法提供了一种比较精确测量差分阻抗的途径，该方法避免了利用巴伦和变换器及由它们带来的测量误差。

以一个单端输入、差分（或平衡）输出的混频器为例，如图1所示。

图 1
测试过程如下所示：
1）完成网络分析仪双端口校准。

2）将混频器设置在正常工作条件下。

3）测量S参数 S11，S12， S21以及S22。

4）最后，利用下列等式将差分测量结果转化为单端口
（1）通过下式，计算出阻抗的实部、虚部分量，进而得到并联等效电路。

（2）
图2 串-并电路转换
X S = X S / R S用于电容或电感
X S =1 / ( ω·C S )用于电容
X S=ω·Ls用于电感
Rpe=R S(1+Q S2) 用于电容或电感
Xpe=X S[(Qs2+1)/Qs2] 用于电容或电感
Cpe=C S[Qs2/(Qs2+1)] 用于电容
Lpe=Ls[(Qs2+1)/Qs2] 用于电感
等式（1）中Гd的具体推导过程见RF Design Journal，Jan., 1999.。

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。

矢量网络分析仪矢量网络分析仪是一种广泛应用于通信、无线电设备和电子电路实验的精密测试仪器。

它可以测量电路中各种参数，如反射系数、传输系数和阻抗等，并为分析电路的性能提供数学模型。

本文将对矢量网络分析仪的原理、结构和应用进行详尽介绍。

一、矢量网络分析仪的原理矢量网络分析仪的原理是基于麦克斯韦方程组和电磁场理论。

在基础电磁理论的基础上，矢量网络分析仪将电信号分为正弦波和相位两部分进行测量，通过计算这些部分的幅度和相位差异，可以确定电路中各种参数的值。

这里简单介绍一下矢量网络分析仪的基本工作原理。

1.1 反射系数的测量反射系数是指信号在电路中反射时与源信号之间的关系。

在矢量网络分析仪的测量中，反射系数的测量可以通过向电路输入一个特定频率的正弦信号，并在电路的接收端检测到其反射信号，然后测量两个信号之间的相位和振幅差异，来计算反射系数的值。

1.2 传输系数的测量传输系数是指信号从电路的输入端到输出端的传输效率。

在矢量网络分析仪的测量中，传输系数可以通过在电路的输入端和输出端分别加入正弦信号，并测量两个信号之间的相位和振幅差异，来计算传输系数的值。

1.3 阻抗的测量阻抗是指电路对电流和电势差的响应，其强度和方向受到电路的各种参数的影响。

在矢量网络分析仪的测量中，阻抗可以通过向电路输入一个特定频率的正弦信号，并通过测量电路中的电流和电势差，来计算阻抗的值。

二、矢量网络分析仪的结构矢量网络分析仪的结构主要分为三部分：源信号、接收器和计算机控制系统。

源信号负责向电路中输入正弦信号，接收器负责检测电路中的反射和传输信号，计算机控制系统则负责数据处理和分析。

下面将对这些部分的结构和功能进行详细介绍。

2.1 源信号源信号是矢量网络分析仪的核心部分之一。

它主要通过向电路中输入不同频率和振幅的信号来测量电路的性能。

源信号通常由射频信号发生器（RF signal generator）或特定的示波器（oscilloscope）提供，其输出功率和波形必须具有高度稳定性和可控制性。

一般而言，网络分析仪在射频及微波组件方面的量测上，是最基本、应用层次也最广的仪器，它可以提供线性及非线性特性组件的量测参数，因此，举凡所有射频主被动组件的仿真、制程及测试上，几乎都会使用到。

在量测参数上，它不但可以提供反射系数，并从反射系数换算出阻抗的大小，且可以量测穿透系数，以及推演出重要的S参数及其它重要的参数，如相位、群速度延迟(Group Delay)、插入损失(Insertion Loss)、增益(Gain)甚至放大器的1dB 压缩点(Compression point)等。

基本原理电子电路组件在高频下工作时，许多特性与低频的行为有所不同，在高频时，其波长与实际电路组件的物理尺度相比会相对变小，举例来说，在真空下的电磁波其速度即为光速，则 c=XXf，其中c为光速3X108m/sec，若操作在2.4GHz的频率下，若不考虑空气的介电系数，则波长入=12.5cm，亦即在短短的数公分内，电压大小就会因相位的偏移而有极大的变化。

因此在高频下，我们会使用能量及阻抗的观念来取代低频的电压及电流的表示法，此时我们就会引入前述文章所提「波」的概念。

光波属于电磁波的一种，当我们用光分析一个组件时，会使用一个已知的入射光源测量未知的待测物，如图1所示，当光波由空气到达另一个介质时，会因折射率的不同产生部分反射及部分穿透的特性，例如化学成分分析上使用的穿透及反射光谱。

对于同样是属电磁波的射频来说，道理是相通的，光之于折射率就好比微波之于阻抗的概念，当一个电磁波到达另一个不连续的阻抗接口时，同样也会有穿透及反射的行为，从这些反射及穿透行为的大小及相位变化中，就可以分析出该组件的特性。

用来描述组件的参数有许多种，其中某些只包含振幅的讯息，如回返损耗(R.L. Return Loss)、驻波比(SWR Standing Wave Ratio)或插入损失(I.L. Insertion Loss)等，我们称为纯量，而能得到如反射系数(r Reflection coefficient)及穿透系数(T Transmission coefficient)等，我们称之为向量，其中向量可以推导出纯量行为，但纯量却因无相位信息而无法推导出向量特性。

阻抗分析仪的工作原理与测试方法
阻抗分析仪和LCR表是非常通用的测量器件的电子仪器。

根据阻抗范围和频率范围的不同，有一系列不同原理的仪器来满足测试要求，图1是不同阻抗范围和不同频率范围的阻抗测量方法。

图1 阻抗测量方法
图2是自动平衡电桥法的原理框图。

通过精确测量加载到被测件DUT的电压和电流，从而精确测量出DUT阻抗值。

从图2中可以看出，通过DUT的电流等于通过电阻Rr的电流，而通过Rr的电流可以通过测量V2计算出来。

通常，在低频（《100KHz）的LCR表里，使用一个简单的运算放大器作为I-V转换器，缺点是运算放大器的频响在高频段较差。

对于频率高于1MHz的LCR表或阻抗分析仪，I-V 转换器由精密的零位检测器，相位检测器和积分器（环路滤波）组成。

这种仪器可以测量高达110MHz的频率范围。

图2 自动平衡电桥法原理框图
图3是RF I-V法原理框图。

RF I-V法是I-V技术在高频范围的扩展，可以紧密测量高达3GHz频率范围的阻抗值。

RF I-V电路和路径必须仔细设计，以确保能够以50ohm阻抗与被测件DUT相连。

如果连接路径的阻抗不是50ohm，不想要的反射将发生，将导致电流和电压的测量误差增大。

RF I-V法细分为高阻和低阻两种测量模式。

实际上，测量仪器保持不变，只是改变测试头，达到两种测量模式的要求。

高阻测量模式，测试电流很小，为了正确的探测电流，电流探头要尽量靠近DUT；低阻测量模式，为了灵敏的得到电压值，电压探头要尽量靠近DUT。

图3 RF I-V法原理框图
网络反射法即是网络分析仪方法，在此不着介绍。

网络分析仪培训资料在当今的电子通信领域，网络分析仪作为一种重要的测试测量仪器，发挥着不可或缺的作用。

无论是研发新型电子设备，还是对现有网络进行维护和优化，都离不开网络分析仪的精准测量和分析。

为了帮助大家更好地掌握网络分析仪的使用方法和技术，本文将对其进行详细的介绍和培训。

一、网络分析仪的基本原理网络分析仪是一种用于测量网络参数的仪器，它可以测量诸如反射系数、传输系数、阻抗、增益、相位等参数。

其基本原理是通过向被测网络施加激励信号，并测量响应信号，然后通过计算和分析得到网络的各种参数。

网络分析仪通常由信号源、接收机、测试装置和数据分析处理单元组成。

信号源产生特定频率和功率的测试信号，接收机用于测量被测网络的响应信号。

测试装置则将测试信号和响应信号进行适当的处理和转换，以便于数据分析处理单元进行计算和分析。

二、网络分析仪的类型根据不同的应用需求和测量精度，网络分析仪可以分为多种类型。

常见的有标量网络分析仪和矢量网络分析仪。

标量网络分析仪主要测量信号的幅度特性，如衰减和增益等。

它相对简单，价格较低，但无法提供相位信息。

矢量网络分析仪则不仅可以测量信号的幅度，还可以测量相位信息，能够更全面地描述被测网络的特性。

但矢量网络分析仪通常价格较高，操作也相对复杂。

此外，还有手持式网络分析仪和台式网络分析仪之分。

手持式网络分析仪便于携带，适用于现场测试；台式网络分析仪则精度更高，功能更强大，适用于实验室和研发环境。

三、网络分析仪的主要技术指标在选择和使用网络分析仪时，需要了解一些重要的技术指标，以确保其能够满足测量需求。

1、频率范围：网络分析仪能够测量的频率范围，这是根据具体的应用需求来选择的。

2、测量精度：包括幅度精度和相位精度，精度越高，测量结果越准确。

3、动态范围：表示网络分析仪能够测量的最大信号和最小信号之间的比值。

4、分辨率：指能够分辨的最小频率间隔和幅度变化。

四、网络分析仪的操作步骤1、连接设备首先，将网络分析仪与被测网络正确连接。

一、实习背景随着通信技术的飞速发展，网络分析仪作为通信领域的重要测试工具，在通信设备的研发、生产、维护等领域发挥着至关重要的作用。

为了更好地了解网络分析仪的工作原理和应用，提高自己的专业技能，我于近期参加了网络分析仪的实习培训。

二、实习目的1. 掌握网络分析仪的基本原理和操作方法；2. 熟悉网络分析仪在通信领域的应用；3. 提高自己的实践能力和团队合作精神。

三、实习内容1. 网络分析仪基本原理（1）网络分析仪是一种用于测量电路网络特性的电子测试仪器，主要测量网络的S参数、阻抗、传输速率等参数。

（2）网络分析仪的工作原理：利用矢量网络分析仪中的信号源产生已知频率的信号，通过待测网络后，再由矢量网络分析仪接收信号，计算出网络的S参数。

2. 网络分析仪操作方法（1）连接网络分析仪：将网络分析仪的信号源端口与待测网络连接，将网络分析仪的接收端口与待测网络连接。

（2）设置测量参数：根据实际需求，设置测量频率、测试端口、测试类型等参数。

（3）进行测量：启动测量程序，网络分析仪自动进行信号传输、接收和计算，得到测量结果。

3. 网络分析仪在通信领域的应用（1）通信设备研发：网络分析仪可对通信设备进行性能测试，确保设备在设计和生产过程中的质量。

（2）通信设备维护：网络分析仪可用于检测通信设备的故障，快速定位问题所在。

（3）通信网络优化：网络分析仪可对通信网络进行性能评估，为网络优化提供数据支持。

四、实习心得体会1. 网络分析仪是一种功能强大的测试工具，具有很高的实用价值。

2. 在实习过程中，我深刻体会到了理论与实践相结合的重要性。

只有掌握了理论知识，才能在实际操作中游刃有余。

3. 网络分析仪的操作较为复杂，需要耐心和细心。

在实习过程中，我学会了如何正确连接设备、设置参数、分析数据，提高了自己的动手能力。

4. 团队合作精神在实习过程中也得到了锻炼。

在遇到问题时，与团队成员共同探讨，共同解决问题，提高了团队凝聚力。

五、总结通过本次网络分析仪实习，我对网络分析仪的基本原理、操作方法和应用有了深入的了解。

网络分析仪的原理详解网络分析仪基本原理无线射频一种独特的仪器网络分析仪是一种功能强大的仪器，正确使用时，可以达到极高的精度。

它的应用也十分广泛，在很多行业都不可或缺，尤其在测量无线射频（RF）元件和设备的线性特性方面非常有用。

现代网络分析仪还可以应用于更具体的场合，例如，信号完整性和材料的测量。

随着业界第一款PXI网络分析仪—NI PXIe - 5630的推出，你完全可以摆脱传统网络分析仪的高成本和大占地面积的束缚，轻松地将网络分析仪应用于设计验证和产线测试。

网络分析的基本原理网络分析仪的发展你可以使用图1所示的NI PXIe-5630矢量网络分析仪测量设备的幅度，相位和阻抗。

由于网络分析仪是一种封闭的激励-响应系统，你可以在测量RF特性时实现绝佳的精度。

当然，充分理解网络分析仪的基本原理，对于你最大限度的受益于网络分析仪非常重要。

网络分析的基本原理图1. NI PXle-5630 矢量网络分析仪在过去的十年中，矢量网络分析仪由于其较低的成本和高效的制造技术，流行度超过了标量网络分析仪。

虽然网络分析理论已经存在了数十年，但是直到20世纪80年代早期第一台现代独立台式分析仪才诞生。

在此之前，网络分析仪身形庞大复杂，由众多仪器和外部器件组合而成，且功能受限。

NI PXIe-5630的推出标志着网络分析仪发展的又一个里程碑，它将矢量网络分析功能成功地赋予了灵活，软件定义的PXI模块化仪器平台。

通常我们需要大量的测量实践，才能实现精确的幅值和相位参数测量，避免重大错误。

由于射频仪器测量的不确定性，小的错误很可能会被忽略不计。

而网络分析仪作为一种精密的仪器能够测量出极小的错误。

网络分析的基本原理网络分析理论网络是一个被高频率使用的术语，有很多种现代的定义。

就网络分析而言，网络指一组内部相互关联的电子元器件。

网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配，最大限度地提高功率效率和信号的完整性。

每当射频信号由一个元件进入另一个时，总会有一部分信号被反射，而另一部分被传输，类似于图2所示。

阻抗分析仪的原理介绍阻抗分析仪（Impedance Analyzer），又称为矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer），是一种常见的测试仪器，用于测量电路或材料对交流电的阻抗响应。

它是大多数电子、电力、测量、无线电和通信专业的必备工具，广泛应用于电子行业的研发、生产和维护中。

阻抗概念在介绍阻抗分析仪的原理之前，我们先来了解一下阻抗的概念。

阻抗是指一个电路或器件对交流电作出的电阻和电抗的综合响应。

在交流电路中，阻抗是由电阻、电感和电容构成的，它的大小和相位角度表示了电路对交流电的响应特征。

阻抗分析仪的作用就是通过测量电路或材料对交流电的阻抗响应，分析其频率特性、相位特性和幅值特性，从而得到该电路或材料的物理特性和电性能。

原理介绍阻抗分析仪实际上是由一台信号发生器和一台频率响应分析仪组成的系统。

信号发生器产生一定频率的交流信号，经过被测试电路或材料阻抗后，由频率响应分析仪检测信号的频率、幅值和相位，根据检测到的数据进行计算和分析，最终得到电路或材料的阻抗特性。

具体的工作原理如下：1.信号源产生一定频率的正弦信号，并将信号输入到测试端口。

2.测试端口将信号输送到被测试电路或材料，电路或材料对交流信号作出阻抗响应。

3.频率响应分析仪将响应信号从电路或材料输出端口检测并分析。

4.频率响应分析仪将检测到的数据传输到控制器，控制器计算电路或材料的阻抗特性，并将结果显示在屏幕上或存储到计算机中。

优势和应用阻抗分析仪作为一种重要的测试仪器，具有以下优势：1.精度高：阻抗分析仪是一种基于数值模拟和计算机辅助设计的仪器，可以对电路或材料的阻抗特性进行高精度的测量和分析。

2.频率范围广：阻抗分析仪可以测量的频率范围非常广，从 kHz 数量级到 GHz 数量级都可以覆盖，能够满足不同应用领域的需求。

3.数据可信度高：阻抗分析仪的数据处理和分析软件成熟，可以通过数据校正、修正和比对来提升测试结果的可信度。