矢量網絡分析是實驗室常見的一種測量儀器，它既能測量單端口網絡或兩端口網絡的各種參數(shù)幅值，又能測相位，矢量網絡分析儀能用史密斯圓圖顯示測試數(shù)據。

網絡分析儀的使用背景
做射頻的都知道，所有的通信系統(tǒng)必須要考慮的一個重要問題就是非線性——信號失真的影響。通常情況下，我們認為失真都是非線性效應引起的，但是線性系統(tǒng)也可能會引進失真。
線性系統(tǒng)通過改變頻譜分量的幅度和相位來改變經過系統(tǒng)的信號波形。

無線性失真
對于無線性失真?zhèn)鬏敚珼UT的幅頻響應必須是平坦的，并且相位必須是線性的。比如說方波（方波從頻譜上看含有豐富的諧波）經過帶通濾波器，帶內對所選的頻率衰減很小，同時相位是線性變化的。（圖下圖所示）

如果方波經過一個全通濾波器，但是該濾波只對三次諧波的相位產生非線性反轉，那么即使濾波器幅頻響應沒有發(fā)生變化，但是輸出的幅頻響應變了。輸出出現(xiàn)了失真。

所以無線性失真?zhèn)鬏?，不僅要關注幅頻響應的變化，也要關注相位的變化。
非線性器件失真
非線性器件引入失真，這個是射頻工程師常見的現(xiàn)象——放大器。如果放大器進入飽和區(qū)，輸出信號就會被銷頂，輸出的信號就不是正弦曲線。根據傅里葉級數(shù)展開，就會所產生諧波頻率。
無源器件在高功率輸入下也會表現(xiàn)出非線性。

通信系統(tǒng)必須要考慮的另一個重要問題是傳輸?shù)男省榱藢崿F(xiàn)高效率傳輸，器件之間必須呈現(xiàn)阻抗匹配，如果阻抗失配，傳輸?shù)男示蜁蟠蠼档?。阻抗匹配的原則是共軛匹配，共軛匹配的前提是知道阻抗的實部和虛部，射頻系統(tǒng)的有效傳輸就是器件之間的共軛匹配。
總結
在一個通信系統(tǒng)中，測量幅度很重要，測量相位也同樣重要。無失真的線性傳輸系統(tǒng)需要同時關注幅度和相位的變化。同時為了系統(tǒng)的有效傳出，必須要實現(xiàn)阻抗匹配，阻抗匹配需要測量復阻抗。
適量網絡分析儀就是為了分析系統(tǒng)的幅度、相位、匹配的一個儀器。
矢量網絡分析儀的基礎
矢量網絡分析儀的基礎是波的反射。電磁波也是一種波，波有反射、入射和透射。矢量網絡分析儀準確測量入射、反射和傳輸?shù)?能量。

而表征波的入射、反射取決于阻抗。即射頻入門基本大法，史密斯圓圖。復阻抗和反射系數(shù)存在一一對應的關系，所以復阻抗可以映射到圓圖上。

功率最大傳輸?shù)臈l件，就是阻抗共軛匹配。

矢量網絡分析儀測什么

測波的反射
矢量網絡分析儀通過對參考通道R的入射波的測量。用A通道測量反射波，用B通道測量發(fā)射波。觀測波中的幅度和相位的信息，可以量化被測器件的發(fā)射和傳輸特性。
發(fā)射和傳輸可以表示為矢量。

回波損耗(Return Loss)：入射功率/反射功率, 為dB數(shù)值

反射系數(shù)(Г)：反射電壓/入射電壓, 為標量

電壓駐波比(Voltage Standing Wave Ration): 波腹電壓/波節(jié)電壓
VSWR=(1+Г)/(1-Г)
S11=20lg(Г)
RL=-S1

測量有源器件的傳輸特性
測量群時延
相位失真可以用另一個數(shù)據來表示——群時延。群時延表示的是信號通過系統(tǒng)的某頻率處的相位（相移）對于頻率的變化率。帶信號經過媒質傳輸路徑或設備中的線性元件時，其各個頻譜分量的相速不同，元器件對各頻譜分量的響應也不一樣,這都會引起到達接收端的信號因各頻率分量的相移或時延不同而產生相位關系的紊亂,即相位失真。
群時延可以通過相位響應和頻率的微分來計算。

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審核編輯 黃宇