矢量网络分析仪中关于网络表征

小舞和唐三

在使用矢量网络分析仪时，为了全面表征一个未知的线性二端口器件， 我们必须在不同的条件下进行测量并计算一组 参数， 即使源和负载条件与测量时的条件不相同，这些参数也能用来全面描述所测试器件 （或网络）的电气特性。低频器件或网络的表征通常是建立在测量 H、Y 和 Z 参数的基础上， 为此，必须测量器件的输入或输出端口上或网络节点上的总电压和总电流， 而且，测量 必须在开路状态和短路状态下进行。 由于高频总电流或总电压很难测量，故通常用测量 S 参数来代替。这些 S 参数与 我们熟悉的一些测量（如增益、损耗和反射系数）均有联系。它们的测量比较简单，并且 无需将多余的负载连接到被测器件上。测得的多个器件的 S 参数可以进一步做矩阵运算， 预测整个系统的性能。S 参数无论在线性或非线性 CAE 电路仿真工具中都很容易使用， 而且根据需要还可从 S 参数导出 H、Y 和 Z 参数。 一个给定器件的 S 参数数量等于端口数的平方。例如，二端口器件有 4 个 S 参数。S 参数 的编号习惯是，S 之后的第一个数字是能量出射的端口，而第二个数字则是能量进入的端口。 因此，S21 表示在对端口 1 施加射频激励之后，从端口 2 输出的功率。当数字相同时（例如 S11），便表示为反射测量。 H、Y 和 Z 参数 – 在高频器件端口，我们很难测量总电压和总电流 – 有源器件可能会由于短路或开路而产生振荡或自损坏 S 参数 – 与熟悉的测量（增益、损耗、反射系数等）相关 – 相对容易测量 – 可以级联多个器件的 S 参数以预测系统性能 – 便于分析 – CAD 程序 – 流程图分析 – 如果需要，可以从 S 参数计算出 H、Y 或 Z 参数

在输出端接入精确等于测试系统特性阻抗的负载后，可以通过测量入射信号、反射信号和 传输信号的幅度与相位来确定正向 S 参数。如果是简单的两端口网络，则 S11 等效于被测 器件的输入复反射系数或阻抗，而 S21 则是正向复传输系数。将信号源置于被测器件的 输出端口并用理想负载端接输入端口，便能测量另外两个（反向）S 参数。参数 S22 等效于 被测器件的输出复反射系数或输出阻抗，而 S12 则是反向复传输系数。