基于網(wǎng)絡(luò)分析儀的矩陣調(diào)試

一個(gè)任意多端口網(wǎng)絡(luò)的各端口終端均匹配時(shí)，由第n個(gè)端口輸入的入射行波 an將散射到其余一切端口并出射出去。若第m個(gè)端口的出射行波為bm,則n口與m口之間的散射參數(shù)Smn=bm/an。一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)共有四個(gè)散射參數(shù) S11、S21、S12和S22。當(dāng)兩個(gè)終端均匹配時(shí)，S11和S22就分別是端口1和2的反射系數(shù),S21是由1口至2口的傳輸系數(shù)，S12則是反方向的傳輸系數(shù)。當(dāng)某一端口m終端失配時(shí),由終端反射回來(lái)的行波又重新進(jìn)入m口。這可以等效地看成是m口仍是匹配的，但有一個(gè)行波am入射到m口。這樣，在任意情況下都可以列出各口等效入射、出射行波與散射參數(shù)之間關(guān)系的聯(lián)立方程組。據(jù)此可以解出網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù),如終端失配時(shí)的輸入端反射系數(shù)、電壓駐波比、輸入阻抗以及各種正向反向傳輸系數(shù)等。這就是網(wǎng)絡(luò)分析儀的最基本的工作原理。單端口網(wǎng)絡(luò)可視為雙口網(wǎng)絡(luò)的特例，在其中除S11之外，恒有S21=S12=S22。對(duì)于多端口網(wǎng)絡(luò),除了一個(gè)輸入和一個(gè)輸出端口之外,可在其余一切端口都接上匹配負(fù)載，從而等效為一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)。輪流選擇各對(duì)端口作為等效雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出端，進(jìn)行一系列測(cè)量并列出相應(yīng)的方程,即可解得n端口網(wǎng)絡(luò)的全部n2個(gè)散射參數(shù),從而求出n端口網(wǎng)絡(luò)的一切特性參數(shù)。圖左為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量S11時(shí)測(cè)試單元的原理示意，箭頭表示各行波的路徑。信號(hào)源 u輸出信號(hào)經(jīng)開(kāi)關(guān)S1和定向耦合器D2輸入到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的端口1，這就是入射波a1。端口1的反射波(即1口的出射波b1)經(jīng)定向耦合器 D2和開(kāi)關(guān)傳到接收機(jī)的測(cè)量通道。信號(hào)源u的輸出同時(shí)經(jīng)定向耦合器D1傳到接收機(jī)的參考通道，這個(gè)信號(hào)是正比于a1的。于是雙通道幅度-相位接收機(jī)就測(cè)出b1/a1，即測(cè)出S11,包括其幅值和相位（或?qū)嵅亢吞摬浚?。測(cè)量時(shí),網(wǎng)絡(luò)的端口2接上匹配負(fù)載R1，以滿(mǎn)足散射參數(shù)所規(guī)定的條件。系統(tǒng)中的另一個(gè)定向耦合器D3也終接匹配負(fù)載R2,以免產(chǎn)生不良影響。其余三個(gè)S 參數(shù)的測(cè)量原理與此類(lèi)同。

在實(shí)際測(cè)量之前，先用三個(gè)阻抗已知的標(biāo)準(zhǔn)器（例如一個(gè)短路、一個(gè)開(kāi)路和一個(gè)匹配負(fù)載）供儀器進(jìn)行一系列測(cè)量，稱(chēng)為校準(zhǔn)測(cè)量。由實(shí)測(cè)結(jié)果與理想（無(wú)儀器誤差時(shí)）應(yīng)有的結(jié)果比對(duì)，可通過(guò)計(jì)算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計(jì)算機(jī)中，以便對(duì)被測(cè)件的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行誤差修正。在每一頻率點(diǎn)上都按此進(jìn)行校準(zhǔn)和修正。測(cè)量步驟和計(jì)算都十分復(fù)雜，非人工所能勝任。

上述網(wǎng)絡(luò)分析儀稱(chēng)為四端口網(wǎng)絡(luò)分析儀，因?yàn)閮x器有四個(gè)端口，分別接到信號(hào)源、被測(cè)件、測(cè)量通道和測(cè)量的參考通道。它的缺點(diǎn)是接收機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，誤差模型中并未包括接收機(jī)所產(chǎn)生的誤差。

網(wǎng)絡(luò)分析儀廣泛應(yīng)用于調(diào)頻廣播、電視、CATV、通信（迅）、雷達(dá)等設(shè)備中的天饋系統(tǒng)測(cè)試及高校射頻微波教學(xué)實(shí)驗(yàn)。經(jīng)選配能對(duì)50Ω、75Ω、100、150Ω、230Ω、300Ω等不同特性阻抗系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。時(shí)域故障定位功能　，能迅速確定天饋系統(tǒng)中同軸電纜的故障位置，測(cè)量范圍為0-120米，定位準(zhǔn)確，長(zhǎng)度10m定位精度為±3mm，長(zhǎng)度30m定位精度為±1cm. 配有相應(yīng)的測(cè)試附件（阻抗變換器、并分電橋...）能滿(mǎn)足同軸電纜、雙絞線(xiàn)、同軸邊接器等傳輸線(xiàn)的特性阻抗、插損、時(shí)延、相移等參數(shù)測(cè)試，并能檢測(cè)射頻電纜的泄漏和屏蔽性能。配備相應(yīng)的探頭，能測(cè)量有關(guān)液體、平面固體、粉沫等形態(tài)物質(zhì)的介電常數(shù)。