传输矢量信号测量中矢量网络分析仪的应用探讨

总结出以下几点矢量网络分析仪校准过程中需注意的问题：（1）在校准的过程中，校准人员必须注重对器件的连接；矢量网络分析仪器与测试电缆之间的连接应松紧适度，且应尽量使用矩扳手来进行连接；在对校准件进行使用时，应转动外螺套，以此来避免校准件出现损坏现象；（2）在校准的过程中，校准人员还应注重对器件的清洁；在测试结束后，校准人员应及时对仪器设备的测试端口进行保护，以此来确保其测量结果的稳定性；还应定期对测试设备螺纹内部进行清洁；（3）由于校准人员素质的高低直接关系到校准的好坏，所以应采用行之有效的策略不断提高校准人员的素质；（4）在校准的过程中，校准人员还应注重对测试端口的防静电操作；等等。

3 传输矢量信号测量中矢量网络分析仪的应用

本文以广播电视通信行业为例，来具体对传输矢量信号测量中矢量网络分析仪的应用进行分析。其具体内容如下：

3.1 器件和网络的反射特性和传输特性

器件和网络的反射特性主要包括参数、驻波比（Voltage Standing Wave Ratio，SWR）、反射系数、复阻抗和相量法。其中，参数一般用S（ 、 ）表示，反射系数一般用T、ρ表示，复阻抗一般用R+jX表示，相量法一般用G+j B表示。同时，器件和网络的传输特性主要包括参数、群延时、插入损耗、相位以及增益。其中，参数一般用S（ 、 ）表示。本文以两端口的网络分析仪为例，来具体对器件和网络的反射特性和传输特性进行分析。在两端口的网络分析仪中，若是正向测量时，则 为被测器件和网络输出端接匹配负载端口1的反射系数， 为其负载时端口1至端口2的传输系数；若是反向测量时，则 为其负载时端口2的反射系数， 为其负载时端口2到端口1的传输系数。

3.2 矢量网络分析仪可测量器件的参数分析

在广播电视通信行业，一般使用矢量网络分析仪来测量的器件主要包括混频器、负载、滤波器以及放大器等。其具体的参数分析如下：

（1）混频器测量的参数分析；所谓“混频器”，是指具备能够将信号频率从某个量值转变为另一个量值功能的电路。一般而言，混频器是通过滤波器结合乘法器的方式来将本振信号与射频信号转变为中频信号的。其中，中频信号的公式为 ，本振信号与射频信号分别表示为 和 。两者相乘可得出的结果为 ；然后再通过中频滤波器，可得出的结果为 。

在使用矢量网络分析仪测量混频器的过程中，其传输特性参数主要包括相位、群延时以及变频损耗这三个方面的内容。其中，混频器变频损耗（如图1所示）的公式为 。

由图1可知，在使用矢量网络分析仪对混频器标量的特性进行测量时，矢量网络分析仪的端口1是与混频器中的RF端相连接的，本振信号是与混频器中的 端相连接的。同时，通过使用矢量网络分析仪中的端口2与中频滤波器相连接，可测出中频输出端的变频损耗。

在使用矢量网络分析仪测量混频器的过程中，群延时指的是信号在通过器件所产生的相位变化与频率之间的比值。一般而言，信号在通过某个线性器件时所产生的传输延时或相位偏离也属于群延时。因此，矢量网络分析仪通过使用此种接法即可对混频器的群延时与相位进行测量。

（2）负载测量的参数分析；所谓“负载”，是指连接在电路中的电源两端的电子元件。它既没有电抗分量，又是单端口纯电阻。同时，负载还能够使用矢量网络分析仪中的极坐标和史密斯圆图功能来讲测试数据显示出来。一般而言，发射特性 参数是其主要的指标之一。此外，在负载测量中，反射系数是一个矢量，且与负载的输入阻抗和特性阻抗之间的比值相一致，并将相位与幅度信息包含在其中。在此基础上，电压反射系数的公式为 。其中， 表示为负载中的电压驻波比指标，并能直接由矢量网络分析仪测量出来； 表示为传输线特性阻抗。

（3）滤波器测量的参数分析；所谓“滤波器”，是指能够让某些频率通过并将其它频率抑制的一种选频电路，主要由电阻、电感以及电容这三部分组成。在滤波器中，其测量指标主要包括群延时、通带频率范围、带内抖动、插入损耗、Q值以及带通滤波器。若通带的起始频率为 ，中心频率为 ，通带的终止频率为 ；则其公式为 ， ， 。

在使用矢量网络分析仪对滤波器进行测量时，应先校准此仪器，并将滤波器的起始与终止频率设置出来。同时，可以通过借助Mess中的 功能与Format中的logmat功能来讲滤波器频率的响应图观测出来，以此来将带通滤波器与频率范围插入损耗的Q值测量出来。最后，再用DELAY功能来对群延迟进行测量。

（4）放大器测量的参数分析；所谓“放大器”，是指能把输入讯号的电压或者功率放大的一种装置，主要包括晶体管、电子管、电源变压器以及其它电器元件。目前，放大器已被广泛运用于自动控制、广播、电视、通讯以及雷达等各种装置之中。由于本文篇幅有限，笔者主要对放大器的传输特性参数进行分析。一般而言，放大器的传输特性参数主要包括群延时、相位、增益、增益压缩以及增益平坦度。其中，增益是指输入功率与输出功率之间的比值，增益平坦度包括了整个工作频率范围内的全部增益变化，增益压缩是指当放大器的增益比线性区的增益小于1dB时的输出功率。

在对放大器传输特性参数中的增益与增益平坦度进行测量时，所选用的矢量网络分析仪的测量功能可为Mess中的 。同时，放大器的增益与增益平坦度可直接通过Marker标识显示出来。值得注意的是，在对放大器的1dB压缩进行测量时，所选用的矢量网络分析仪必须具备功率扫描这个功能。同时，在对矢量网络分析仪端口的信号进行校准时，则应选用GPIB来讲矢量网络分析仪和功率计连接起来。

一般而言，放大器的1dB增益压缩点可以直接从矢量网络分析仪上读出来。同时，矢量网络分析仪上的Format功能能够将放大器的群延时和相位测量出来。此外，在使用矢量网络分析仪对放大器以及其它有源器件进行测量时，必须重视对矢量网络分析仪的保护，并采取行之有效的措施对其进行保护。为了避免对矢量网络分析仪造成不同程度的损害，在测量的过程中必须注意端口所承受的交流功率值和直流电压指；或者可以增加一些所需的辅助器件，如衰减器等。

4 结语

综上所述，矢量网络分析仪是目前广泛应用于通信领域的一种测量设备，它能够精确地对网络的幅度、相位以及散射参数的那个进行测量。同时，矢量网络分析仪还是测量两端网络传输特性、反射特性驻波比以及反射系数的有效仪器。因此，对传输矢量信号测量中矢量网络分析仪的应用进行探讨，有着重要的意义。由于本文篇幅有限，必然存在不足之处。故而，这还需要我们进一步对传输矢量信号测量中矢量网络分析仪的应用进行探讨和研究。

参考文献

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[2] 陈虹，翟宝宇，吕桂秋等.矢量网络分析仪在测量传输矢量信号中的应用[C].//第二十七届中国（天津）2013’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集.2013.

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[5] 郭朗.新一代矢量网络分析仪系统软件分析与设计[J].数字技术与应用，2013（3）.

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