什么是网络分析器：工作及其应用
在射频和微波行业，关键的测量技术是网络分析仪。网络分析仪的前几年产品已经推出，这对有源滤波器的设计和测试有很大影响。。。
在射频和微波行业，关键的测量技术是网络分析仪。网络分析仪的前几年产品已经推出，这对有源和无源电子元件的设计和测试产生了很大影响。因此，这些分析仪主要集中在透射和反射的测量上。在那之后，它们成为了s参数表征的基础。随着时间的推移，还包括了额外的功能和测量。还包括一些功能，以应对不断增长的市场需求，如噪声、纠错功率、转换器等。因此，本文讨论了网络分析器以及它与应用程序的配合。
什么是网络分析器？
网络分析仪的定义：它是一种用于测量电网网络参数的仪器。目前，这些仪器通常用于测量S参数，因为在高频下计算电网的传输和反射非常简单，尽管还有其他类型的网络参数集，如Y、Z和H参数。这些分析仪经常用于区分滤波器、放大器和滤波器等双端口网络。
基本网络分析仪的工作原理是测量在被测器件（DUT）的不同端口处反射和入射的两种波的相位和振幅。该分析仪包括一个源和一组接收器。源被用来产生已知的刺激信号，而接收器被用来决定由DUT引起的刺激信号的变化。
为什么我们需要网络分析器？
网络分析器通过观察通过网络逐包提供的实际数据，提供有关网络上发生的事情的信息。通常，网络分析器有能力理解不同的协议，这使它能够显示网络上主机之间发生的对话。
网络分析仪表征并测量设备或网络响应。以便操作员能够监控网络或设备在RF电路中的功能。通常，这些设备用于不同的部件测量，如滤波器、混频器、频率敏感网络、晶体管和其他基于RF的设备。
它用于透射和反射测量。传输测量包括增益、插入损耗、传输系数，而反射测量包括回波损耗、反射系数、阻抗等。这些分析仪的工作频率范围为1 Hz–1.5 THz。这些分析仪也可用于分析超声波、音频成分和开环测量的稳定性。
测量
网络分析仪测量有三种类型的透射参数、反射参数和散射参数。
- 传输测量用于测量插入损耗、增益和传输系数。
- 反射测量用于测量驻波比、反射系数、阻抗和回波损耗。
- 散射参数测量用于测量s参数，如S11、S12、S21和S22。
网络分析器框图
该分析仪的框图如下所示。该框图主要包括四个基本组件，如信号源、信号分离、接收器或检测器以及处理器或显示器。
信号源
网络分析仪中信号源的主要功能是提供激励被测设备（也称为DUT）的入射信号。该测试设备只需反射入射信号的元素并传输剩余部分即可做出响应。DUT的响应可以简单地通过对源的频率响应进行频率扫描来确定。源有两种类型的扫描振荡器和合成信号发生器。
信号分离
该框图的下一部分是信号分离，用于划分入射、反射和透射等不同信号。当这三个信号被划分时，可以简单地进行相位和振幅测量，并可以识别它们的变化。因此，这可以通过使用功率分配器、高阻抗探针或电桥以及定向耦合器来实现。
接收器/检测器
该方框图中的接收器或检测器用于将RF电压改变为较低的中频或直流信号，以允许更精确的测量。有三种主要的接收机方法可以实现这种二极管，基波混频和谐波混频。
二极管是一种用于将RF信号改变为相对DC电压的宽带检测器。这种方法最常用于SNA或标量网络分析仪。
剩下的两种是宽带调谐接收机方法，用于将RF信号改变为低频中频信号。这两个信号将在IF频率下具有BPF，以拒绝伪频率并扩展噪声基底。
处理器/显示器
显示器是分析仪的最后一部分，可根据操作员的喜好生成结果。信号处理器或显示器处理中频信号，并在阴极射线管屏幕上显示信息。
工作
上述网络分析仪的工作框图是，首先信号源向DUT产生入射信号。之后，信号分离装置对入射信号、反射信号和透射信号进行分离。接收器或检测器将频率从微波改变为较低的IF，以使其易于进一步处理。最后，处理器或显示器处理中频信号，并在CRT显示器上显示数据。
网络分析器的类型
网络分析仪分为三种类型SNA、VNA和大信号网络分析仪，有助于测量基于相位和幅度的测量。
标量网络分析器
术语SNA代表标量网络分析仪是一种射频型网络分析仪，用于简单地测量DUT的振幅特性。与VNA不同，SNA不同时测量DUT的相位和振幅。标量型分析仪主要用于测量不同的参数，如回波损耗、VSWR，这些参数只需要在特定频率下测量信号的幅度。
该分析仪的开发可以使用频谱分析仪和跟踪发生器来完成。当这两者以相似的频率工作时，跟踪发生器的输出被提供给频谱分析仪的输入，该分析仪将在其显示器上显示一条平面线，以表示跟踪发生器的输入电平。
如果我们将DUT置于频谱分析仪和跟踪发生器之间，那么我们在频谱分析仪上获得的信号电平将是DUT函数。因此，我们可以使用频谱分析仪和跟踪发生器来测量设备的振幅特性。因此，这种响应可以简单地在一系列频率上进行测量。
标量分析仪用于测量放大器的增益、滤波器的响应、混频器转换和回波损耗。
矢量网络分析仪
VNA主要用于测试组件的规格，也用于验证设计模拟，以确认系统及其组件是否正常工作。与SNA相比，VNA是一种更实用的RF网络分析仪，因为它能够确定关于DUT（被测设备）的附加参数。
这些分析仪不仅测量振幅的响应，还测量相位。因此，这就是将该分析仪称为自动网络分析仪的原因，否则就是增益相位计。
大型网络分析仪
术语LSNA代表大型信号网络分析仪。它非常专门用于射频网络分析仪，因为它能够在大信号条件下研究设备特性。
该分析仪还能够查看网络在不同条件下的非线性和谐波，例如提供完整的操作分析。以前版本的LSNA被称为MTA或微波跃迁分析仪。
网络分析器中的S参数
S参数也被称为散射参数，其描述了电气系统内输入和输出端口之间的主要关系。在最大频率下，用波而不是电流或电压来解释特定的网络变得尤为重要。所以在散射参数中，我们利用了功率波。对于2端口网络，散射参数可以简单地定义为：；
- S11是i/p端口电压的反射系数。
- S12是反向电压增益的增益。
- S21是正向电压增益的增益。
- S22是o/p端口电压的反射系数。
散射参数矩阵简单地用于推导两端口网络两面的传输增益和反射系数。此外，这个概念被用来决定多端口网络的散射参数。这些概念可以进一步用于确定回波损耗、增益、插入损耗和驻波比。
网络分析仪与频谱分析仪
这个网络分析仪和频谱分析仪的区别包括以下内容。
| 网络分析器 | 频谱分析仪 |
| 网络分析器允许用户监视网络参数，特别是在电气网络内。 | 频谱分析仪用于测量仪器内输入信号相对于频率的幅度。 |
| 网络分析仪包括源和接收器。 | 频谱分析仪包括一个接收器。 |
| 它测量电路、部件、设备等的已知信号。 | 它测量信号特性，如边带、载波功率电平、相位噪声、未知信号的谐波。 |
| 它至少包括两个通道和更多通道。 | 它包括一个单独的通道。 |
| 可以进行定量测量。 | 定量测量是不可能的。 |
| 这些更准确，并提供高级校准。 | 这些不太准确，并且它们的校准能力有限。 |
| 它仅限于脉冲信号和模拟信号。 | 它通过数字调制信号工作得很好。 |
| 它使用较少的中频带宽（BW）滤波器。 | 它使用高中频带宽（BW）滤波器。 |
| 它用于相位和振幅测量。 | 它仅用于标量分量的测量。 |
| 它利用了先进的纠错功能。 | 它不包括高级纠错。 |
| 有两种类型的标量网络分析器和矢量网络分析器。 | 频谱分析仪有三种类型：扫频调谐、矢量信号和实时频谱。 |
网络分析仪规格
网络分析仪的规格包括以下内容。
- 频率范围从100千赫到20千兆赫。
- 测量的参数为S11、S21、S2和S22。
- 噪声级为133dB。
- 动态范围为1MHz至20GHz。
- 输出功率的调整范围为-60 dBm至+10 dBm。
- 每个点的测量时间小于12us。
- 全连续波频率精度为+或–2×10^-6。
- 频率设置分辨率为1Hz。
优势
这个网络分析器的优点包括以下内容。
- 标量网络分析仪更便宜。
- 与VNA类型相比，SNA执行扫描的速度更快。
- 在SNA中，功率检测和下变频所需的硬件相当简单。
- VNA用于相位和幅度测量，与SNA不同。
缺点
这个网络分析器的缺点包括以下内容。
- SNA类型不适用于相位相关测量。
- 与SNA类型相比，VNA执行扫描的速度较慢。
- VNA是非常复杂的，因为它的接收机中使用了全外差架构。
- 与SNA相比，VNA是昂贵的。
应用
这个网络分析仪的应用包括以下内容。
- VNA用于检查部件的规格以及设计模拟。
- 射频网络型分析仪仅用于测量电路、设备、组件等。
- 这些在一系列行业中用于检查不同的设备、测量材料和观察信号的完整性。
- VNA对于微波和射频系统中使用的设备和部件的表征至关重要。
- 这些用于测量S参数、插入损耗、反射、传输和回波损耗。
- 这些主要用于研究和开发目的。
- 这些仪器用于线性网络，通过正弦波测试来测量传输和阻抗函数。
- 这些分析仪用于测量电网内的网络参数。
因此，这是通常测量S参数的网络分析仪的概述，因为在电气网络中，传输和反射在最大频率下很容易测量。它们经常用于区分基于两个端口的有源和无源设备，尽管它们也可以用于包括任意数量端口的网络。这里有一个问题要问你，请提到一些网络分析仪的制造商？