網絡分析儀的基礎知識

更新時間：2026-08-24

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什么是網絡分析儀？

網絡分析儀（英文：Network analyzer）是一種用于評估被測電路網絡（DUT;被測設備）特性的設備。

具體來說，可以測量輸入信號對被測器件的衰減和阻抗。尤其是它能夠評估電子元件的高頻特性等，應用范圍廣泛，包括傳輸器件。

網絡分析儀的輸出由S參數（散射參數）表示。 S參數定義的物理量包括正反射（S11）、正向透射（S21）、反向透射（S12）和反向反射（S22）。

網絡分析儀大致分為標量網絡分析儀和矢量網絡分析儀（VNA），矢量網絡分析儀（VNA）具有廣泛的應用，因為它們不僅能獲得幅度信息，還能獲得相位信息。

利用網絡分析儀在高頻應用中的優勢，它被用于開發高頻放大器的匹配電路。設計基于每個放大器、天線和濾波器的精確S參數。

在高頻電路網絡中，傳輸路徑如設備和電纜的阻抗不匹配可能導致功率損失和信號失真，因此常用于阻抗匹配評估。

網絡分析儀配備了信號源、信號分離器、定向耦合器，以及至少三個接收單元。

被測器的輸出在第三個接收器（傳輸信號B）測量。評估通過比較信號進行;例如，S11定義為A/R，S21定義為B/R。

此外，通過精確校準，確保網絡分析儀的高精度測量。校準時，我們使用已知特性的標準機器。常用的校準方法是SOLT方法，它利用標準儀器進行測量，儀器能夠實現短載荷、開載和匹配載荷，并結合一個參考平面的直通通道。

為了進行極其精確的測量，會仔細避免從多個角度出現測量誤差，如連接器緊固扭矩、環境溫度、輸入信號和電纜穩定等。

網絡分析儀在日語中稱為電路網絡分析儀。網絡分析儀包括矢量網絡分析儀（VNA）和Scala網絡分析儀，近年來矢量網絡分析儀被廣泛使用。

網絡分析儀有一種稱為S參數的方法，用于測量傳輸和反射測量中的振幅變化，但這些也稱為S矩陣，并且有編號定義。編號為“Sij i = 輸出端口，j = 輸入端口"，對于 S11，它代表從輸入信號傳輸到端口 1 的信號的測量值。如果是S12，則意味著從端口2入射信號傳輸到端口1的測量值。

使用VNA測量儀器可以測量S參數。然而，VNA在測量前需要采用多種校準方法來進行校準。

VNA校準的基本方法是使用三臺標準機器。廣為人知的校準方法包括前述的SOLT校準、未知直通校準和TRL校準。

阻抗是評估電子電路、電子元件和電子材料特性的重要參數，阻斷在特定頻率經電路的交流電。測量阻抗的方法多種多樣，每種方法都有其優缺點。

你必須根據測量所需的頻率范圍和阻抗測量范圍來選擇測量方法。測量方法包括橋接法、共振法、I-V法、網絡分析、時域網絡分析和自動平衡橋法。

舉個例子，我會解釋橋接法。橋式方法的優點包括高精度（約0.1%）、能夠用多種儀器覆蓋較寬的頻率范圍，以及低成本測量。另一方面，缺點是需要平衡，單個設備只能覆蓋較窄的頻率范圍。橋接法的測量頻率范圍約為直流300MHz。

網絡分析儀最大頻率的擴展現已延伸至亞太赫茲頻段（220GHz）。這是因為預計下一代通信標準6G很可能會在140GHz使用D波段。

然而，由于亞太赫茲頻段的頻率較高，它更容易受到電長度誤差和寄生元件的影響，因此包括射頻探頭和電纜在內的整體校準精度極為重要。

實際上，單次操作中可校準的頻率范圍通常有限，因此制造商正競相開發用戶友好的測量儀器，包括校準間的數據處理和添加專門用于毫米波段的頻率擴展器。

網絡分析儀通常用于被測阻抗評估和稱為S參數的小信號評估，但近年來調制分析、大信號評估和小信號評估分析常常同時進行。因此，越來越多的模型成為能夠進行調制分析的網絡分析儀，而調制分析主要由傳統頻譜分析儀處理。這就是它被發布的情況。

未來，網絡分析儀不僅用于阻抗和S參數評估，還將用于評估開關、濾波器、高頻（RF）放大器、低噪聲放大器（LNA）及其他射頻前端應用，包括大信號分析和調制分析。