典型的VNA 測量
VNA 執(zhí)行兩類測量：傳輸測量和反射測量( 圖13)。傳輸測量把VNA 的激勵信號傳送通過DUT，然后在另一側(cè)由VNA 接收機(jī)測量信號。zui常見的傳輸S 參數(shù)測量是S21 和S12 ( 對2 端口以上為Sxy)。掃描功率測量是傳輸測量的一種形式，傳輸測量的部分其他實例有增益、插入損耗/ 相位、電氣長度/ 延遲和群延遲。相比之下，反射測量中測量的是DUT 上入射的VNA激勵信號部分，而不是傳送通過DUT 的信號部分。反射測量則測量的是由于反射而返回到源端的信號。zui常見的反射S 參數(shù)測量是S11 和S22 ( 對2 端口以上為Sxx)。掃頻測量掃頻測量特別實用，因為它在用戶規(guī)定的一套頻率和步進(jìn)點上掃描內(nèi)部源?？梢赃M(jìn)行各種測量，包括S 參數(shù)、各個入射波和反射波( 如a1, b2)、幅度、相位等。圖14 是無源濾波器的掃頻傳輸測量實例。這類濾波器測量顯示了在傳過元件時信號發(fā)生的情況。S21 測量指
明其6 dB 響應(yīng)確定的通帶帶寬性能，另外顯示了相對于60 dB 下降指標(biāo)的帶阻性能。然后可以把實測結(jié)果與濾波器設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行對比，或者從系統(tǒng)設(shè)計人員角度與濾波器制造商的指標(biāo)進(jìn)行對比。
圖13. VNA 執(zhí)行傳輸測量和反射測量。
圖14. 無源濾波器掃頻傳輸測量實例。
掃頻測量還可以測量DUT 上入射的激勵信號的反射，但是反射是相對于通過DUT 傳輸而言的。這些S11 (或Sxx) 測量允許用戶檢查DUT 的性能，并與技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，比如DUT 可以是天線、濾波器或雙工器。圖15 是天線回波損耗測量實例。注意在天線傳輸頻帶中，大多數(shù)信號被傳輸了，因此在反射測量結(jié)果中能看見有一個零。
圖15. 天線的掃頻反射測量實例。
時域測量
某些VNA 能夠使用反向傅立葉變換，把掃頻測量轉(zhuǎn)換到時域中。通過這種方式，時域顯示在時域中，可以使用VNA 檢測信號傳過DUT 時的阻抗不匹配或斷點位置，找到電纜和連接中的問題。對時域測量，分辨兩個信號的能力與測量的頻寬成反比。因此，頻寬越寬，VNA 分辨相距很小的兩個斷點的能力越強(qiáng)。zui大頻寬由用戶設(shè)置，可以用VNA 的頻率范圍或DUT 的實際帶寬確定。頻域中收集的數(shù)據(jù)并不是連續(xù)的，而是數(shù)量有限的離散頻率點。這會導(dǎo)致時域數(shù)據(jù)在頻率采樣間隔的倒數(shù)之后重復(fù)。這種信號稱為假信號。必需正確設(shè)置頻率采樣間隔，以準(zhǔn)確測量要求的距離，在假信號發(fā)生前評估DUT 的性能。圖16 使用VNA 測量了帶有多個轉(zhuǎn)接頭的電纜。這可能是從基站子系統(tǒng)敷設(shè)到天線的一條基站電纜。時域測量確定到不同轉(zhuǎn)接頭的物理距離或電纜中的潛在斷點，幫助定位問題區(qū)域或故障。
圖16. VNA 以數(shù)學(xué)方式把掃頻測量轉(zhuǎn)換到時域?？梢允褂眠@一測量來定位線路中的阻抗不匹配或問題。
掃描頻率測量
VNA 還可以掃描激勵信號的輸出功率，而不是掃描頻率。對這些測量，頻率保持不變，輸出功率會在規(guī)定的功率范圍內(nèi)逐漸遞增。這是放大器常用的測量，先從低功率開始，然后以幾分之一dB 的步進(jìn)逐漸提高功率。在放大器的線性區(qū)域，在輸入功率提高時，輸出功率會成比例提高。放大器輸出偏離線性預(yù)期1dB 的點稱為1 dB 壓縮點( 圖17)。在放大器達(dá)到壓縮點時，其不再能像以前那樣提高輸出功率。對要求放大器線性性能的應(yīng)用，這一測量有助于確定該指標(biāo)。
圖17. 通常在放大器上進(jìn)行功率掃描測量。
測試多端口元件
當(dāng)前許多元件都有兩個以上的端口( 圖18)。它們可能有一個輸入和多個輸出，或反之。比較復(fù)雜的元件可能有多個輸入和多個輸出。如果端口之間的相互影響不是問題，那么仍可以使用一系列2 端口測量測試其中部分元件。在需要測量多個端口之間的相互影響時，你可能要使用多端口VNA。真正的多端口測量將測量N2 個S 參數(shù)，要求擁有N 個端口的VNA，其中N 等于DUT 的端口數(shù)。S 參數(shù)并不只是S11、S21、S12 和S22，還包括S41
或S43 或S10 11。真正的多端口VNA 可能會為每個端口提供一個激勵信號。多端口誤差校正會消除測量的系統(tǒng)誤差，但要求復(fù)雜的校準(zhǔn)過程，其中必須把校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)連接到所有可能的端口組合上。
圖18. 當(dāng)前許多元件有兩個以上的端口。
小結(jié)
現(xiàn)在，我們很容易理解為什么VNA 幫助許多現(xiàn)代技術(shù)成為可能。通過為被測器件或DUT 提供已知的激勵信號，并使用多臺接收機(jī)測量響應(yīng)，VNA 形成了一個閉環(huán)，可以非常準(zhǔn)確地測量元件的電氣幅度和相位響應(yīng)。由于其*的用戶校準(zhǔn)功能，VNA 是市場上zui的RF 測試儀器之一。通過減少電纜、轉(zhuǎn)接頭和其他測試輔助裝置的影響，它可以審慎地隔離DUT
性能。VNA 可以測試元件指標(biāo)，檢驗設(shè)計仿真。由于這種準(zhǔn)確的表征能力，系統(tǒng)工程師可以研究電路或系統(tǒng)級設(shè)計，從設(shè)計階段到制造階段，確保一切滿足預(yù)期。
