網(wǎng)絡分析的基本原理

　　一種獨特的儀器

　　網(wǎng)絡分析儀是一種功能強大的儀器，正確使用時，可以達到極高的精度。它的應用也十分廣泛，在很多行業(yè)都不可或缺，尤其在測量無線射頻(RF)元件和設備的線性特性方面非常有用。現(xiàn)代網(wǎng)絡分析儀還可以應用于更具體的場合，例如，信號完整性和材料的測量。隨著業(yè)界第一款PXI網(wǎng)絡分析儀—NI PXIe - 5630的推出，你完全可以擺脫傳統(tǒng)網(wǎng)絡分析儀的高成本和大占地面積的束縛，輕松地將網(wǎng)絡分析儀應用于設計驗證和產線測試。

　　網(wǎng)絡分析儀的發(fā)展

　　你可以使用圖1所示的NI PXIe-5630矢量網(wǎng)絡分析儀測量設備的幅度，相位和阻抗。由于網(wǎng)絡分析儀是一種封閉的激勵-響應系統(tǒng)，你可以在測量RF特性時實現(xiàn)絕佳的精度。當然，充分理解網(wǎng)絡分析儀的基本原理，對于你最大限度的受益于網(wǎng)絡分析儀非常重要。

　　在過去的十年中，矢量網(wǎng)絡分析儀由于其較低的成本和高效的制造技術，流行度超過了標量網(wǎng)絡分析儀。雖然網(wǎng)絡分析理論已經(jīng)存在了數(shù)十年，但是直到20世紀80年代早期第一臺現(xiàn)代獨立臺式分析儀才誕生。在此之前，網(wǎng)絡分析儀身形龐大復雜，由眾多儀器和外部器件組合而成，且功能受限。NI PXIe-5630的推出標志著網(wǎng)絡分析儀發(fā)展的又一個里程碑，它將矢量網(wǎng)絡分析功能成功地賦予了靈活，軟件定義的PXI模塊化儀器平臺。

　　通常我們需要大量的測量實踐，才能實現(xiàn)精確的幅值和相位參數(shù)測量，避免重大錯誤。由于射頻儀器測量的不確定性，小的錯誤很可能會被忽略不計。而網(wǎng)絡分析儀作為一種精密的儀器能夠測量出極小的錯誤。

　　網(wǎng)絡分析理論

　　網(wǎng)絡是一個被高頻率使用的術語，有很多種現(xiàn)代的定義。就網(wǎng)絡分析而言，網(wǎng)絡指一組內部相互關聯(lián)的電子元器件。網(wǎng)絡分析儀的功能之一就是量化兩個射頻元件間的阻抗不匹配，最大限度地提高功率效率和信號的完整性。每當射頻信號由一個元件進入另一個時，總會有一部分信號被反射，而另一部分被傳輸，類似于圖2所示。

　　這就好比光源發(fā)出的光射向某種光學器件，例如透鏡。其中，透鏡就類似于一個電子網(wǎng)絡。根據(jù)透鏡的屬性，一部分光將反射回光源，而另一部分光被傳輸過去。根據(jù)能量守恒定律，被反射的信號和傳輸信號的能量總和等于原信號或入射信號的能量。在這個例子中，由于熱量產生的損耗通常是微不足道的，所以忽略不計。

　　我們可以定義參數(shù)反射系數(shù)(G)，它是一個包含幅值和相位的矢量，代表被反射的光占總(入射)光的比例。同樣，定義傳輸系數(shù)(T)代表傳輸?shù)墓庹既肷涔獾氖噶勘取D3示意了這兩個參數(shù)。

　　通過反射系數(shù)和傳輸系數(shù)，你可以更深入地了解被測器件(DUT)的性能。回顧光的類比，如果DUT是一面鏡子，你會希望得到高反射系數(shù)。如果DUT是一個鏡頭，你會希望得到高傳輸系數(shù)。而太陽鏡可能同時具有反射和透射特性。

　　電子網(wǎng)絡的測量方式與測量光器件的方式類似。網(wǎng)絡分析儀產生一個正弦信號，通常是一個掃頻信號。DUT響應時，會傳輸并且反射入射信號。傳輸和反射信號的強度通常隨著入射信號的頻率發(fā)生變化。