网络分析仪的基础知识

更新时间：2026-08-24

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什么是网络分析仪？

网络分析仪（英文：Network analyzer）是一种用于评估被测电路网络（DUT;被测设备）特性的设备。

具体来说，可以测量输入信号对被测器件的衰减和阻抗。尤其是它能够评估电子元件的高频特性等，应用范围广泛，包括传输器件。

网络分析仪的输出由S参数（散射参数）表示。 S参数定义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）。

网络分析仪大致分为标量网络分析仪和矢量网络分析仪（VNA），矢量网络分析仪（VNA）具有广泛的应用，因为它们不仅能获得幅度信息，还能获得相位信息。

利用网络分析仪在高频应用中的优势，它被用于开发高频放大器的匹配电路。设计基于每个放大器、天线和滤波器的精确S参数。

在高频电路网络中，传输路径如设备和电缆的阻抗不匹配可能导致功率损失和信号失真，因此常用于阻抗匹配评估。

网络分析仪配备了信号源、信号分离器、定向耦合器，以及至少三个接收单元。

被测器的输出在第三个接收器（传输信号B）测量。评估通过比较信号进行;例如，S11定义为A/R，S21定义为B/R。

此外，通过精确校准，确保网络分析仪的高精度测量。校准时，我们使用已知特性的标准机器。常用的校准方法是SOLT方法，它利用标准仪器进行测量，仪器能够实现短载荷、开载和匹配载荷，并结合一个参考平面的直通通道。

为了进行极其精确的测量，会仔细避免从多个角度出现测量误差，如连接器紧固扭矩、环境温度、输入信号和电缆稳定等。

网络分析仪在日语中称为电路网络分析仪。网络分析仪包括矢量网络分析仪（VNA）和Scala网络分析仪，近年来矢量网络分析仪被广泛使用。

网络分析仪有一种称为S参数的方法，用于测量传输和反射测量中的振幅变化，但这些也称为S矩阵，并且有编号定义。编号为“Sij i = 输出端口，j = 输入端口"，对于 S11，它代表从输入信号传输到端口 1 的信号的测量值。如果是S12，则意味着从端口2入射信号传输到端口1的测量值。

使用VNA测量仪器可以测量S参数。然而，VNA在测量前需要采用多种校准方法来进行校准。

VNA校准的基本方法是使用三台标准机器。广为人知的校准方法包括前述的SOLT校准、未知直通校准和TRL校准。

阻抗是评估电子电路、电子元件和电子材料特性的重要参数，阻断在特定频率经电路的交流电。测量阻抗的方法多种多样，每种方法都有其优缺点。

你必须根据测量所需的频率范围和阻抗测量范围来选择测量方法。测量方法包括桥接法、共振法、I-V法、网络分析、时域网络分析和自动平衡桥法。

举个例子，我会解释桥接法。桥式方法的优点包括高精度（约0.1%）、能够用多种仪器覆盖较宽的频率范围，以及低成本测量。另一方面，缺点是需要平衡，单个设备只能覆盖较窄的频率范围。桥接法的测量频率范围约为直流300MHz。

网络分析仪最大频率的扩展现已延伸至亚太赫兹频段（220GHz）。这是因为预计下一代通信标准6G很可能会在140GHz使用D波段。

然而，由于亚太赫兹频段的频率较高，它更容易受到电长度误差和寄生元件的影响，因此包括射频探头和电缆在内的整体校准精度极为重要。

实际上，单次操作中可校准的频率范围通常有限，因此制造商正竞相开发用户友好的测量仪器，包括校准间的数据处理和添加专门用于毫米波段的频率扩展器。

网络分析仪通常用于被测阻抗评估和称为S参数的小信号评估，但近年来调制分析、大信号评估和小信号评估分析常常同时进行。因此，越来越多的模型成为能够进行调制分析的网络分析仪，而调制分析主要由传统频谱分析仪处理。这就是它被发布的情况。

未来，网络分析仪不仅用于阻抗和S参数评估，还将用于评估开关、滤波器、高频（RF）放大器、低噪声放大器（LNA）及其他射频前端应用，包括大信号分析和调制分析。