矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的散射參數(shù)

任何一個(gè)微波系統(tǒng)都是由各種微波元器件和微波傳輸線組成的，元件及整個(gè)系統(tǒng)都有其各自的功能和相應(yīng)的性能指標(biāo)要求。例如濾波器元件的作用是濾除不需要的干擾信號(hào)，通過特定頻率范圍內(nèi)的電磁波，所以需要確定通頻帶的帶寬、通帶內(nèi)損耗、帶外的信號(hào)抑制等指標(biāo)要求；功率放大器元件的作用是放大小信號(hào)，需要確定增益、諧波失真、1dB壓縮點(diǎn)等指標(biāo)要求。因此對(duì)電路中單端口或多端口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析是射頻工程中常見的測(cè)量任務(wù)之一。網(wǎng)絡(luò)分析儀是以高的精度和效率進(jìn)行電路測(cè)量和分析的儀器，通過對(duì)電路進(jìn)行頻率掃描和功率掃描，測(cè)試信號(hào)的幅度與相位響應(yīng)，并換算出各散射參數(shù)，來表征其電路的特性。網(wǎng)絡(luò)分析儀可以分析各種射頻微波電路（或者網(wǎng)絡(luò)），從簡(jiǎn)單的器件如濾波器和放大器，到通信衛(wèi)星使用的復(fù)雜模塊。 網(wǎng)絡(luò)分析儀分為標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。傳統(tǒng)的標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀只對(duì)微波網(wǎng)絡(luò)的幅度響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量，而矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測(cè)量微波網(wǎng)絡(luò)的幅度和相位響應(yīng)，在實(shí)際工程中應(yīng)用也更加廣泛。

對(duì)于一個(gè)微波網(wǎng)絡(luò)可使用Y參數(shù)、Z參數(shù)和S參數(shù)測(cè)量和分析，Y參數(shù)稱為導(dǎo)納參數(shù)，Z參數(shù)稱為阻抗參數(shù)，S參數(shù)稱為散射參數(shù)。前兩個(gè)參數(shù)主要用于節(jié)點(diǎn)電路，Z參數(shù)和Y參數(shù)對(duì)于節(jié)點(diǎn)參數(shù)電路分析非常有效，各參數(shù)可以很方便地測(cè)試。但是在微波系統(tǒng)中，由于確定非TEM波電壓、電流存在困難，而且在微波頻段測(cè)量電壓和電流也存在實(shí)際困難，因此，在處理微波網(wǎng)絡(luò)時(shí)，等效電壓和電流以及有關(guān)的阻抗和導(dǎo)納參數(shù)變得較抽象。與直接測(cè)量入射波、反射波及傳輸波概念更加一致的表示是散射參數(shù)，即S參數(shù)矩陣，它更適合于分布參數(shù)電路，因此矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀選擇S參數(shù)作為微波網(wǎng)絡(luò)最終測(cè)試結(jié)果。

S參數(shù)就是建立在入射波、反射波關(guān)系基礎(chǔ)上的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，適于微波電路分析，以元器件端口的反射信號(hào)以及從該端口傳向另一端口的信號(hào)來描述電路網(wǎng)絡(luò)。同N端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗和導(dǎo)納矩陣，用散射矩陣也能對(duì)N端口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行*的描述。阻抗和導(dǎo)納矩陣反映了端口的總電壓和電流的關(guān)系，而散射矩陣反映的是端口的入射電壓波和反射電壓波的關(guān)系。散射參量可以直接用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量得到，也可以用網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)來計(jì)算。 我們定義了同軸線和波導(dǎo)系統(tǒng)中任何工作模式適用的廣義電壓和廣義電流（v和i），它們與端平面上的場(chǎng)有關(guān)，因此可以把v、i當(dāng)作一組端變量。但是在高頻和微波測(cè)量系統(tǒng)中，實(shí)際上經(jīng)常使用另外一組端變量a、b。a表示沿進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)端口方向傳播的入射波，b表示沿逸出網(wǎng)絡(luò)端口方向傳播的出射波。