一般而言，網(wǎng)路分析儀在射頻及微波元件方面的量測(cè)

1、<p>　　一般而言，網(wǎng)絡(luò)分析儀在射頻及微波組件方面的量測(cè)上，是最基本、應(yīng)用層次也最廣的儀器，它可以提供線性及非線性特性組件的量測(cè)參數(shù)，因此，舉凡所有射頻主被動(dòng)組件的仿真、制程及測(cè)試上，幾乎都會(huì)使用到。在量測(cè)參數(shù)上，它不但可以提供反射系數(shù)，并從反射系數(shù)換算出阻抗的大小，且可以量測(cè)穿透系數(shù)，以及推演出重要的S參數(shù)及其它重要的參數(shù)，如相位、群速度延遲(Group Delay)、插入損失(Insertion Loss)、增益(Gai

2、n)甚至放大器的1dB壓縮點(diǎn)(Compression point)等。</p><p><b>　　基本原理</b></p><p>　　電子電路組件在高頻下工作時(shí)，許多特性與低頻的行為有所不同，在高頻時(shí)，其波長(zhǎng)與實(shí)際電路組件的物理尺度相比會(huì)相對(duì)變小，舉例來(lái)說(shuō)，在真空下的電磁波其速度即為光速，則c=λ×f，其中c為光速3×108m/sec，若操作在

3、2.4GHz的頻率下，若不考慮空氣的介電系數(shù)，則波長(zhǎng)λ=12.5cm，亦即在短短的數(shù)公分內(nèi)，電壓大小就會(huì)因相位的偏移而有極大的變化。因此在高頻下，我們會(huì)使用能量及阻抗的觀念來(lái)取代低頻的電壓及電流的表示法，此時(shí)我們就會(huì)引入前述文章所提「波」的概念。</p><p>　　光波屬于電磁波的一種，當(dāng)我們用光分析一個(gè)組件時(shí)，會(huì)使用一個(gè)已知的入射光源測(cè)量未知的待測(cè)物，當(dāng)光波由空氣到達(dá)另一個(gè)介質(zhì)時(shí)，會(huì)因折射率的不同產(chǎn)生部分反射

4、及部分穿透的特性，例如化學(xué)成分分析上使用的穿透及反射光譜。對(duì)于同樣是屬電磁波的射頻來(lái)說(shuō)，道理是相通的，光之于折射率就好比微波之于阻抗的概念，當(dāng)一個(gè)電磁波到達(dá)另一個(gè)不連續(xù)的阻抗接口時(shí)，同樣也會(huì)有穿透及反射的行為，從這些反射及穿透行為的大小及相位變化中，就可以分析出該組件的特性。</p><p>　　用來(lái)描述組件的參數(shù)有許多種，其中某些只包含振幅的訊息，如回返損耗(R.L. Return Loss)、駐波比(SWR

5、Standing Wave Ratio)或插入損失(I.L. Insertion Loss)等，我們稱為純量，而能得到如反射系數(shù)(Γ Reflection coefficient)及穿透系數(shù)(Τ Transmission coefficient)等，我們稱之為向量，其中向量可以推導(dǎo)出純量行為，但純量卻因無(wú)相位信息而無(wú)法推導(dǎo)出向量特性。</p><p><b>　　重要的向量系數(shù)</b><

6、;/p><p><b>　　反射特性</b></p><p>　　在此，我們重點(diǎn)介紹幾個(gè)重要的向量系數(shù)︰首先，我們從反射系數(shù)來(lái)定義，其中Vrefect為反射波、Vinc為入射波，兩者皆為向量，亦即包含振幅及相位的信息，而反射系數(shù)代表入射與反射能量的比值，經(jīng)過(guò)理論的演算，可以從傳輸線的特性阻抗ZO(Characteristic Impedance)得到待測(cè)組件的負(fù)載阻抗ZL

7、，亦即，在網(wǎng)絡(luò)分析中，一般使用史密斯圖(Smith Chart)來(lái)標(biāo)示不同頻率下的阻抗值。另外，反射系數(shù)也可以使用極坐標(biāo)表示： ，其中為反射系數(shù)的大小，φ則表示入射與反射波的相位差值。</p><p>　　接下來(lái)，介紹兩個(gè)純量的參數(shù)--駐波比及回返損耗，其中駐波的意義是入射波與被待測(cè)裝置反射回來(lái)的反射波造成在傳輸線上的電壓或電流駐波效應(yīng)，而駐波比(SWR)的定義就是駐波中的最大與最小能量的比值，我們可以從純量的反

8、射系數(shù)中得到。</p><p>　　同樣，我們也可以從ρ值定義出回返損耗(R.L.)，其意義是反射能量與入射能量的比值，其值愈大，代表反射回來(lái)的能量愈小。</p><p>　　對(duì)于反射系數(shù)所衍生的相關(guān)純量參數(shù)，我們將其整理成表1，基本上，它們之間是換算的過(guò)程，會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)業(yè)及應(yīng)用的不同而傾向于使用某一參數(shù)。</p><p><b>　　REMARK:</

9、b></p><p>　　駐波系數(shù)又叫做駐波比,如果電纜線路上有反射波,它與行波相互作用就會(huì)產(chǎn)生駐波,這時(shí)線上某些點(diǎn)的電壓振幅為最大值Vmax,某些點(diǎn)的電壓振幅為最小值Vmin,最大振幅與最小振幅之比稱為駐波系數(shù).駐波系數(shù)越大,表示線路上反射波成分愈大, 也表示線路不均勻或線路終端失配較大.為控制電纜的不均勻性,要求一定長(zhǎng)度的終端匹配的電纜在使用頻段上的輸入駐波系數(shù)S不超過(guò)某一規(guī)定的數(shù)值.電纜中不均勻性的大

10、小,也可用反射衰減來(lái)表示.反射系數(shù)的倒數(shù)的絕對(duì)值取對(duì)數(shù),稱為反射衰減.反射衰減愈大,即反射系數(shù)愈小,也就是駐波比愈小,即表示內(nèi)部不均勻性越小.</p><p><b>　　穿透特性</b></p><p>　　對(duì)于穿透的特性，一樣有分為純量與向量?jī)煞N，對(duì)于向量系數(shù)而言，最重要的就是穿透系數(shù) ，其中Vtrans為經(jīng)過(guò)待測(cè)物后的穿透波、Vinc為入射波，而τ即為穿透系數(shù)的

11、純量大小，θ則表示入射與穿透波的相位差值。</p><p>　　對(duì)于純量的定義上，以被動(dòng)組件而言，最常使用的就是插入損失(I.L. Insertion Loss)，亦即與上述的τ值是相關(guān)的參數(shù)，定義為。若為主動(dòng)組件如放大器等，穿透的信號(hào)有放大的效應(yīng)則為增益(Gain)，此時(shí)定義為。</p><p>　　對(duì)于向量的行為，則計(jì)有插入相位(Insertion Phase)，其表示入射與穿透信號(hào)的

12、相位差，我們可以從相位的變化中，推導(dǎo)出另一個(gè)很重要的參數(shù)-群速延遲(G.D. Group Delay)，它代表的意義就是不同頻率的波在一段傳輸線中，因介電材料或其它邊界效應(yīng)(Boundary condition)的影響，使到達(dá)時(shí)間不同而產(chǎn)生的延遲現(xiàn)象，其中又有分為平均延遲時(shí)間(Average Group Delay)與波浪(Ripple)或稱為平坦度(Flatness)的定義，前者表示不同頻率到達(dá)的平均時(shí)間，并可以從中推算出電氣長(zhǎng)度(E

13、lectrical Length)，后者則表示不同頻率間的到達(dá)時(shí)間差，一般我們會(huì)希望平坦度愈小愈好，如此在通訊上不致造成信號(hào)失真的問(wèn)題。</p><p>　　散射參數(shù)(Scattering parameter)</p><p>　　在高頻的量測(cè)上，S參數(shù)提供了相當(dāng)有用的定性量測(cè)方法，以便分析雙端口甚至是多端口組件的所有特性，如放大器、濾波器、天線以及纜線等，S參數(shù)與低頻的Z、Y參數(shù)定義相當(dāng)

14、類似，但不同的是S參數(shù)是采用入射、反射及穿透波能量來(lái)描述待測(cè)裝置的輸入及輸出端口特性，而不若Z、Y參數(shù)必須找到電壓或電流的開(kāi)路或短路的解，使得在高頻領(lǐng)域下的應(yīng)用更為廣泛。圖2則是兩端口組件S參數(shù)的表示方式，其中a表示發(fā)射源，b則為接收器，而a、b的下標(biāo)則代表從第一埠(Port 1)或第二埠(Port 2)來(lái)量測(cè)，如a1則表示從第一端口的發(fā)射信號(hào)源，b2則表示在第二端口的信號(hào)接收器。</p><p>　　以一個(gè)雙端

15、口組件而言，會(huì)衍生出四個(gè)S參數(shù)，若為三埠或多端口以上的組件，就會(huì)有N2個(gè)相對(duì)應(yīng)參數(shù)，基本上，在微波工程中常用以矩陣來(lái)表示。而每一個(gè)S參數(shù)，都有其對(duì)應(yīng)的邊界條件，如，即表示第二端口時(shí)沒(méi)有信號(hào)反射時(shí)，亦即待測(cè)物輸出端有負(fù)載阻抗的匹配時(shí)，所得到待測(cè)物在輸入端的反射系數(shù)。</p><p>　　經(jīng)過(guò)以上的定義，我們將反射、穿透及S參數(shù)與相對(duì)應(yīng)的量測(cè)參數(shù)整理如圖3。</p><p><b>

16、　　儀器結(jié)構(gòu)示意圖</b></p><p>　　基本上，網(wǎng)絡(luò)分析儀的架構(gòu)可以分成四大部分：一個(gè)是信號(hào)的發(fā)射源，另一種為用以分離入射、反射及穿透波的信號(hào)分離電路，第三是將射頻或微波信號(hào)轉(zhuǎn)換至中頻信號(hào)的接收器，最后是負(fù)責(zé)將偵測(cè)信號(hào)作運(yùn)算處理的處理器及顯示屏。</p><p>　　信號(hào)源擔(dān)任激勵(lì)(Stimulus)的角色</p><p>　　信號(hào)源在網(wǎng)絡(luò)分析儀

17、中是擔(dān)任一個(gè)激勵(lì)(Stimulus)的角色，主要是提供一個(gè)掃頻或功率掃描的信號(hào)送到待測(cè)物上，當(dāng)信號(hào)打到待測(cè)物之后，就會(huì)反應(yīng)出穿透或反射的行為，據(jù)此，我們就可以得到某個(gè)頻率或功率范圍下的響應(yīng)，而信號(hào)源的頻率范圍、頻率穩(wěn)定度、信號(hào)純度以至于功率位準(zhǔn)即位準(zhǔn)控制能力都會(huì)影響量測(cè)的結(jié)果，一般用于網(wǎng)絡(luò)分析儀中大致有兩類，其一是振蕩器(Oscillator)，另一個(gè)是合成器(Synthesizer)，前者好處是價(jià)格低廉，但頻率穩(wěn)定度及精確度遠(yuǎn)不及后者

18、，若我們量測(cè)的組件其響應(yīng)變化優(yōu)于振蕩器時(shí)，如量測(cè)晶體濾波器的殘存FM(residual FM)頻寬時(shí)，就應(yīng)該采用更穩(wěn)定的合成器信號(hào)源。</p><p>　　信號(hào)分離電路將入射、反射及穿透信號(hào)分離處理</p><p>　　當(dāng)信號(hào)源產(chǎn)生入射的信號(hào)行為后，接下來(lái)就是要將入射、反射及穿透信號(hào)予以分離處理，進(jìn)而偵測(cè)每一分量的振幅及相位特性。擔(dān)任信號(hào)分離工作的是一些被動(dòng)組件，主要有單向耦合器(Dire

19、ctional Coupler)、電橋(Bridge)、功率分離器(Power Splitter)等，圖4中即為單向耦合器的示意圖，其中主路徑只有單一方向的功率行進(jìn)情況下，才會(huì)有能量被耦合到耦合路徑上，而被耦合的路徑的信號(hào)位準(zhǔn)通常較低，而下降位準(zhǔn)的總量稱為耦合因子(Coupling Factor)，例如耦合因子為20dB的單向性耦合器，代表入射信號(hào)的1%能量會(huì)耦合到耦合路徑上，而99%的功率則仍在主路徑上行進(jìn)。另一個(gè)單向耦合器的重要參數(shù)

20、為方向性(Directivity)，其定義為：</p><p>　　Directivity(dB)=Isolation(dB) - Coupling Factor(dB) - Loss(dB)</p><p>　　代表信號(hào)在順向及逆向所檢測(cè)到的信號(hào)差，造成方向性誤差的來(lái)源有信號(hào)的泄漏(Leakage)或稱為隔絕性(Isolation)、耦合器內(nèi)部及接頭阻抗不匹配的反射(亦即耦合因子)等。在

21、儀器內(nèi)部中，方向性應(yīng)盡可能的好，一般至少要在30dB以上，如此才不致受到信號(hào)泄漏的誤差而影響量測(cè)。</p><p>　　而功率分離電路的特性是將入射信號(hào)分離成兩個(gè)路徑，一般而言，兩個(gè)分離信號(hào)的功率位準(zhǔn)比原入射信號(hào)低6dB，分離器的主要目的是產(chǎn)生一個(gè)具有與信號(hào)源完全匹配的量測(cè)環(huán)境，一般連接的方式是將其中一個(gè)輸出路徑連接到參考接收器(Reference Detector)，而另一個(gè)輸出路徑則連接到待測(cè)物上，若在待測(cè)物

22、的輸出端后接上一個(gè)傳輸接收器(Transmission Detector)，就可以從兩個(gè)功率比值中得到穿透系數(shù)，綜而言之，功率分離器是一個(gè)寬頻且良好頻率響應(yīng)的組件，并能與信號(hào)源及接收器間有良好的匹配。</p><p>　　第三種是電橋，其工作原理類似于惠斯同電橋(Wheatstone Bridge)，其等效于單向性耦合器的方向性定義為最大的平衡值(Maximum Balance，即接上完美的負(fù)載)與最小的平衡值(

23、Minimum Balance，即接上開(kāi)路或短路)所得的比率(dB)，是單向耦合器的替代方案。在量測(cè)上，與單向耦合器不同的地方是它可以工作在直流下，因此儀器可以有較大的頻率量測(cè)范圍，一般單向耦合器有高通(High Pass)的反應(yīng)現(xiàn)象，因此在低于40MHz以下就必須用電橋來(lái)取代。但電橋也有其缺點(diǎn)，因?yàn)樗男盘?hào)位準(zhǔn)從待測(cè)物傳回值較小，因此會(huì)有較大的損耗，相較于單向耦合器則具有低損耗(Low Loss)的優(yōu)點(diǎn)，電橋則減少了量測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍。&

24、lt;/p><p>　　上述的各個(gè)組件一般工作在50或75歐姆下的環(huán)境，實(shí)際上量測(cè)反射系數(shù)時(shí)，我們會(huì)搭配一對(duì)或一個(gè)單向性耦合器及一個(gè)功率分離器，如圖5下方所示，才能將入射與反射信號(hào)分離，而對(duì)于穿透系數(shù)量測(cè)上，基本上使用一個(gè)功率分離器或單向性耦合器就可完成入射與穿透信號(hào)的分離動(dòng)作，在穿透量測(cè)上使用單向性耦合器的好處是可以將大部分的能量送到待測(cè)物上，而可以得到較佳的動(dòng)態(tài)范圍，而電橋的接法與單向性耦合器類似，在此不再贅述。

25、</p><p><b>　　接收器</b></p><p>　　接收器的角色，就是將分離電路所得的射頻/微波訊號(hào)轉(zhuǎn)換至中頻或直流位準(zhǔn)，以便于后方的數(shù)字處理器作運(yùn)算的工作?；旧系慕邮掌饔袃深悾礊槎O管(Diode)及調(diào)諧型接收器(Tuned Receiver)，其中最簡(jiǎn)單也最便宜的技術(shù)就是使用寬頻的二極管接收器，二極管有整流的功能，可以將高頻訊號(hào)能量轉(zhuǎn)換成直流的信

26、號(hào)，但使用這種接收器的缺點(diǎn)是因頻率響應(yīng)是寬頻的，因此對(duì)于信號(hào)源或待測(cè)物所產(chǎn)生的諧波(Harmonic)或虛擬(Spurious)效應(yīng)也會(huì)加入量測(cè)范圍內(nèi)，因此其動(dòng)態(tài)范圍會(huì)限制在50~60dB左右，但對(duì)于這種寬頻量測(cè)行為的好處是它的偵測(cè)方式與頻率無(wú)關(guān)，因此對(duì)于頻率轉(zhuǎn)換的組件、大的直流增益放大器及動(dòng)態(tài)范圍較小的窄波濾波器上有其應(yīng)用的范圍，另外需注意的是得到信號(hào)僅有純量的信息，所以搭配此類型接收器多半是較廉價(jià)的純量式(Scalar)網(wǎng)絡(luò)分析儀。

27、</p><p>　　另外一種是屬于窄頻的調(diào)諧接收器，其中混波的方式可以有基頻混波(Fundamental Mixing)及諧波混波(Harmonic Mixing)的方式，將偵測(cè)到的射頻/微波信號(hào)利用中頻濾波器(IF filter)轉(zhuǎn)換成較低頻的中頻信號(hào)，如圖6右方所示，這種方式的好處是對(duì)于虛擬訊號(hào)(Spurious Signal)可以有過(guò)濾的效果，另外，使用窄頻濾波的方式，可以將噪聲位準(zhǔn)(Noise Leve

28、l)降低，這原理與頻譜分析儀相當(dāng)類似，如此一來(lái)就可以得到較大的動(dòng)態(tài)范圍，除此之外，一般搭配調(diào)諧接收器的網(wǎng)絡(luò)分析儀可以量測(cè)與輸入信號(hào)間的相位關(guān)系，因此向量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部接收器以此類為主。</p><p><b>　　信號(hào)處理及顯示屏</b></p><p>　　分析儀中有許多組接收器，其中一個(gè)對(duì)應(yīng)的處理單元會(huì)針對(duì)參考信道，紀(jì)錄輸入信號(hào)的絕對(duì)功率位準(zhǔn)及相位歸零值，而有另一

29、個(gè)或以上的處理單元?jiǎng)t擔(dān)任測(cè)試信道紀(jì)錄的工作，而從參考與測(cè)試信道之間就可以得到信號(hào)位準(zhǔn)比值及相對(duì)應(yīng)相位差，例如兩信道之間量測(cè)電壓比值為20dB，則代表兩信道之間信號(hào)位準(zhǔn)的比例為10：1，而所有網(wǎng)絡(luò)分析儀的S參數(shù)都是采用相對(duì)性表示法得到，在相位部分，一般會(huì)以參考信道相位為零度去比較出其它測(cè)試信道的相位差而得到有關(guān)向量的參數(shù)。</p><p>　　因此，當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)降頻處理及紀(jì)錄后，儀器內(nèi)部就會(huì)對(duì)所偵測(cè)到的信號(hào)，根據(jù)運(yùn)算

30、的數(shù)值作適當(dāng)?shù)娘@示，包括不同的圖表格式如史密斯圖、極坐標(biāo)、SWR、相位、群速延遲等，另外如光標(biāo)顯示、限制線(Limit Line)設(shè)定、不同S參數(shù)的顯示及存盤、打印等工作，都是由內(nèi)部的處理單元來(lái)完成，近來(lái)更因微軟的窗口操作系統(tǒng)相當(dāng)便利之故，并有其強(qiáng)大的COM/DCOM功能可以透過(guò)局域網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)(LAN)作外部計(jì)算機(jī)控制的動(dòng)作，而在下一世代的儀器中，會(huì)漸漸走向窗口平臺(tái)操作系統(tǒng)，因此無(wú)論在操作上或資料的轉(zhuǎn)換上都相當(dāng)?shù)谋憷?，不需要再考慮資料打印

31、時(shí)打印機(jī)是否支持、以及量測(cè)資料格式是否兼容于計(jì)算機(jī)的問(wèn)題，使用者可以專注于量測(cè)及分析的工作以提高生產(chǎn)效率。</p><p><b>　　校正原理</b></p><p>　　在所有網(wǎng)絡(luò)的量測(cè)系統(tǒng)中，都會(huì)有所謂的誤差來(lái)源，他們分別來(lái)自于如纜線、治具及環(huán)境所造成的系統(tǒng)誤差(Systematic Error)，我們假設(shè)它不隨時(shí)間而變(這也代表當(dāng)纜線或治具改變時(shí)，就必須重新作

32、校正)，因此可以用校正模型或數(shù)學(xué)運(yùn)算的方式將其去除，在網(wǎng)絡(luò)中，這些誤差計(jì)有信號(hào)泄漏(Signal Leakage)、信號(hào)反射(Signal Reflection)以及頻率響應(yīng)(Frequency Response)等。另一類誤差為隨機(jī)誤差(Random Error)，它是會(huì)隨著時(shí)間而改變且不可預(yù)期的，如儀器的噪聲位準(zhǔn)、取樣噪聲等，我們無(wú)法對(duì)此類誤差作校正的動(dòng)作，但我們可藉由增加入射訊號(hào)功率、降低中頻濾波器頻寬或使用平均方式來(lái)盡量減少此類

33、誤差。第三種是當(dāng)校正后因使用時(shí)間增加所產(chǎn)生的飄移誤差(Drift Error)，它主要來(lái)自于環(huán)境溫度改變的貢獻(xiàn)，而飄移誤差的大小就決定了何時(shí)必須再做一次的校正工作，若我們可以控制環(huán)境溫度為一穩(wěn)定值，例如，則系統(tǒng)就可以維持在一定的精確度范圍內(nèi)。必須注意的是，以上所述的這些誤差大小會(huì)隨著測(cè)試系統(tǒng)架設(shè)方式而有不同，因此在做每次精確的量測(cè)前，我們建議都必須作校正的動(dòng)作，</p><p>　　單埠誤差來(lái)源及解決方案(1-P

34、ort)</p><p>　　這里所提到的單埠，就是表示在所謂反射系數(shù)的量測(cè)上，誤差主要來(lái)自于三項(xiàng)貢獻(xiàn)，即方向性(Directivity)、信號(hào)源不匹配(Source Mismatch)、反射頻率響應(yīng)(Reflection Tracking)等。若對(duì)照到儀器及纜線端的架構(gòu)上，可以由圖7來(lái)表示，第一個(gè)誤差項(xiàng)為方向性，前已提到，它主要來(lái)自于單向耦合器或電橋的信號(hào)泄漏的因素；其次是信號(hào)源匹配部分，由于信號(hào)源到纜線之間阻

35、抗匹配的問(wèn)題，會(huì)造成信號(hào)源與待測(cè)物輸入端間多次反射現(xiàn)象，而產(chǎn)生量測(cè)誤差；第三是反射頻率響應(yīng)問(wèn)題，對(duì)于反射系數(shù)而言，它代表參考接收器與待測(cè)接收器的比值(亦即圖7中的R與A接收器)，但同樣的信號(hào)從兩端信號(hào)的路徑中，所得到的值會(huì)因?yàn)閮?nèi)部纜線長(zhǎng)短及兩接收器的頻率響應(yīng)而有所不同，總稱為頻率響應(yīng)誤差。對(duì)于前述三種誤差來(lái)源，我們可以用已知的三個(gè)校正工具，利用數(shù)學(xué)矩陣仿真運(yùn)算的方式，將三項(xiàng)誤差去除，在同軸式的接頭上，我們會(huì)采用標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)路(Open)、短

36、路(Short)及50歐姆的負(fù)載(Load)作為參考值，將各個(gè)頻率下的誤差訂正(Correction)，對(duì)于校正完后，應(yīng)進(jìn)一步做驗(yàn)證的動(dòng)作，以確保在量測(cè)時(shí)的校正平面(Cali</p><p>　　雙埠誤差來(lái)源及解決方案(Full 2-Port)</p><p>　　同樣是在單端口模型下的情形，但多了穿透特性的量測(cè)，因此在誤差來(lái)源上，比純粹反射系數(shù)多了三項(xiàng)誤差，它們分別是穿透頻率響應(yīng)(Tra

37、nsmission tracking)、輸出端不匹配(Load Mismatch)以及串音(Crosstalk)。如同前所述反射頻率響應(yīng)一般，穿透系數(shù)是由圖中兩接收器R、B所定義，當(dāng)兩接收器反應(yīng)不一致時(shí)，就會(huì)造成誤差；其次在信號(hào)輸出端與穿透接收器之間的阻抗也必須匹配，否則信號(hào)同樣會(huì)在輸出端與接收器之間來(lái)回振蕩而使信號(hào)多了一個(gè)不確定性；最后一個(gè)是串音的現(xiàn)象，對(duì)于切換器或動(dòng)態(tài)范圍較大的組件，必須考慮到當(dāng)信號(hào)不直接通過(guò)待測(cè)物但透過(guò)空氣傳遞的現(xiàn)

38、象，因此，對(duì)于這方面我們就必須比純作反射系數(shù)量測(cè)上，多做額外的三項(xiàng)校正。</p><p>　　為了解決上述的誤差來(lái)源，我們會(huì)采用直接纜線對(duì)接的方式，稱之為Through校正，同樣也是經(jīng)由數(shù)學(xué)運(yùn)算，此時(shí)可以解決輸出端不匹配及穿透頻率響應(yīng)的問(wèn)題。對(duì)于串音部分，一般為一選項(xiàng)校正，除非串音對(duì)待測(cè)組件影響較大，不然可以將此誤差項(xiàng)忽略，實(shí)際上若要校正，必須兩埠都接上50歐姆或先接上待測(cè)物再串接50歐姆負(fù)載做校正才正確。<

39、;/p><p>　　以上為單端口的誤差來(lái)源模型，共計(jì)有6個(gè)誤差項(xiàng)，若對(duì)于兩端口組件上，因信號(hào)源入射方向及待測(cè)物所走的路徑不同，而會(huì)有對(duì)應(yīng)到12個(gè)誤差來(lái)源，對(duì)于三埠，則有27個(gè)誤差項(xiàng)，若為四埠，則計(jì)有48個(gè)誤差來(lái)源，因此當(dāng)測(cè)量埠愈多時(shí)，相對(duì)的誤差也會(huì)較多，但對(duì)于誤差來(lái)源的原因，都可以歸納成圖八所提的六大類誤差之中。</p><p>　　校正方式及校正工具介紹</p><p&g

40、t;　　在了解誤差的來(lái)源后，接下來(lái)，就是對(duì)應(yīng)到儀器如何操作，我們以雙端口網(wǎng)絡(luò)分析儀為例，以速度及精準(zhǔn)度來(lái)分，計(jì)有響應(yīng)(Response)、單埠反射校正(1-Port)、全雙埠校正(Full 2-Port)三種。所謂的響應(yīng)，就是單做開(kāi)路、短路、負(fù)載或者是穿透(Through)其中一種，其中以穿透較為常見(jiàn)，因做全雙埠校正需要較多的接頭轉(zhuǎn)換次數(shù)，為了節(jié)省時(shí)間或不需要非常精確的量測(cè)，只做穿透校正就可以將其中四項(xiàng)誤差更正，例如使用頻譜分析儀(Sp

41、ectrum Analyzer)加上同步信號(hào)產(chǎn)生器(Tracking Generator)所得純量穿透系數(shù)所做的歸一化(Normalization)就屬于同樣類型的校正原理。對(duì)于單埠的反射系數(shù)量測(cè)上，則須做三次接頭轉(zhuǎn)換，其分別為開(kāi)路、短路及負(fù)載，這類似于高頻的阻抗分析儀，若只純粹量測(cè)反射相關(guān)參數(shù)如阻抗、反射損失等，就僅做此校正即可。但對(duì)于較有彈性的量測(cè)上，如濾波器或放大器等需同時(shí)量測(cè)反射及穿透相關(guān)參數(shù)，則需要做全雙埠校正而將10或12項(xiàng)

42、誤差(其中兩項(xiàng)為串音誤差，一般可以忽略掉)做訂正的動(dòng)作，圖9為不同校正方式與其相對(duì)應(yīng)的校正工具。</p><p>　　另外，相對(duì)于不同的接頭型態(tài)、涵蓋頻率及精準(zhǔn)度，就會(huì)有不同校正工具的選擇，如APC-7、N-Type、3.5mm、2.4mm等等，端視欲量的待測(cè)物為何種形式的接頭而定。如圖10左方，為傳統(tǒng)3.5mm的校正工具，而右方則是目前較新式的電子切換式校正工具，使用者只須連接一次而不必再換接頭就可以將所有的誤

43、差來(lái)源校正完成，這應(yīng)該是未來(lái)多埠校正工具的趨勢(shì)。</p><p><b>　　儀器規(guī)格及特征</b></p><p>　　如同頻譜分析儀一般，網(wǎng)絡(luò)分析儀也有相對(duì)應(yīng)的規(guī)格，而規(guī)格的好壞并非絕對(duì)，主要須能符合量測(cè)應(yīng)用的領(lǐng)域范圍及未來(lái)的需要為優(yōu)先考量因素，另外就是價(jià)格方面的問(wèn)題，某些量測(cè)設(shè)備，可能會(huì)因?yàn)樘砑幽承┻x項(xiàng)而可以做某方面特殊的應(yīng)用等(如時(shí)域反射偵測(cè)、Full TRL

44、校正)，而會(huì)使整體價(jià)格提升，但為了作正確的測(cè)量及應(yīng)用，這方面的投資是必要的。</p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，儀器規(guī)格大致可以區(qū)分成系統(tǒng)、信號(hào)源、測(cè)試端口、掃描項(xiàng)目、校正、選項(xiàng)及支持性等六類，以下我們舉實(shí)例來(lái)做參考。</p><p><b>　　系統(tǒng)規(guī)格</b></p><p>　　儀器規(guī)格中，有定義所謂的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍(Dynamic Range

45、)，它的計(jì)算方式是輸出功率或接收器的最大輸入信號(hào)位準(zhǔn)與接收器噪聲位準(zhǔn)的差值，單位為dB，其值愈大愈好，一般都會(huì)在70dB以上，但必須同時(shí)考慮到掃描的時(shí)間，若儀器動(dòng)態(tài)范圍夠大，但相對(duì)的掃描時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就不適用于產(chǎn)線上實(shí)時(shí)的量測(cè)監(jiān)控，一般來(lái)說(shuō)，單次掃描時(shí)間為數(shù)十毫秒到數(shù)秒之間。另外，會(huì)標(biāo)示反射或穿透的不確定性(Uncertainly)，這是代表在做完校正動(dòng)作之后，儀器因噪聲、接頭重復(fù)性及切換器所造成最差情況的誤差貢獻(xiàn)，造成量測(cè)的不確定，單位為

46、dB，其值愈小愈好。</p><p><b>　　信號(hào)源規(guī)格</b></p><p>　　頻率范圍(Frequency Range)代表信號(hào)源所能掃描的頻率范圍，而頻率分辨率(Frequency Resolution)則表示信號(hào)源掃頻時(shí)的最小頻率間隔，一般為數(shù)kHz至1Hz，在頻率穩(wěn)定度(Stability)及精確度(Accuracy)規(guī)格上，則表示有多少成分的頻率會(huì)

47、偏離欲調(diào)變的頻率中心，單位為ppm，另外，影響較大的如殘存FM(Residual FM)，又稱為相位噪聲(Phase Noise)，其值越低越好，一般在數(shù)kHz左右。在功率規(guī)格上，較重要的有位準(zhǔn)精確度(Level Accuracy)及線性度(Linearity)，前者表示輸出功率有多精準(zhǔn)，而后者就是的振幅平坦度，另外，若針對(duì)放大器的量測(cè)上，也會(huì)有相關(guān)最小輸出功率的定義(一般會(huì)采用內(nèi)含步階衰減器的選項(xiàng))。</p><p

48、><b>　　測(cè)試端口規(guī)格</b></p><p>　　包括平均噪聲位準(zhǔn)(Average Noise Level)及方向性(Directivity)，前者表示接收器所能偵測(cè)到的最低功率值，后者主要是來(lái)自于單向耦合器的信號(hào)泄漏影響，一般在40dB以上，愈大愈好。</p><p><b>　　掃描項(xiàng)目</b></p><p&

49、gt;　　計(jì)有線性、對(duì)數(shù)掃頻、數(shù)據(jù)列表、連續(xù)波(CW, Continuous Wave，用于偵測(cè)穩(wěn)定性)及用于放大器量測(cè)的功率掃描(Power Sweep)等，實(shí)際上儀器所能提供的掃描方式，端視其定位及配備而定。</p><p><b>　　校正方式</b></p><p>　　一般會(huì)內(nèi)建前所述單埠以及響應(yīng)校正，以及較精準(zhǔn)的全雙埠校正，以及校正工具與待測(cè)物的接頭型態(tài)不

50、同所使用的接頭轉(zhuǎn)換(Adapter Swept)，另外，對(duì)于非同軸型態(tài)模型如TRL(Thru-Reflect-Line)或LRM(Line-Reflect-Match)校正的提供等。對(duì)于其它較方便的工具如治具仿真(Fixture simulation)參數(shù)；其中又包含嵌入式(Embeded)、或非嵌入式(Dembeded)、對(duì)于延長(zhǎng)校正平面的纜線延伸(Port Extension)、纜線與待測(cè)物阻抗值不同所做的阻抗轉(zhuǎn)換(Impedanc

51、e Transfer)等，則端視儀器是否有此額外的功能。</p><p><b>　　選項(xiàng)及支持性</b></p><p>　　一般會(huì)有支持自動(dòng)化控制的GP-IB接口、串聯(lián)端口RS232或I/O端口Handler及打印功能的Print Port，另外較實(shí)際的量測(cè)上會(huì)需要直流壓源(Bias)來(lái)達(dá)成實(shí)際組件的仿真，另外，在進(jìn)階的選項(xiàng)計(jì)有時(shí)域轉(zhuǎn)換(Time Domain A