基于矢量網絡分析儀的二端口網絡相移實時測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于現代微波測試技術領域，特別設及一種基基于矢量網絡分析儀的二端 口網絡相移實時測試方法。
【背景技術】
[0002] 任何一個微波系統，都是由各種微波元器件和微波傳輸線連接而成，微波傳輸線 的特性可W用廣義傳輸線方程來描述，而微波元器件的特性則可用等效網絡來描述。描述 微波網絡的等效參數有S參數、Y參數、A參數和Z參數等。S參數就是建立在入射波、反射 波關系基礎上的網絡參數，適于微波電路分析，W器件端口的反射信號W及從該端口傳向 另一端口的信號來描述電路網絡，可W直接用網絡分析儀測量得到。只要知道網絡的散射 參量，就可W將它變換成其它矩陣參量。因S參數具有直觀清晰的物理意義和易于測量等 優點，故而目前大多數元器件都采用散射參數來描述其特性。其中，二端口網絡是最典型的 微波網絡，任何一個單端口網絡或多端口網絡的散射參數的測定，都可W通過二端口網絡 參數的測定方法來完成。
[000引對如圖1所示的二端口網絡，其散射參數S定義如下：
[0004]
[00化]上式中，曰1是第i端口的入射波，b1是第i端口的出射波，a1和b1都是相對于參 考截面而言的，此參考截面稱為第i端口的參考面或端面。
[0006] 依定義式可知散射參數的物理意義：Sii是當所有其他端口端接匹配負載時端口i 的反射系數，Si,是當所有其他端口端接匹配負載時從端口j至端口i的傳輸系數。
[0007] 二端口網絡的插入相移是插入網絡前后負載的電壓（或電流）相位之差，二端口 網絡在匹配狀態時，插入相移是0 1正向傳輸系數S21的相角，即0I=ZS21。
[0008] 矢量網絡分析儀是一個復雜的電磁波能量的測試系統，由測試信號源、功率分配 器、定向禪合器、駐波比橋、測試接收機、檢測器、處理器及顯示等部分構成，主要用來測試 高頻器件、電路及系統的性能參數。矢量網絡分析儀可W直接測量二端口網絡的S參數，又 能方便地將其轉換為其他形式的特性參數。矢量網絡分析儀測量二端口網絡參數的基本思 想是：根據四個S參數的定義，設計特定的信號分離單元將入射波、反射波、傳輸波分離開， 再將入射波、反射波、傳輸波頻率由微波線性變換到固定中頻，最后利用中頻幅相測量方法 測出入射波、反射波、傳輸波的幅度和相位。矢量網絡分析儀測得二端口網絡S參數后，依 公式0I。二tanS21直接得到相移。而實際的相移重應為0I二化n+tanS21,即矢重網絡 分析儀不能確定實際公式0I中的n值，而是直接取了n= 0,故使用矢量網絡分析儀并不 能確定具體的相移量。
[0009] 目前使用矢量網絡分析儀測試二端口網絡相移，因無法準確測得插入相移值，多 通過使用仿真軟件進行估算，只能對相移做定性的分析與評估，并不能給出定量的結果。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的在于克服現有技術的矢量網絡分析儀無法準確測試二端口網絡插 入相移的不足，提出一種采用基于矢量網絡分析儀的測試值，結合基礎的理論對測試數據 進行處理，進而求得準確的相移值，完成了準確測試二端口網絡插入相移的測試任務的基 于矢量網絡分析儀的二端口網絡相移實時測試方法。
[0011] 用于將電信號延遲一段時間的元件或器件稱為延遲線。延遲線應在通帶內有平坦 的幅頻特性和一定的相移特性（或延時頻率特性），要有適當的匹配阻抗，衰減要小。近年 來，隨著電子工業的迅速發展，此類元器件應用于精確制導、衛星通信W及現代雷達系統等 領域。相位延遲量是延遲線的技術指標中很重要的待測指標。本發明將電信號延遲引入到 二端口網絡相移測試中，利用電延遲補償過程中，電延遲的補償量等于延遲段的延遲量的 狀態來計算二端口網絡的實際相移量，完成準確測試二端口網絡插入相移的測試任務。
[0012] 本發明的W上目的是通過W下技術方案來實現的：基于矢量網絡分析儀的二端口 網絡相移實時測試方法，包括W下步驟：
[0013]S1、對矢量網絡分析儀進行校準，記錄未接延遲段的初始零相位狀態；
[0014]S2、將二端口網絡的兩個端口接入矢量網絡分析儀的測試端口，測試二端口網絡 的傳輸系數S21，并繪制S21的曲線圖； 陽01引 S3、在S21曲線上，標記出所需頻點f。的初始相位0。；
[0016]S4、用矢量網絡分析儀中電延遲功能來進行相位延遲補償，當電延遲的補償量等 于延遲段的延遲量時，記錄在此之前相位回到初始相位0。的次數n，計算延遲相位，即為插 入的二端口網絡的實際相移量：
[0017]
[0018] 進一步地，步驟S4中電延遲的補償量等于延遲段的延遲量的獲取方法為：在不斷 加大電延遲補償量過程中，S21曲線圖的相位斜率由初始的負斜率變成了正斜率，此時電延 遲的補償已經超過了延遲段的延遲相位，停止進行電延遲補償；回調電延遲補償量至相位 斜率發生變化前有一個臨界狀態，即f。處的相位為0°，此時S21曲線的狀態與未接入延遲 段的相位狀態相同，即電延遲的補償量等于延遲段的延遲量。
[0019] 進一步地，所述的矢量網絡分析儀帶寬內至少包含有=個相位周期。
[0020] 本發明的有益效果是：本發明提出的測試方法解決了矢量網絡分析儀無法準確測 試二端口網絡插入相移的窘境，采用基于矢量網絡分析儀的測試值，結合基礎的理論對測 試數據進行處理，進而求得準確的相移值，完成了準確測試二端口網絡插入相移的測試任 務，同時該測試方法簡單易行，能夠廣泛應用于等效為二端口網絡的微波元器件測試過程 中。
【附圖說明】
[0021] 圖1為二端口網絡示意圖；
[0022] 圖2為未接延遲段時的矢量網絡分析儀初始相位； 陽02引 圖3為8GHz時未用電延遲處理的相位圖；
[0024] 圖4為8細z時電延遲補償1A的相位； 陽02引 圖5為8細Z時電延遲補償2A的相位；
[0026] 圖6為8細Z時電延遲補償3A的相位；
[0027] 圖7為8細Z時電延遲補償4A的相位；
[0028] 圖8為8細Z時電延遲補償5A的相位；
[0029] 圖9為8細Z時電延遲補償6A的相位；
[0030] 圖10為8細Z時電延遲補償7A的相位；
[0031] 圖11為8細Z時電延遲補償8A的相位； 陽03引圖12為8GHz時電延遲補償到臨界零相位圖；
[0033] 圖13為8GHz時電延遲補償超過延遲段延遲斜率發生變化的相位圖；
[0034] 圖14為16GHz時未用電延遲處理的相位圖； 陽03引 圖15為16GHz時電延遲補償1A的相位圖；
[0036] 圖16為16GHz時電延遲補償2A的相位圖；
[0037] 圖17為16GHz時電延遲補償3A的相位圖；
[0038] 圖18為16GHz時電延遲補償4A的相位圖；
[0039] 圖19為16GHz時電延遲補償5A的相位圖；
[0040] 圖20為16GHz時電延遲補償6A的相位圖； 陽0川 圖21為16GHz時電延遲補償7A的相位圖；
[0042] 圖22為16GHz時電延遲補償8A的相位圖； 陽0創 圖23為16GHz時電延遲補償9A的相位圖；
[0044] 圖24為16GHz時電延遲補償10A的相位圖； W45] 圖25為16GHz時電延遲補償11A的相位圖；
[0046] 圖26為16GHz時電延遲補償12A的相位圖；
[0047] 圖27為16GHz時電延遲補償13A的相位圖；
[0048] 圖28為16GHz時電延遲補償14A的相位圖； W例 圖29為16GHz時電延遲補償15A的相位圖；
[0050] 圖30為16GHz時電延遲補償16A的相位圖； 陽化U 圖31為16GHz時電延遲補償到臨界零相位圖； 陽化引圖32為16GHz時電延遲補償超過延遲段延