Wenn alle Port-Terminals eines beliebigen Multi-Port-Netzwerks übereinstimmen, wird die vom n-ten Port eingegebene einfallende Wanderwelle an alle anderen Ports gestreut und ausgesendet. Wenn die ausgehende Wanderwelle des m-ten Ports bm ist, beträgt der Streuparameter zwischen Port n und Port m Smn = bm/an. Ein Dual-Port-Netzwerk verfügt über vier Streuparameter S11, S21, S12 und S22. Wenn beide Anschlüsse übereinstimmen, sind S11 und S22 die Reflexionskoeffizienten von Port 1 bzw. 2, S21 der Transmissionskoeffizient von Port 1 zu Port 2 und S12 der Transmissionskoeffizient in der entgegengesetzten Richtung. Wenn der Anschluss m eines bestimmten Anschlusses nicht übereinstimmt, tritt die vom Anschluss reflektierte Wanderwelle wieder in den Anschluss m ein. Dies lässt sich äquivalent daran erkennen, dass Port m immer noch übereinstimmt, aber auf Port m eine Wanderwelle einfällt. Auf diese Weise kann in jedem Fall ein System simultaner Gleichungen der Beziehung zwischen äquivalenten einfallenden und austretenden Wanderwellen und Streuparametern an jedem Port aufgelistet werden. Auf dieser Grundlage können alle charakteristischen Parameter des Netzwerks gelöst werden, wie z. B. der Reflexionskoeffizient am Eingangsende, das Stehwellenverhältnis der Spannung, die Eingangsimpedanz und verschiedene Vorwärts- und Rückwärtsübertragungskoeffizienten, wenn die Anschlüsse nicht übereinstimmen. Dies ist das grundlegendste Arbeitsprinzip einesNetzwerkanalysator. Das Single-Port-Netzwerk kann als Sonderfall des Dual-Port-Netzwerks angesehen werden. Zusätzlich zu S11 gibt es immer S21=S12=S22. Bei einem Multi-Port-Netzwerk können zusätzlich zu einem Eingangs- und einem Ausgangs-Port passende Lasten an alle anderen Ports angeschlossen werden, was einem Zwei-Port-Netzwerk entspricht. Durch die Auswahl jedes Portpaars nacheinander als Ein- und Ausgang des äquivalenten Dual-Port-Netzwerks, die Durchführung einer Reihe von Messungen und die Auflistung der entsprechenden Gleichungen können alle n2-Streuparameter des n-Port-Netzwerks und alles darüber gelöst werden N-Port-Netzwerk erhalten werden. Charakteristische Parameter. Die linke Seite von Abbildung 3 zeigt das Prinzip des Prüfgeräts bei der Messung von S11 mit einem ViertorNetzwerkanalysator. Die Pfeile zeigen die Wege jeder Wanderwelle an. Das Ausgangssignal der Signalquelle u wird über den Schalter S1 und den Richtkoppler D2 in Port 1 des zu testenden Netzwerks eingegeben, bei dem es sich um die einfallende Welle a1 handelt. Die reflektierte Welle von Port 1 (d. h. die ausgehende Welle b1 von Port 1) wird über den Richtkoppler D2 und den Schalter an den Messkanal des Empfängers übertragen. Der Ausgang der Signalquelle u wird gleichzeitig über den Richtkoppler D1 an den Referenzkanal des Empfängers übertragen. Dieses Signal ist proportional zu a1. Der Zweikanal-Amplituden-Phasen-Empfänger misst also b1/a1, d. h. S11 wird gemessen, einschließlich seiner Amplitude und Phase (oder Realteil und Imaginärteil). Während der Messung wird Port 2 des Netzwerks mit der passenden Last R1 verbunden, um die durch die Streuparameter vorgegebenen Bedingungen zu erfüllen. Ein weiterer Richtkoppler D3 im System wird ebenfalls mit der passenden Last R2 abgeschlossen, um nachteilige Auswirkungen zu vermeiden. Die Messprinzipien der übrigen drei S-Parameter ähneln diesem. Die rechte Seite von Abbildung 3 zeigt die Positionen, an denen jeder Schalter bei der Messung verschiedener Smn-Parameter platziert werden sollte.
Vor der eigentlichen Messung werden drei Standards mit bekannten Impedanzen (z. B. ein Kurzschluss, ein offener Stromkreis und eine angepasste Last) verwendet, damit das Instrument eine Reihe von Messungen durchführt, die als Kalibrierungsmessungen bezeichnet werden. Durch den Vergleich der tatsächlichen Messergebnisse mit den idealen Ergebnissen (ohne Gerätefehler) kann jeder Fehlerfaktor im Fehlermodell berechnet und im Computer gespeichert werden, sodass die Messergebnisse des zu prüfenden Geräts fehlerkorrigiert werden können. Kalibrieren und korrigieren Sie entsprechend an jedem Frequenzpunkt. Die Messschritte und Berechnungen sind sehr komplex und übersteigen die Fähigkeiten des Menschen.
ObenstehendesNetzwerkanalysatorwird als Vier-Port-Netzwerkanalysator bezeichnet, da das Gerät über vier Ports verfügt, die jeweils mit der Signalquelle, dem zu testenden Gerät, dem Messkanal und dem Messreferenzkanal verbunden sind. Sein Nachteil besteht darin, dass die Struktur des Empfängers komplex ist und der vom Empfänger erzeugte Fehler nicht im Fehlermodell enthalten ist.
