VNA（矢量网络分析仪）可以做什么？

矢量网络分析仪 (VNA) 是一种用于对电子设备进行射频 (RF) 测量的测试设备。我们知道，射频信号可以在传输线上同时双向传播，而 VNA 可以分别测量这些信号。通过测量入射信号和反射信号，工程师可以确定被测设备 (DUT) 的特性。下图框图展示了 VNA 的内部工作原理。

VNA 的核心测量参数是散射参数，即 S 参数。这些参数通过比较仪器内部接收机(如参考信号 R1、测量信号 A 和 B)的采样值导出。例如，S11(输入端口反射系数)和 S21(正向传输增益/损耗)的未校准值分别是 A/R1 和 B/R1 的比值。得益于这种比值测量的特性，激励信号的绝对幅度并不影响测量结果。经过精密的校准算法修正后，VNA 能以极高的动态范围和精度呈现设备的频率响应。

矢量网络分析仪 (VNA) 可以用于哪些用途?

矢量网络分析仪 (VNA) 是一种用途非常广泛的仪器。它可以用来测量滤波器的频率响应。滤波器用于允许特定频率的信号通过通带，并抑制阻带中的频率。下图 显示了 4 GHz 滤波器的测量结果。Copper Mountain Technologies 的 VNA 具有卓越的动态范围，可以同时测量通带中 1.1 dB 的插入损耗和阻带中 110 dB 的衰减，如图中红色 S21 曲线所示。紫色 S11曲线显示了滤波器的回波损耗，其在通带内优于 20 dB。

VNA 也可用于测量如图所示的放大器。

图左上角显示的是输入回波损耗，右上角显示的是反向隔离度，左下角显示的是增益，右下角显示的是输出匹配。1 GHz 以上的 10 dB 回波损耗并不理想。增加输入匹配元件有助于改善回波损耗。

在任何单一频率下，矢量网络分析仪 (VNA) 可以设置为扫描激励输出功率，软件可以显示输出功率与输入功率的关系，或者显示 S21与输入功率的关系。如果通过功率扫描观察 S21 ，则其下降 1 dB 的点即为放大器的 1 dB 压缩点，如图6所示。

放大器 1 dB 压缩

在有源器件测试方面，VNA 同样不可或缺。它可以全面测量放大器的增益、输入/输出匹配(回波损耗)以及反向隔离度。通过设置功率扫描模式，VNA 还能测试放大器的关键非线性指标——1 dB 压缩点。当 S21 参数随输入功率增加而下降 1 dB 时，对应的点即为压缩点，这是衡量放大器线性工作范围的重要依据。

除此之外，VNA 的功能还延伸至材料特性分析、天线性能验证、电缆故障定位(通过时域反射 TDR 技术)以及混频器的变频损耗测量等。值得一提的是，VNA 还具备一定的“多面手”能力：将其设置为“零跨度”模式，即可作为单一频率的信号源使用;在特定条件下，也能粗略观察外部输入信号的频谱。这些特性使其成为研发、生产与维护环节中不可或缺的精密测量工具。