基于矢量网络分析仪的二端口网络相移实时测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于现代微波测试技术领域，特别设及一种基基于矢量网络分析仪的二端 口网络相移实时测试方法。
【背景技术】
[0002] 任何一个微波系统，都是由各种微波元器件和微波传输线连接而成，微波传输线 的特性可W用广义传输线方程来描述，而微波元器件的特性则可用等效网络来描述。描述 微波网络的等效参数有S参数、Y参数、A参数和Z参数等。S参数就是建立在入射波、反射 波关系基础上的网络参数，适于微波电路分析，W器件端口的反射信号W及从该端口传向 另一端口的信号来描述电路网络，可W直接用网络分析仪测量得到。只要知道网络的散射 参量，就可W将它变换成其它矩阵参量。因S参数具有直观清晰的物理意义和易于测量等 优点，故而目前大多数元器件都采用散射参数来描述其特性。其中，二端口网络是最典型的 微波网络，任何一个单端口网络或多端口网络的散射参数的测定，都可W通过二端口网络 参数的测定方法来完成。
[000引对如图1所示的二端口网络，其散射参数S定义如下：
[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都是相对于参 考截面而言的，此参考截面称为第i端口的参考面或端面。
[0006] 依定义式可知散射参数的物理意义：Sii是当所有其他端口端接匹配负载时端口i 的反射系数，Si,是当所有其他端口端接匹配负载时从端口j至端口i的传输系数。
[0007] 二端口网络的插入相移是插入网络前后负载的电压（或电流）相位之差，二端口 网络在匹配状态时，插入相移是0 1正向传输系数S21的相角，即0I=ZS21。
[0008] 矢量网络分析仪是一个复杂的电磁波能量的测试系统，由测试信号源、功率分配 器、定向禪合器、驻波比桥、测试接收机、检测器、处理器及显示等部分构成，主要用来测试 高频器件、电路及系统的性能参数。矢量网络分析仪可W直接测量二端口网络的S参数，又 能方便地将其转换为其他形式的特性参数。矢量网络分析仪测量二端口网络参数的基本思 想是：根据四个S参数的定义，设计特定的信号分离单元将入射波、反射波、传输波分离开， 再将入射波、反射波、传输波频率由微波线性变换到固定中频，最后利用中频幅相测量方法 测出入射波、反射波、传输波的幅度和相位。矢量网络分析仪测得二端口网络S参数后，依 公式0I。二tanS21直接得到相移。而实际的相移重应为0I二化n+tanS21,即矢重网络 分析仪不能确定实际公式0I中的n值，而是直接取了n= 0,故使用矢量网络分析仪并不 能确定具体的相移量。
[0009] 目前使用矢量网络分析仪测试二端口网络相移，因无法准确测得插入相移值，多 通过使用仿真软件进行估算，只能对相移做定性的分析与评估，并不能给出定量的结果。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于克服现有技术的矢量网络分析仪无法准确测试二端口网络插 入相移的不足，提出一种采用基于矢量网络分析仪的测试值，结合基础的理论对测试数据 进行处理，进而求得准确的相移值，完成了准确测试二端口网络插入相移的测试任务的基 于矢量网络分析仪的二端口网络相移实时测试方法。
[0011] 用于将电信号延迟一段时间的元件或器件称为延迟线。延迟线应在通带内有平坦 的幅频特性和一定的相移特性（或延时频率特性），要有适当的匹配阻抗，衰减要小。近年 来，随着电子工业的迅速发展，此类元器件应用于精确制导、卫星通信W及现代雷达系统等 领域。相位延迟量是延迟线的技术指标中很重要的待测指标。本发明将电信号延迟引入到 二端口网络相移测试中，利用电延迟补偿过程中，电延迟的补偿量等于延迟段的延迟量的 状态来计算二端口网络的实际相移量，完成准确测试二端口网络插入相移的测试任务。
[0012] 本发明的W上目的是通过W下技术方案来实现的：基于矢量网络分析仪的二端口 网络相移实时测试方法，包括W下步骤：
[0013]S1、对矢量网络分析仪进行校准，记录未接延迟段的初始零相位状态；
[0014]S2、将二端口网络的两个端口接入矢量网络分析仪的测试端口，测试二端口网络 的传输系数S21，并绘制S21的曲线图； 阳01引 S3、在S21曲线上，标记出所需频点f。的初始相位0。；
[0016]S4、用矢量网络分析仪中电延迟功能来进行相位延迟补偿，当电延迟的补偿量等 于延迟段的延迟量时，记录在此之前相位回到初始相位0。的次数n，计算延迟相位，即为插 入的二端口网络的实际相移量：
[0017]
[0018] 进一步地，步骤S4中电延迟的补偿量等于延迟段的延迟量的获取方法为：在不断 加大电延迟补偿量过程中，S21曲线图的相位斜率由初始的负斜率变成了正斜率，此时电延 迟的补偿已经超过了延迟段的延迟相位，停止进行电延迟补偿；回调电延迟补偿量至相位 斜率发生变化前有一个临界状态，即f。处的相位为0°，此时S21曲线的状态与未接入延迟 段的相位状态相同，即电延迟的补偿量等于延迟段的延迟量。
[0019] 进一步地，所述的矢量网络分析仪带宽内至少包含有=个相位周期。
[0020] 本发明的有益效果是：本发明提出的测试方法解决了矢量网络分析仪无法准确测 试二端口网络插入相移的窘境，采用基于矢量网络分析仪的测试值，结合基础的理论对测 试数据进行处理，进而求得准确的相移值，完成了准确测试二端口网络插入相移的测试任 务，同时该测试方法简单易行，能够广泛应用于等效为二端口网络的微波元器件测试过程 中。
【附图说明】
[0021] 图1为二端口网络示意图；
[0022] 图2为未接延迟段时的矢量网络分析仪初始相位； 阳02引 图3为8GHz时未用电延迟处理的相位图；
[0024] 图4为8細z时电延迟补偿1A的相位； 阳02引 图5为8細Z时电延迟补偿2A的相位；
[0026] 图6为8細Z时电延迟补偿3A的相位；
[0027] 图7为8細Z时电延迟补偿4A的相位；
[0028] 图8为8細Z时电延迟补偿5A的相位；
[0029] 图9为8細Z时电延迟补偿6A的相位；
[0030] 图10为8細Z时电延迟补偿7A的相位；
[0031] 图11为8細Z时电延迟补偿8A的相位； 阳03引图12为8GHz时电延迟补偿到临界零相位图；
[0033] 图13为8GHz时电延迟补偿超过延迟段延迟斜率发生变化的相位图；
[0034] 图14为16GHz时未用电延迟处理的相位图； 阳03引 图15为16GHz时电延迟补偿1A的相位图；
[0036] 图16为16GHz时电延迟补偿2A的相位图；
[0037] 图17为16GHz时电延迟补偿3A的相位图；
[0038] 图18为16GHz时电延迟补偿4A的相位图；
[0039] 图19为16GHz时电延迟补偿5A的相位图；
[0040] 图20为16GHz时电延迟补偿6A的相位图； 阳0川 图21为16GHz时电延迟补偿7A的相位图；
[0042] 图22为16GHz时电延迟补偿8A的相位图； 阳0创 图23为16GHz时电延迟补偿9A的相位图；
[0044] 图24为16GHz时电延迟补偿10A的相位图； W45] 图25为16GHz时电延迟补偿11A的相位图；
[0046] 图26为16GHz时电延迟补偿12A的相位图；
[0047] 图27为16GHz时电延迟补偿13A的相位图；
[0048] 图28为16GHz时电延迟补偿14A的相位图； W例 图29为16GHz时电延迟补偿15A的相位图；
[0050] 图30为16GHz时电延迟补偿16A的相位图； 阳化U 图31为16GHz时电延迟补偿到临界零相位图； 阳化引图32为16GHz时电延迟补偿超过延迟段延