網絡分析儀一種能在寬頻帶內進行掃描測量以確定網絡參量的綜合性微波測量儀器。可直接測量有源或無源、可逆或不可逆的雙口和單口網絡的復數散射參數，并以掃頻方式給出各散射參數的幅度、相位頻率特性。自動網絡分析儀能對測量結果逐點進行誤差修正，并換算出其他幾十種網絡參數，如輸入反射系數、輸出反射系數、電壓駐波比、阻抗(或導納)、衰減(或增益)、相移和群延時等傳輸參數以及隔離度和定向度等。

網絡分析儀的發明背景

20世紀40年代和50年代，大多數高頻通信系統都采用電子管（速調管、磁控管）和調幅（AM）或調頻（FM）技術。一些原始的信號發生器、功率檢波器和阻抗電橋被用來測量上述元件的傳輸、反射和阻抗特性，使之能制作出成功的系統。為了繪制一個現代史密斯圖（Smith chart），每次一個頻率要進行數小時繁瑣的手動調諧測量。當時的網絡分析儀是掃頻標量分析儀，結合繁瑣的逐點重繪器件的相對相位特性。

世界上第一臺網絡分析儀8410A

圖1 第一臺網絡分析儀8410A

這是基于通過組合實現網絡分析功能的多個機箱的臺式系統（圖1）。當時，S參數的概念剛開始流行。它將傳輸、反射和阻抗轉化成了能夠迅速測量和觀測的單個圖像。這是高頻設計中的變革，使工程師們能著手用剛開始提供的新型高頻半導體器件進行設計。這些器件的優勢具有一定的伸縮性。如果設計和測量手段不能使設計人員最大限度地挖掘這些新器件的潛力，那么它們的應用便可能大打折扣。為了從器件中獲得最佳性能，合理測量的互動和步驟提示有助于推動設計和測量的不斷向前發展。

8410A網絡分析儀工作原理框圖如圖2所示。

當時，器件網絡分析的典型工作系統如圖3所示。

圖3   網絡分析典型工作系統

第一臺自動化網絡分析儀8542A

圖4  自動化網絡分析儀8542A

圖5  濾波器的自動化測量

繼續的創新是需要，需要把自動化網絡分析儀的體積縮小。在1976年，HP發布了第一臺全集成式的網絡分析儀8505A，頻率可達1.3GHz。這時候已經發明了HPIB(即GPIB），可以編程控制這臺網絡分析儀。

8505A工作原理框圖如圖7所示。

第一臺數字化網絡分析儀3577A

圖8  數字化VNA 3577A

110GHz網絡分析儀8510A

圖9  經典的8510A

展望未來

新時代的射頻器件形態多樣，有半導體芯片、濾波器、RF連接器以及天線等。網絡分析儀也不再局限于S參數的測量，還具備插入損耗IL、駐波比VSWR、Smith圖的測量功能，為RF器件、半導體及終端天線提供最基本的性能檢測。

例如，作為5G的關鍵使能技術之一，大規模天線技術不可避免地為天線測試帶來一系列挑戰。傳統的多端口測試大多基于單臺矢網分步測試或多臺矢網級聯測試，普遍存在著測試速度慢與通道校準復雜的弊端，此外由于矩陣開關的引入，導致動態范圍等性能惡化。

多端口矢量網絡分析儀的主要技術難點包括大規模多端口幅相一致性的快速校準問題、多通道間的串擾抑制問題以及并行多路信號實時同步的處理方法等。