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title: "矢量网络分析仪互动实验｜Sandbox Physics"
description: "怎样从仪器和电缆的响应中，分出器件自己的反射与透射？网络分析仪把出射射频波与入射波相比，同时保留振幅和相位。"
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  en: "https://sandboxphysics.com/labs/vector-network-analyzer/"
last_modified: "2026-10-29"
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IN15 · 电缆在哪里结束

# 矢量网络分析仪

**怎样从仪器和电缆的响应中，分出器件自己的反射与透射？** 网络分析仪把出射射频波与入射波相比，同时保留振幅和相位。已知标准揭示仪器与电缆在指定参考面上的误差。校正到这个面以后，反射与透射才描述接在面后的器件；要继续移动参考面，还须知道中间传输线的性质。

追踪射频入射波与反射波，采集双端口校准标准，再移动已知参考面，保存复数反射与透射记录。

> 交互仿真：在浏览器中打开本页，即可调整参数并运行模型。

模型假设

采用实数五十欧姆参考阻抗与有效值行波，包含相干接收波比、无源互易误差盒和匹配 TEM 电缆。两端口分别测开路、短路、负载，再用已知直通校准约化双端口模型，保留源端与负载端失配反馈；隔离与切换项设零，不等同商用完整 SOLT 及其不确定度模型。独立核查标准不进入拟合。波比不提供绝对功率标定。假设频率已校准，接收噪声为有界复数噪声。端口延伸仅去除指定匹配垫线；忽略色散、高阶连接器模式、温漂与非线性。

### 保留的扫描与参考面

$f/\mathrm{MHz}\quad;\quad20\log_{10}|S_{ij}|/\mathrm{dB}$

青色为校正反射，紫色为校正透射；琥珀色是仪器端未校正的原始波比。灰色虚线为保留报告面上的独立器件参考。噪声造成的非无源结果不会被截回单位圆。

原始波、校准与独立核查

保留的扫描

| 记录 | 器件 | 校准 | 核查误差 | 有效 |
| --- | --- | --- | --- | --- |

原始接收通道

| 通道 | 实部 | 虚部 |
| --- | --- | --- |

标准件实测波比

| 通道 | 实部 | 虚部 |
| --- | --- | --- |

由保存标准拟合的系数

| 通道 | 实部 | 虚部 |
| --- | --- | --- |

JSON 与 CSV 保留两次激励的原始复数入射、出射波、标准观测、系数快照、精确几何、处理面、噪声界限、种子与版本。Touchstone 声明实数五十欧姆参考与实虚部列顺序；无效扫描不能作为已校正 Touchstone 导出。

物理教程

## 先选边界，再说器件是什么

**背景** 到了射频，电缆会积累传播相位，也能同时容纳相向传播的波。接收机读出的波比里，仪器本身的误差也在其中。

**为什么值得理解** 一条平滑曲线可能混着电缆和器件的作用。校准首先约定：从哪一个面起，才算被测器件。

先抓重点

- **核心问题**: 怎样从仪器和电缆的响应中，分出器件自己的反射与透射？
- **一句话直觉**: 已知标准确定参考面；另留核查件，看校正能否预测没拿来拟合的观测。

### 核心数学模型

#### 实数参考阻抗下的有效值功率波

$$
\begin{aligned}a&=\frac{V+Z_0 I}{2\sqrt{Z_0}},\qquad b=\frac{V-Z_0 I}{2\sqrt{Z_0}}\\P&=|a|^2-|b|^2,\qquad Z_0=50\,\Omega\end{aligned}
$$

电流向器件内部取正，电压、电流采用正复指数时间约定的有效值相量。净功率是入射波模平方减去出射波模平方。接收波比本身不能标定绝对瓦数。

#### 反射要在一段线里走两遍

$$
\Gamma_{\mathrm{plane}}=\Gamma_{\mathrm{device}}e^{-2\gamma\ell},\qquad\gamma=\alpha+\mathrm i\frac{2\pi f}{v}
$$

已知匹配垫线给反射增加一来一回的路径；透射则积累两端垫线各走一遍的长度。端口延伸只能去除给定传播，不能猜出未知连接器。

### 常见难点

#### 反射接近零，相位便难以辨认

**容易误解** 每个反射值都应该有一个可读角度。

**正确理解** 反射消失时，噪声决定角度；波比低于声明阈值便不报告相位。

#### 两个单端口校正不等于完整双端口校准

**容易误解** 反射都校正好了，透射自然也准。

**正确理解** 两端接收机之间还需要直通关系，矩阵反演也须保留两端失配反馈。本模型明确省略切换项与隔离项。

### 动手实验

1. 01

   #### 看波从哪边来

   比较滤波器和直通，再切换激励方向。

   **你会看到：** 入射和反射标记沿实际同轴路径传播；保留的扫描同时含两个激励方向。

2. 02

   #### 真正移动电缆端

   拖动器件滑台改变电缆长度，再采集新的标准。

   **你会看到：** 实际电缆改变后，旧校准不再兼容；旧记录仍保留原来的几何。

3. 03

   #### 只移动报告结果的面

   选择参考面预设，逐渐增加端口延伸。

   **你会看到：** 粉色环沿已知垫线移动；校正相位按反射往返或透射单程传播而改变。

4. 04

   #### 留下没参与拟合的核查件

   比较正确标准与错误标准预设，查看核查再导出。

   **你会看到：** 开路电容和短路电感不能随意忽略；独立负载与串联电阻核查都不参与校准拟合。

物理结论

把正反向原始波、标准定义、电缆几何和校准一起保存。

## 相关实验与文章

物理仪器怎样测量 · 阅读路径

### 物理仪器怎样测量

这条阅读路径里用到本实验的文章，后面跟着它们推荐的其他实验。

1. [文章 **网络分析仪怎样把电缆和器件分开**](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/vector-network-analyzer/)

场、流体与物质 · 入门路径

## 从电场到电子显微镜

先看懂电场、学会操控带电粒子，再算出电子的波长，用电子束观察晶体和表面。

[从这里开始 → **看见电场** 在偶极子周围移动探针，看电场是不是总指向电势地形的下坡方向。 观察 · 8 分钟](https://sandboxphysics.com/zh/labs/electric-field/)

1. [1 看见电场](https://sandboxphysics.com/zh/labs/electric-field/)
2. [2 电荷在场中转弯](https://sandboxphysics.com/zh/labs/charged-particle/)
3. [3 电子波长与加速电压](https://sandboxphysics.com/zh/labs/electron-wavelength/)
4. [4 电子衍射与倒空间](https://sandboxphysics.com/zh/labs/electron-diffraction/)
5. [5 TEM 明场、暗场与选区衍射](https://sandboxphysics.com/zh/labs/tem-mode-selector/)
6. [6 SEM 二次电子表面形貌](https://sandboxphysics.com/zh/labs/sem-topography/)

[查看完整路径 →](https://sandboxphysics.com/zh/topics/fields-and-matter/#starter-path)