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title: "网络分析仪怎样把电缆和器件分开"
description: "反射波带着负载信息，也带着电缆延迟。沿着一来一回的路径，理解波比、校准标准与参考面。"
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  en: "https://sandboxphysics.com/stories/instruments/vector-network-analyzer/"
last_modified: "2026-10-28"
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[物理仪器怎样测量](https://sandboxphysics.com/zh/stories/instruments/)

走进仪器

# 网络分析仪怎样把电缆和器件分开

网络分析仪先用已知标准认出仪器和电缆的影响，再把结果校正到约定的连接面。面选在哪里，报告的“器件”就从哪里开始。即使末端接的是同一个电阻，把前面一段电缆也算进去，反射的相位就会不同。

Sandbox Physics · 2026-10-28

## 沿电缆走去，再沿电缆回来

一根很短的导线接上电池，通常可以把整段导线看成同一电位。射频信号变得快，电磁扰动沿线传播需要的时间便不能忽略。源端此刻送出的波还在路上，负载早先反射的波已经迎面回来。

同轴电缆的内导体与外导体围出一条传输通道。电缆有一个特征阻抗：向前传播的电压波和电流波，按这个比例相伴。常见射频系统选五十欧姆。末端负载恰好匹配这个值，波就能把能量送进去；阻抗不同，通常会有一部分反射。

“矢量”指仪器既比较振幅，也比较振荡周期里的先后位置。这个先后位置就是相位。接收机共用振荡参考，分辨朝向器件的入射波和离开器件的出射波，再比较两者的复数振幅。曲线上的一个点因而同时回答：回来多少，以及回来得早还是晚。

来源：[1] [3]

## 一百欧姆负载为什么只反射九分之一的功率

先把观察面放在电阻接头处。理想五十欧姆线接一百欧姆电阻，反射电压振幅是入射振幅的三分之一。功率与振幅平方成正比，反射便占九分之一，约百分之十一点一；其余功率进入电阻并发热。这里比较的是同一个实数参考阻抗下的行波。

用 $Z_L$ 表示负载阻抗、$Z_0$ 表示线的实数参考阻抗，反射波与入射波的比值 $\Gamma$ 写成下面的形式。负载越接近匹配值，分子越小，反射越弱。

开路时电流进不了负载，理想反射系数为正一。短路时末端电压必须为零，返回的电压波便反号，反射系数为负一。两种理想末端都把功率送回来，相位却相差半个周期。

$$
\Gamma=\frac{Z_L-Z_0}{Z_L+Z_0}
$$

式子描述负载接头处的线性稳态反射。代入一百欧姆与五十欧姆，得到振幅比三分之一；对应功率比须再平方。

来源：[1]

## 把观察面挪远，反射要多走两段路

现在把观察面从电阻接头往源端退二十五厘米。入射波先沿新增电缆走到电阻，反射波再沿同一段线走回来。电阻没换，相位却多积累了两次传播。

取一根传播速度每秒二亿米的理想匹配电缆，在一百兆赫时，波长是两米。二十五厘米占八分之一个波长，单程四十五度，反射相位就多滞后九十度。这组数值是教学选值。若线有损耗，返回波还会衰减。

校准把这个观察位置固定下来，称为参考面。仪器依次读已知的开路、短路和匹配负载，估计内部泄漏、波幅跟踪及源端失配。电缆延迟随这些观测一起进入校准。以后报告的反射，就以这组标准接触的位置为边界。

真实开路有边缘电容，短路也有连接电感。它们在高频下会偏离理想的正一和负一，校准套件便要给出寄生参数与适用频段。若把一套标准误当成另一套，拟合仍可能穿过三个观测点；另留一个已知负载，才能看出它是否还能预测别的结果。

来源：[3] [2]

## 滤波器还要回答波从另一端出来多少

电阻只有一个被观察的接口，滤波器通常有两个。第一端口送入信号，一部分返回，一部分从第二端口出来。换一边激励，还能测反向透射与另一端的反射。这四个复数比值合在一起，称为散射参数。

低通滤波器在低频段让波通过。频率升高，电感和电容改变端口电压、电流的关系，透射减弱，反射往往增强。仅看透射变小，还不能判断能量都变成了热；要把反射和耗散一起看。

两个接收通道各有幅度和相位差，两个端口的失配也会互相反馈。已知直通把两端连起来，为透射提供共同参照。商用双端口校准还要处理切换激励方向带来的改变，以及不该传入另一通道的泄漏。

若参考面后还接着一段性质已知的匹配线，可以按传播模型继续把报告面推到器件接头。真正换线或移动测试线，则要重新确认校准。这样读到的反射与透射，才对应明确的一段物理对象。

来源：[2] [4] [1]

## [把参考面沿同轴线移动](https://sandboxphysics.com/zh/labs/vector-network-analyzer/)

比较滤波器、直通与电阻，采集标准，再看已知线长怎样改变复数波比。

实验采用五十欧姆约化双端口误差模型，保存相对波观测与独立核查；不提供绝对功率或商用校准不确定度。

## 来源与延伸阅读

1. [Marks & Williams — A General Waveguide Circuit Theory, J. Res. NIST 97, 533–562 (1992)](https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/097/jresv97n5p533_A1b.pdf)

   核读印刷页537第2.1节的正复指数与有效值约定、页538第2.3节式16的功率，以及页555第4.2和第5节式121–123的波比、绝对幅度与功率波。本文固定实数五十欧姆参考阻抗。

2. [Keysight M9485A Help — Calibration Standards](https://helpfiles.keysight.com/csg/m9485a/s3_cals/calibration_standards.htm)

   核读校准套件、标准定义与标准类分配三节：偏移延迟、阻抗与损耗、开路电容、短路电感、有效频段，以及单端口与完整双端口标准类的区别。2026年10月28日核读在线版。

3. [Keysight E5061B Help — Structural Return Loss, Theory](https://helpfiles.keysight.com/csg/e5061b/measurement_with_options/option_010_time_domain_fault_location_analysis/structural_return_loss_measurement/theory.htm)

   核读去除连接器影响的方法及测量不确定度两节，确认 SOL 校准面、连接器电长度和测试线移动的影响；本文不借用该产品七十五欧姆系统的性能数值。

4. [scikit-rf — OnePort and EightTerm calibration documentation](https://scikit-rf.readthedocs.io/en/latest/api/calibration/generated/skrf.calibration.calibration.OnePort.html)

   核读 OnePort 的三标准双线性模型，并另读 EightTerm 页面关于切换项的说明；对照2026年10月18日发布的 v2.2.0。所链接教学模型另行推导约化双端口校正，切换项与隔离设零。

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