关于S参数的常见问题 矢量网络分析仪与网络分析仪的区别

Q: S参数主要是什么参数?
A: S参数英文是Scattering parameter。是指元器件反射信号和传输信号的特性，因此S参数包含反射参数，如S11，S22等；传输参数S12，S21等。

Q: 请问一下,在哪些产品的测试中需要测这个参数,不了解.
A: 所有的无源和有源器件都可以用S参数表征。无源器件如滤波器、衰减器、隔离器、功分器、环形器等；有源器件如放大器、混频器、变频器等。

Q: 测试PCB上的阻抗时对地端连接有什么要求吗?
A: 如果您PCB上有同轴连接器，网络分析仪电缆连接同轴接头时就接地了，（接头中心导体传输信号，外导体接地）；如果是用探针测量PCB上的传输线，探针上一般也有传信号的针和接地的针。

Q: 用网絡分析仪如何测试驻波比及反射系数？

A: 用网络分析仪来测试驻波比和反射系数非常简单，反射系数即是S11，参数设置为S11，格式为log mag即为S11的幅度，将格式设置为SWR即可直接得出驻波比。将参数设置好，然后进行校准，然后测量，仪器可以直接以图形的方式给出结果。

Q: 阻抗测试，是网络分析仪准确，还是TDR测试准确?
A: 理论上说，频域测量和时域测量是完全等效的，能够互相转换。因此在相同的系统上升时间、相同的校准方法的基础上测量的时域阻抗也是一致的。但在实际应用中，VNA有更精确的校准算法可以去除电缆、接头、PCB夹具的影响，而TDR做这些校准是比较困难的，因此通常VNA的精度更高一些。

Q: 校准的时候必须校准50ohm阻抗吗? 是不是校准也要去掉线损，对网分和要测的网络之间的线材有什么要求吗?
A: 如果网分系统阻抗设为50 Ohm，校准件也是50 Ohm校准件，那么校准之后网分端口的输出阻抗就是50 Ohm匹配。校准是在电缆端口上进行的，因此校准过程中会自动去除线损（校准误差项中包含线损和失配）。网分和被测件之间的线材取决于需要测量的频率，频率越高，
线材要求越好。除了线材之外对同轴连接器也有一定的要求。PCB材料常用各式各样， 高性能的如Rogers 4350， 松下M6/7/8,  生益的S9N等等。连接器普通常见的有SMA接头，2.92mm 接头， 1.0mm接头等等。SMA...2.92mm...1.0mm这类连接器日常使用以及避坑指南

Q: simith原图所显示的阻抗是指网络的输入阻抗吗?

A: 没错，是网络的输入阻抗。圆图中心点是您设置的网分系统阻抗。圆图上显示的测量曲线是您的被测件在不同频率上的阻抗值。

Q: 通常情况下我发现测试低阻抗时测试误差值太大,比如测试1欧姆左右的特性阻抗, 有没有办法提高其精度?
A: 您指的是频域阻抗吗?还是时域阻抗?如果您指的是在测低阻抗时S11的波动很大，这个波动大不一定代表了误差大，可能是测量的真值。例如在50 Ohm的特性阻抗下，如果负载阻抗是51 Ohm, S11Linear = (51 – 50 ) / (51 + 50) = 0.01, 如果负载阻抗变为52 Ohm，
S11Linear = (52 – 50) / (52 + 50) = 0.02，只变化了0.01；如果特征阻抗是1 Ohm，负载阻抗是2 Ohm时，S11Linear = (2 – 1) /(2 +1)。网络分析仪测试频域阻抗的原理是从测得的S参数通过计算转换得到Z，从S11转换到Z的过程在系统阻抗附近具有最好的灵敏度。在现有条件下，可以通过尽量优化S11的精度来尽量得到更好的Z精度，例如减小中频带宽，增加平均都可以减小网络仪的噪声，优化S11精度，进而尽量得到更好的Z精度。

Q: 一般在什么条件改变的时候，就需要重新校准网分?
A: 网分的校准是基于某一个测试状态，包括仪器设置（频率范围，点数，中频带宽等），电缆状态，测试硬件连接，温度等。其中任何一个因素变化都建议重新进行校准。一般情况下，在环境温度变化较小，仪器设置和硬件连接不变的情况下，可以一天校准一次。如果对测量精度有更高的要求，需要查阅网分的技术指标，看它的幅度和相位随时间和温度的漂移有多少，来确定你需要多长时间重新校准一次。

Q: How to use VNA to measure the impedance of Differentail Tx Line? Any suggestion for calibration method if freq. is over 5 GHz?
A: You can use 4-port VNA to do a 4-port calibration and measurement on your Tx line, the 4-port single-ended S-parameters can be transformed by the VNA or software (like PLTS) to balanced S-parameters (like SDD11, SCC11, etc), then the VNA (like ENA-TDR) or software (like PLTS) can transform the balanced S-parameters to TDR impedance (TDD11, TCC11,
etc). You can use SOLT or TRL calibration, if you want to remove the fixture effects (coaxial to microstrip adapter) of your Tx line, TRL calibration is a better choice, or you can use AFR (Automatic Fixture Removal) to characterize the fixtures and de-embed from your total measurement.

Q: ENA是差分100ohm的设备,当量测不是差分100ohm的待测物时(如差分85ohm),测试夹具要制做成差分100ohm还是差分85ohm?
A: 对您的情况，夹具通常做成85 Ohm。从时域TDR上看，夹具两侧的同轴部分是100 Ohm的，而中间连接DUT部分的阻抗为85 Ohm。

Q: 1.PLTS分析阻抗时，如果只有S11或S22 参数和S11/S22/S21/S12 参数齐全的时候结果有差别吗? 如果有主要是什么原因造成的?
2.PLTS分析阻抗，如何根据我的线路长度来设定测试频率范围，扫描点数等参数最后才能得到一个比较可信的结果? 3.能介绍下AFR的原理和过程以及注意事项吗?
A: 如果有传输参数，PLTS在时域变换时会从传输参数中推算出器件的电长度，从而优化时域变换的起始时间和截止时间，如果只有反射参数，时域变换的时间范围会有所区别，在不同的时间范围做时域变换，得到的时域响应会稍有差别，但是很小；测量时域阻抗时通常会先规定一个测量的系统上升时间，上升时间越快，测量的阻抗波动越大，而系统上升时间是由测量带宽决定的，在通常的窗函数系数下，20GHz带宽的对应了35 ps的系统上升时间，您可以根据您需要的系统上升时间确定测量带宽；从信号与系统理论上讲，频域采样对应了时域的周期延拓，如果您的传输线长度超过了一个时域周期，一个周期的部分时域响应会和下一周期的时域响应叠加到一起，实际测量时要避免这种情况。时域周期和频域的频率间隔是倒数关系，因此在某一频率间隔下能测量的最长传输线长度为Range(meters) = (1/Δf) * Vf* c，其中Δf为测量频率间隔（频率范围 / 点数），Vf为传输线的速度因子，c为光速 PLTS的AFR（Automatic Fixture Removal）功能是为了解决非同轴测试的夹具移除问题的，它能将一个直通从数学上分成两半，从而得到左右两侧夹具的特性进行去嵌入。直通和夹具可以是单端的，也可以是差分的。除了从直通提取夹具特性之外，它还能通过PCB上的开路或短路件提取夹具特性。如果是差分夹具，AFR要求直通尽量上下对称；另外AFR要求直通长度既不能太小（至少5倍系统上升时间），也不能太大（直通插损和回损不能有交叉点）。

Q: 用NA测试线圈的电感值能精确到小数点后几位?通常测试的时候一般小数点后两位就会开始跳动，怎么设置能有更高的精确度
A: 用NA测试电感的原理是先得到S11->Z->L。所以L的精度主要由于S11的精度和转换到Z的灵敏度决定，后者是固定的公式。所以可以通过尽量优化S11的精度来得到更准确的L值。方法是校准正确，减小中频带宽，增加平均。

Q: 矢量网络分析仪与网络分析仪的区别? 如何根据产品的不同来选择不同的校正类型?如Short,open,load,Thur.
A: 网络分析仪有标量和矢量之分，现在的网络分析仪基本都是矢量网络分析仪。校准方法取决于您的器件的接头类型，如果有标准的同轴接头，如3.5 mm， SMA，N型等，可以直接使用SOLT校准方法，用机械或者电子校准件都可以；如果您的器件的接头类型是非同轴的，如
USB连接器，那么需要考虑TRL校准；或者先校准到同轴，然后提取夹具的效应再做去嵌入。

Q: 如果把S参数转换成眼图，同时VNA的测量又更为精确，那样TDR还有什么优势呢?
A: VNA和TDR相比有更大的系统动态范围，更精确的误差修正。TDR的优势是直接时域测量TDR和TDT对数字工程师更加直观。但是数据速率不断提高，需要测量的频率也越来越高，很多数字工程师也需要综合考虑时域和频域的测量。很多测试规范都 规定了时域阻抗、skew，频域的插损、串扰等的测试。

Q: 如何测试天线连接到PCB上的阻抗?
A: 我理解您的问题是在测量天线阻抗时会受到PCB夹具的影响，如何去除PCB夹具的效应。PNA或PLTS的AFR（Automatic Fixture Removal）功能能够很方便地提取PCB夹具的特性，有了夹具的S参数之后您只需要对天线测试做去嵌入就可以去掉PCB夹具的影响。

Q: 2-ports E-Cal用来做4-ports测量校准可以吗?精度怎么样?
A: 可以。如果您使用的是ENA，那么请参考http://ena.support.keysight.com/ ... ibration_with_ECal_(Electronic_Calibration)/Full_3_Port_and_Full_4_Port_Calibration_using_2_Port_ECal.htm

Q: 我想问一下，E-Cal为什么不能集成到设备里面呢?
A: 因为您在设备外面还有加电缆去和被测件相连，为了去除电缆、接头等的效应，需要在电缆端面连接E-Cal或机械校准件做校准。

Q: 网络分析仪器如何测量功率放大器（5W~100w左右）AM 和PM曲线，P1压缩点.
A: 对功放的P1dB测量是通过网分的功率扫描下测量增益完成的，当某个输入功率下的增益相比线性增益下降了1 dB，就是功放的P1dB。您的功放功率较大，网分本身可能无法提供足够的功率使您的功放进入压缩状态，因此可能需要在测试中外加预放。在P1dB点的压缩增益和
线性增益的比值称为DeltaGain，如果所有频点都达到了1 dB压缩，那么DeltaGain应该显示为-1。DeltaGain变换到相位就是AM to PM曲线。

Q: NA只能把被测件当成黑匣子测得S参数，原则上说无法 断定其内部出现问题之处，目前测试频率还达不到100GHz，寻找芯片内故障的功能很有限。而TDR用于微小器件测试，尤其当内部存在多处阻抗不连续处 时，从理论上说，测出的“阻抗”其实已无明显的物理意义。同
时因脉冲上升时间难以做到1ps,存在空间分辨率过低的问题。如何解决这些问题?
A: 您说的问题是存在的，由于TDR没有那么小的系统上升时间，因此很难观察到微小器件的阻抗不连续点。如果您确实需要这么小的时域上升时间的话，网分是可能达到的，现在网分和探针都有频率高达1.1 THz的系统了。

Q: 1. 观看S参数时主要看的频率点为何？如何对应高速信号的速率? 例如PCIE Gen2的速率为5Gbps，想評估PCB走线的SDD21或SDD11的好坏，要观察哪一个频率点的结果呢? 2. 测量S参数时，最高(0.35/Tr?)与最低频率要取多少，取样点要取多少(每10MHz取一点?)，才能有比较合适与正确的结果? 3. 在查看Crosstalk时，通常取多少dB为标准(-34 dB?)可以认为相邻的走线间串扰很小可以忽略?

A: a. 通常测量频率范围取数据速率的三倍以上（覆盖三次谐波）。因为时域波形包含了很多频率成分，因此测量频率范围内的所有频率点的SDD21和SDD11都要评估；b. 高速数字应用通常采用起始频率和频率步进都为10 MHz的设置，这样方便做时域变换测量TDR阻抗。测量的截止频率取决于您需要的系统上升时间，在标准窗函数下20 GHz测量带宽对应了35 ps的系统上升时间。有了以上三个值您就可以确定测量点数。当然您还需要确保10 MHz的频率间隔能够满足您器件的长度，器件的长度不能超过Range(meters) = (1/Δf) * Vf * c，其中Δf为测量频率间隔（频率范围 / 点数），Vf为传输线的速度因子，c为光速；c. 串扰的标准没有统一标准，请参考不同的测试规范，如PCIE。相邻走线的串扰通常不能忽略，很多规范都规定了远端串扰和近端串扰的测试标准。

Q: 1.S参数在仿真软件中，S参数的采样点数的多少会影响仿真的结果，关于这个问题，请问您有什么看法或者解决方案呢? 2.承上，S参数在低频(<100M)的采样点过少或沒有采样点，也会影响仿真的結果，请问您有什么看法或解决方案吗？
A: S参数的数据都是频域采样的数据，如以10 MHz为间隔，两个测试点之间的频点的数据是通过相邻的点插值得到的。您在仿真中发现点数多寡会影响仿真结果，说明您测量的点数可能过于稀疏，某些仿真中用到的频点的数据的插值数据和实测数据有较大差别。建议您在测量时选择更多的点数。第二个问题，我估计您的仿真中会用低频数据外插得到DC点，低频数据过少会影响外插的DC点的准确性，建议您从10 MHz开始测量。

Q: 能介绍下射频测试&网分的原理以及使用方法？
A: 关于原理可以访问Keysight网站下载我们关于网络仪理论基础的相关应用文章，例如
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5965-7707E.pdf，http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5965-7708E.pdf等。关于使用方法，请提供您想了解的具体型号。一般可以参阅其使用手册，有的型号例如E5071C ENA网络分析仪是有中文使用手册的

Q: 如何测量差分运放随频率的变化?
A: 可以用4端口网络仪做4端口校准然后测量差分运放的单端S参数，网络仪上的软件能够自动将单端S参数变换到差分S参数。特别注意一点，如果您关注的是差分运放的非线性区，单端和差分S参数是不能相互转换的，这时您需要真正的差分激励下测量差分S参数，Keysight的PNA系列网络分析仪有真差分激励的功能。

Q: 想学习下在RF天线方面的测试方法，能介绍下吗？
A: 一般对于RF天线来说，测得比较多的是S11或驻波比SWR，这是网络分析仪最基本的测试参数。实际行业里多是自己设计夹具，然后对夹具进行去嵌入来去除夹具误差。

Q: 我要校准Switch Box，请问有什么方法吗？
A: 开关矩阵输入端口接网分端口，将开关矩阵设到您需要的通路，然后在开关矩阵端口电缆上做校准。调用网分的校准功能。

Q: 请问若想將测试平台的影响校准掉，使用自制校准件(open, short, load, thru), 是否可行?
A: 如果使用自制的校准件，需要提取这些校准标准件的特性参数，在网分上创建一个校准件定义并输入这些参数。之后您就可以调用网分的校准向导，使用您自己的校准件做校准了。

Q: "使用自制的校准件，需要提取这些校准标准件的特性参数"，特性参数是否指的是R, L, C这些?
A: 没错。您如果在网分上去观察一个已有校准件的参数，如85052D，就能看到具体需要设置哪些参数。

Q: 如果ADC的输入通道是差分输入，怎么才能准备测量其输入阻抗？
A: 用四端口网络仪测量差分S参数并显示史密斯原图，即可测量差分阻抗。

Q: 想了解一下RF Switch中insertion loss, isolation loss, harmonic loss, IMD 的测量与表征？
A: 插损测量：将开关切换到某一路，用网络仪测量输入到该路输出的S21，其它不用的端口端接负载；隔离测量，测量输入端口到没有连通的输出端口之间的S21，其它不用的端口端接负载；谐波失真通常指输出信号在谐波（如三次谐波）频率上的功率相比输出基波的功率的比值（dBc），可以用信号源加频谱仪测基波和谐波功率得到。某些网络仪也具有频谱功能，如Keysight的PNA系列网络仪，可以独立完成谐波测量；交调测试是在输入端加一个双音信号，测量输出端2f1-f2和2f2-f1频率上产生的交调信号，通常用两台信号源加一台频谱仪完成，也可由PNA系列网络分析仪独立完成。

Q: 用网络仪来测试TDR的时候，网络仪都测量了什么呢?怎么得到的TDR数据?
A: VNA 测量的是被测件的频率响应，测量的时候给被测器件输入一个正弦波激励信号，然后通过计算输入信号与传输信号 (S21) 或反射信号(S11) 之间的矢量幅度比得到测量结果。通过对使用 VNA 获得的反射和传输频率响应特性进行傅立叶逆变换，可以获得时域上的冲激响应特性。再通过对冲激响应特性进行积分，可得到阶跃响应特性。这和在 TDR 示波器上观察到的响应特性是一样的。

Q: 网络分析仪也可以测TDR,想问一下：S参数与TDR之间的联系?
A: 由信号与系统理论可知，时域和频域的信息是完全等效的。根本上说，时域冲激响应做FFT变换可以得到频域S参数；频域S参数做IFFT可以得到时域冲激响应，时域阶跃响应（TDR波形或阻抗）是时域冲激响应的积分。当然，在具体实现中，仪器会有一些特殊处理。

Q: 我想了解如何使用网络分析仪测试阻抗、以及设备端口的反射损耗的。
A: 网络分析仪是通过S参数的测量得到器件的阻抗的。测量S11是通过在已知激励的情况下（R1接收机测量参考信号），通过A接收机测量器件反射回来的信号，A/R1得到的就是S11反射损耗，或反射系数，通过反射系数和阻抗的关系可以得到阻抗值。如果您想测试时域的阻抗和反射损耗，可以使用ENA-TDR选件来得到，ENA-TDR选件有设置向导，可以指导您一步一步进行测试。

Q: ENA-TDR跟示波器TDR相比的优缺点是什么?
A: ENA-TDR跟一般的示波器TDR相比有三个明显的优点 1 由于网络仪能使用较先进的矢量误差校准技术，因此网络仪能够消除掉测试配置中电缆和连接器等等带来的适配，幅度和相位误差，而一般的示波器只能通过纠偏来消除相位误差，这样会导致系统整体的上升时间会变长，进而影响系统的测试分辨率。2. 网络仪在前面板的每个端口都配有专利保护的保护电路，可以抵抗高达3000V的静电，而一般的示波器TDR极易损坏，造成研发和生产的停滞，并带来高额的维护费用 3. ENA-TDR的操作界面为向导式操作，即使对网络仪不熟悉的工程师也可以很快上手。

Q: ENA-TDR跟示波器TDR相比测试的一致性有数据参考吗?
A: Keysight有专门的文章来讨论ENA-TDR的测试结果与示波器结果的一致性，您可以到Keysight官方网站下载：Agilent TDR示波器与VNA生成时域波形之间的比较.pdf。

Q: 是所有的网络分析仪都支持TDR应用吗?
A: Keysight支持TDR应用的ENA系列网络分析仪型号为E5071C，需要单独购买TDR选件的功能。几乎所有的网络分析仪都会支持-010时域测试的功能，但是这个时域的功能相对于-TDR选件来说要简单的多。

Q: 如何来验证网络仪测量TDR阻抗的精度呢?
A: 您可以用一根NIST标准可以溯源的标准空气线校验件来验证ENA-TDR的阻抗测量精度，在测量之前最好进行一下全端口的校准。经过验证之后可以发现，ENA-TDR测量阻抗的精度是业内所有TDR设备内最高的。

Q: 可以用S参数来验证PCB开路和短路吗?
A: 可以。PCB开路和短路的S参数都类似于插损曲线，实际上由于往返的损耗，开路和短路的S11接近二倍插损，只是由于失配的影响，会有较大的波动；除了频域的观察，您还可以将开路和短路的S11变换到时域TDR，观察其时域响应，它很像一个时域阶跃信号。通过TDR您可以看到由SMA接头以及走线的阻抗不连续造成的波动，由TDR时域阶跃信号的上升部分中点对应的时间可以得到开路和短路的电长度。您还可以通过时域Gating的功能获取SMA接头部分的S参数，或者去除SMA接头部分的影响观察剩余走线部分的S参数。

Q: 一个PCB板中的S参数的实际意义是什么?如果PCB上还没有安装器件，能测S参数吗？
A: 如果没有安装器件也可以测，这时测到的就是PCB上传输线的特性，如单位长度的插损、阻抗波动等等。这对评估PCB材料、评估PCB加工工艺、提取夹具特性做去嵌入都有意义。

Q: 驻波比怎么算
A: 假设反射系数幅值为p,那么驻波比VSWR=(1+p)/(1-p)

Q: 校准不是测试的前提吗?
A: 是的，一个比较推荐的测试步骤是（假设系统连接没问题）：1预测试（不校准，直接测量被测件的特性是否正常工作）2设置仪器参数 3 校准 4 测试 5 分析结果

Q: 想了解网分为什么要校准，仪器不是没有校准也可以用么?
A: 仪器本身就是不完美的，存在系统误差（制作完美的仪器会非常昂贵）；另外用仪器测量器件时需要使用电缆、转接头，都会引入额外的误差，需要通过校准消除。校准是通过测量一些特性已知的器件（称为校准件）来得到误差模型，然后在测量过程中做误差修正得到被测件的真正特性。

Q: 在标准窗函数下20 GHz测量带宽对应了35 ps的系统上升时间.....请问是不是rise time 35ps 的puls 可见的带宽至20GHz?
A: 可以这么说。不过用网分测试时这个关系是反过来的，测量带宽（如20 GHz )决定了系统上升时间35 ps。网分上还有窗函数可以调整上升时间的范围。

Q: 为什么叫网络分析仪?与网络有什么联系?
A: 在电子工程领域，我们把工作在射频微波频率以上的各种器件都称作网络（network），网络这个词早在1930年代因特网远没有出现之前就开始被应用于电子工程领域了。从简单的一个电阻、一个晶体管到较为复杂的一个放大器、混频器等，在电路上我们都把它们叫做网络。分析器件，也即网络，随信号的频率或大小的变化而表现出来的各种特性就是网络分析。

Q: 校准时, SPAN设置太宽会不会影响测试精度?问这个问题的原因是我需要同时测试不同频率, 但是只想做一次校准.

A: span设置太宽对您的影响可能是在相同点数的情况下，测量的频率间隔更加稀疏。您可以增加测量点数，保证需要的测试频率间隔。在相同频率间隔下，相同的中频带宽下，校准精度是相同的。

Q: SPAN应该是Bandwith 设置记得Keysight建议1kHz。
A: span是指测量频率范围，需要根据您具体的测试需求设置。您说的是IFBW(中频带宽），是指网分接收机的中频带宽，通常设为1 kHz足够了。

Q: 请问如何测量1W以上PA的S22?
A: 如果是用Keysight的PNA测量，PNA端口输入功率不能超过30 dBm。你的PA输出端需要加一个衰减器避免损坏网分。这个衰减器最好小于10 dB，否则校准时端口2噪声会非常大。另外在测量时需要把端口2功率设置为0 dBm，不要和网分端口1设置同样的功率。这样才能保证足
够的功率进入B接收机测到端口2的反射信号。