射频三大件国产替代路径：国产替代已大势所趋，国内厂商如何破局
近日，前瞻产业研究院发布《 横跨数个百亿赛道 国产射宏悄掘频微波领域仪器仪表如何破局 》专题报道：
频谱分析仪、矢量网络分析仪、射频信号发生器并称为射频三大件，受益于近年来5G商用化进程、新基建工程、智能网联 汽车 的快速推进，中国射频三大件运搜市场规模快速增长，且规模增速快于全球市场。同时，射频三大件持续发挥着“小口径、大带动”的作用，通过自身的技术进步，带动下游5G、半导体、物联网等万亿级市场的进一步发展。
同时，随着中国市场的快速发展，国产替代已经成为大势所趋，如成都玖锦等国内厂商纷纷通过突破技术壁垒、倾力品牌打造、重视市场培育与建设等手段走出一条可持续发展的国产化替代之路。
1、中国射频三大件市场发展现状
——射频三大件(频谱分析仪、矢量网络分析仪、射频信号发生器)概述
频谱分析仪
根据国家标准《GB/T 11461-2013 频谱分析仪通用规范》，频谱分析仪是能够在频域上有效地显示出构成时域信号的各个单独频谱分量(正弦波)的仪器。
频谱分析仪能够以模拟或数字方式显示信号的频域特性，实现信号失真度、调制度、稳定度等参数的测量，在射频领域有“射频万用表”的美称。传统的频谱分析仪基于“扫频式”原理，前端电路是一定带宽内可调谐的接收机，输入信号经变频器变频后由滤波器输出，滤波输出作为垂直分量，频率作为水平分量，在示波器屏幕上绘出坐标图，就是输入信号的频谱图。随着集成电路技术、快速A/D变换技术、频率合成技术、数字信号处理技术、微处理器技术的飞速发展，频谱分析仪无论从功能还是性能都得到了极大的扩展和提升。
现代的高端频谱分析仪采用了快速傅里叶变换技术，这种技术一方面将被测信号分解成分立的频率分量，达到与传统频谱分析仪同样的结果，另一方面将被测信号数字化，使得蔽核频谱分析仪具备了矢量信号分析功能和实时频谱分析功能。基于此，当今的频谱分析仪也可称为矢量信号分析仪(或实时频谱分析仪)。
在具体下游应用领域方面，矢量信号分析仪广泛应用于卫星通讯、雷达、频谱监测、半导体、新能源、人工智能、物联网、 汽车 电子、医疗电子、航空航天和国防、电子对抗、教育科研等行业。
矢量网络分析仪
根据行业标准《SJ/T 11433-2012 矢量网络分析仪通用规范》，矢量网络分析仪是一种能完成复传输和复反射S参数测量和分析的仪器，能够对单端口、两端口或多端口网络的S参数进行测量和分析，具有按某种误差模型的要求，进行测量校准、自动修正误差的能力。
矢量网络分析仪结合了频谱分析仪技术、信号发生器技术以及矢量网络分析技术等各项技术，是射频微波领域必备的测试测量仪器，并且是诸多行业专用仪器的基础形态。
矢量网络分析仪会利用自带的信号发生器向被测件发射信号，再通过对折返的信号进行分析，获取待测件的信息属性。
射频信号发生器
射频信号发生器可在各种频率上产生射频信号，具有高光谱纯度、稳定的频率和振幅，不仅可以生成任意波形信号，还可以将任意波形信号上变频成射频微波信号，是无线电设备和射频微波器件研发、制造、维修、检测的必要设备，具体功能包括生成矢量调制信号、电磁兼容、微波信号产生、时钟测试和安规认证等。广泛分布于通讯、半导体、新能源、 汽车 电子、医疗电子、消费电子、航空航天、教育科研等行业。
——射频三大件市场规模稳步增长，中国市场增速快于全球市场增速
随着航空航天、5G商用化、 汽车 智能化、物联网、半导体等行业的快速发展，全球射频三大件产品的市场需求快速增长。结合弗若斯特沙利文、Technavio等机构的统计测算数据，测算2021-2025年全球射频三大件市场规模年复合增长率在5.7%左右，到2025年全球射频三大件市场规模将达到270亿元左右。
注：市场规模口径包含频谱和网络分析仪、信号发生器;市场规模数据依据2021年人民币与美元平均汇率进行换算。
在中国市场方面，受益于5G商用化进程、新基建工程、智能网联 汽车 的快速推进，中国射频三大件市场在近几年快速增长，且市场增速快于全球市场增速。结合Technavio、弗若斯特沙利文、灼识咨询等机构测算数据，测算2021-2025年中国射频三大件市场规模年复合增长率在8%左右，到2025年中国射频三大件市场规模将接近100亿元。
注：市场规模口径包含频谱和网络分析仪、信号发生器;市场规模数据依据2021年人民币与美元平均汇率进行换算。
根据灼识咨询的统计测算数据，在频谱分析仪、网络分析仪和信号发生器这三大产品构成的市场中，频谱分析仪市场占比最大，达到39.7%，接近40%;信号发生器和矢量网络分析仪市场占比相近，均在30%左右，具体占比分别为30.5%和29.8%。
——射频三大件带动下游万亿级市场发展
射频三大件与下游应用领域的发展是相辅相成的，射频三大件本身市场规模虽然相对较小，但射频三大件产品是下游应用领域发展所必须的基础测量设备。
下游5G通信、商业航天、物联网、半导体、毫米波雷达、卫星通信等领域产品和技术的升级与发展需要更高性能的仪器来实现相关指标的测量与测试。射频三大件产品可以对复杂的信号进行频谱测量分析、频谱监测、调制与解调、电路网络分析、电磁兼容测试等，并且能够结合相关软件为下游应用提供全面的测量测试解决方案。因此射频三大件是典型的“小口径，大带动”产品，射频三大件产品技术与性能的提升，将辐射带动下游行业的快速发展。
典型下游应用领域的市场状况方面，物联网领域，根据赛迪统计测算数据，2021年中国物联网市场规模达到2.63万亿元;5G领域，根据中国信息通信研究院统计测算数据，2021年5G直接带动经济总产出1.3万亿元;半导体领域，根据美国半导体行业协会(SIA)统计数据，2021年中国半导体行业销售额达到1925亿美元; 汽车 电子领域，根据中国 汽车 工业协会统计测算数据，2021年中国 汽车 电子市场规模达到8894亿元;卫星通信领域，根据赛迪无线电管理研究所统计测算数据，测算2021年中国卫星通信产业市场规模在900亿元左右。
在应用场景方面，射频信号发生器是对无线电信号进行测量的必备工具，在高频率范围的信号中应用尤其广泛;频谱和矢量网络分析仪方面，主要用于研发、生产测试、现场维护和教育教学等，高端产品主要应用在高性能射频器件开发、毫米波通信系统和前沿研究。
从具体的应用领域来看，射频三大件的下游应用行业基本相同，具体包括半导体、消费电子、移动通信、 汽车 电子、自动驾驶、车联网、物联网、国防与航空航天、科研与教育等，其中多个下游应用行业加速发展，有望催化测量仪器需求的高速增长。
2、中国射频三大件市场竞争格局
——产品技术端：国内厂商实现了高端化突破，电科思仪和成都玖锦处于第一梯队
近年来，国内厂商在产品方面实现了高端化突破。成都玖锦、电科思仪等国内高端产品厂商信号发生器、信号分析仪和矢量网络分析仪等产品均突破了50GHz，均可对标国际一线品牌同类仪器指标。
综合来看，在射频三大件方面，国内厂商与国外厂商的技术水平差距已然不大，部分国内厂商具备一定的实力与国外厂商进行横向比较。
在具体企业的产品性能方面，电科思仪在射频三大件产品中均代表了国内厂商的最高水平，其次是成都玖锦，其射频三大件产品性能紧随其后，均接近国内厂商的最高水平。
根据国内企业各产品数据手册以及企业公告等公开资料的整理和分析，对中国射频三大件市场相关企业进行了技术层面的竞争格局划分。电科思仪和成都玖锦处于产品性能的第一梯队，鼎阳 科技 、普源精电、创远仪器、优利德等企业位于产品性能的第二梯队。
——市场布局端：国内厂商紧抓窗口机遇期，基本实现了高中低端市场的全面覆盖
市场端方面，新冠疫情带来的全球产业链重构为国内厂商带来了窗口机遇期，国内厂商例如普源精电、鼎阳 科技 、优利德等，纷纷通过IPO募集资金，以期抓住机会窗口，进一步扩大在国内市场的影响力。
在原本外国厂商垄断的高端市场实现国产化突破之后，以电科思仪、成都玖锦、鼎阳 科技 、普源精电等企业为代表的国内厂商已经基本实现了国内高中低端市场的全面覆盖。
——市场竞争端：上市企业营收快速增长，国内厂商地位不断提升，高端产品市场替代空间更为广阔
此处选取了电子测量仪器行业中对射频三大件相关业务进行数据披露的企业进行汇总分析，普源精电采用其射频类仪器业务营收，鼎阳 科技 采用其波形和信号发生器、频谱和矢量网络分析仪业务营收，创远仪器采用其信号分析与频谱分析、矢量网络分析业务营收。
通过汇总发现，2018-2020年选取企业射频三大件相关业务增长势头迅猛，2019年选取企业射频三大件相关业务营收增长29.92%，2020年选取企业射频三大件相关业务营收增长24.41%;与此同时，选取企业射频三大件相关业务在中国市场中的占比也逐年提升。综合以上数据，从一定程度上说明了中国市场中国内厂商的市场地位在不断提升。
注：普源精电与鼎阳 科技 尚未发布2021年整年细分产品数据，因此此处2021年数据仅包含普源精电和鼎阳 科技 相关业务的2021年上半年数据。
根据弗若斯特沙利文的统计及测算数据，在整个中国电子测量仪器市场中，是德 科技 、罗德与施瓦茨、安立、泰克、力科等国外厂商的市场份额总和在40%左右，由于高端产品市场几乎被国外厂商垄断，由此可见在高端产品市场，国外厂商的市场份额远在40%以上。
上述上市公司产品主要定位于中端，但除此之外，国内已经实现高端化突破的企业，例如电科思仪、成都玖锦等，目前并未上市，其信号发生器、信号分析仪和矢量网络分析仪等产品均突破了50GHz，均可对标国际一线品牌同类仪器指标，已经成为了国外厂商在中国高端产品市场的直接竞争对手，因此在高端射频三大件产品领域，存在着广阔的竞争与国产化替代空间。
3、中国射频三大件国产替代路径：国产替代已是大势所趋，国内厂商如何破局
——突破技术壁垒
射频信号发生器、频谱和矢量网络分析仪技术核心主要基于射频微波电路和数字信号处理等学科，产品主要的技术门槛在于射频微波电路设计以及数字信号分析算法、软件平台等，涉及到较多的微波电磁波和通信理论，应用的射频芯片技术复杂且成本较高，前期研发投入大。
与此同时，随着5G通信、雷达、物联网、 汽车 电子、卫星通信等下游应用领域的快速发展，使得频域信号测量的应用范围得到扩展，下游应用领域对于频域测量仪器的性能提出了更高的要求，因此要实现国产替代，必须需要突破中高端射频三大件产品的技术壁垒 ，例如当产品达到26.5GHz的测量频率范围后，产品的射频芯片、射频材料、射频连接、微波仿真、微组装电路工艺等相关技术的设计难度和成本也迅速提升，因此中高端的射频三大件产品具有较高的技术壁垒，需要迫切地实现中高端产品的自主可控。
突破技术壁垒就意味着需要投入大量的人力和资金，众多国内厂商纷纷加大投入，加快自主研发脚步。以成都玖锦为例，其投入大量的研发人员与研发资金，其中研发人员占比达到66%，研发费用占比达到35%，均领先行业内的其他企业。这样的做法带来的成效也是极其显著的，经过多年技术积累，成都玖锦通过自主掌握的“宽频段超带宽多通道信号生成及模拟技术”、“宽带高隔离激励源和多通道信号分离接收技术”、“宽频段大动态宽带信号接收和分析技术”、“高速数字采集与处理技术”等四大硬核技术，打破国际技术壁垒，开发了“信号分析仪”、“信号发生器”、“矢量网络分析仪”和“综合测试仪”等产品线，正在国内高端电子测试测量仪器市场迅速崛起。
——倾力品牌打造
近年来党和国家高度重视中国品牌的建设。自2017年起将每年5月10日设立为“中国品牌日”。新时代、新经济、新赛道背景下，品牌价值对于企业的重要性已毋庸置疑，从中国制造到中国创造，随着电子信息产业链的强化发展，高端科研仪器技术的国产替代，其难点不只在技术，更在于整个市场的一份“信任感”。
国产自主品牌的建设之道在于用互联网思维打造工业品牌，例如成都玖锦从诞生之日起，就定位高端技术，秉持“一群人、一件事、一颗心、一辈子”的人文主义和长期主义精神，投入到了高端电子测试测量仪器仪表的研发工作上。2022年成都玖锦也备受国家重视，入选了中国品牌日。
同时，在疫情防控常态化下，国产自主品牌紧密结合新时代传播渠道特色，创新打通线上线下进行国产品牌的传播与推广，打造自己的品牌阵地。
——重视市场培育与建设
在射频三大件所属的通用电子测试测量仪器领域，欧美有是德 科技 、泰克、力科和罗德与施瓦茨等行业优势企业，培育了更为成熟的使用者，其能够熟练理解和使用功能日趋复杂的通用电子测试测量仪器，在选择相关仪器时能够更好的鉴别产品的性能，选择一些性价比高的品牌。
由此可见，企业对于市场消费者使用习惯的培育与建设尤为重要，是打造市场和品牌护城河的一项有力手段。例如成都玖锦通过对国内客户消费/使用习惯的洞察，从市场需求和使用习惯的角度出发，使得其产品符合国内消费者的操作习惯，无需适应新的操作模式，极大地降低了产品使用的学习成本;除此之外，成都玖锦产品具有出色的可扩展性和兼容性，极大地降低了用户相关产品生态的建设成本。上述两种方式均是快速实现国产替代的有效手段和途径。
再例如电科思仪最新发布的“天衡星”系列产品，除了在性能和功能方面具有优势以外，“天衡星”系列产品采用高清大屏呈现测量结果，多种参数一览无余，且支持多点触控、自定义操控界面、“一键搜索”等功能，使操作更为简洁高效。
4、总结：中国市场快速发展，国产化替代正当时
近年来中国射频三大件市场规模快速增长，并且带动下游万亿级市场进一步发展。与此同时，国内厂商无论是在市场地位方面还是产品性能方面均得到了不同程度的提升和发展，尤其是技术水平的差距进一步缩小。综合来看，万事俱备，国产化替代正当时。
在国产化替代方面，不同企业选择了不同的实施路径，部分企业着力于实现技术壁垒的突破，部分企业倾力于品牌的打造，部分企业重视市场培育与建设，部分企业则多管齐下，致力于走出一条可持续化发展的国产替代之路。
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最近在看网络分析仪，有几个重要指标。不太清楚，请高手指点。
网络分析仪原理及应用介绍
代网络分析仪已广泛在研发，生产中大量使用，网络分析仪被广泛地应用于分析各种不同部件 ，材料，电路，设备和系统。无论是在研发阶段为了优化模拟电路的设计，还是为了调试检测电子元器件，矢量网络分析仪都成为一种不可缺少的测量仪器。
网络分析仪是一种功能强大的仪器，正确使用时，可以达到极高的精度。它的应用也十分广泛，在很多行业都不可或缺，尤其在测量无线射频（RF）元件和设备的线性特性方面非常有用。现代网络分析仪还可以应用于更具体的场合，例如，信号完整性和材料的测量。随着业界第一款PXI网络分析仪—NI PXIe - 5630的推出，你完全可以摆脱传统网络分析仪的高成本和大占地面积的束缚，轻松地将网络分析仪应用于设计验证和产线测试。
网络分析的基本原理 网络分析仪的发展
你可以使用图1所示的NI PXIe-5630矢量网络分析仪测量设备的幅度，相位和阻抗。由于网络分析仪是一种封闭的激励-响应系统，你可以在测量RF特性时实现绝佳的精度。当然，充分理解网络分析仪的基本原理，对于你最大限度的受益于网络分析仪非常重要。
网络分析的基本原理
图1. NI PXle-5630 矢量网络分析仪
在过去的十年中，矢量网络分析仪由于其较低的成本和高效的制造技术，流行度超过了标量网络分析仪。虽然网络分析理论已经存在了数十年，但是直到 20世纪80年代早期第一台现代独立台式分析仪才诞生。在此之前，网络分析仪身形庞大复杂，由众多仪器和外部器件组合而成，且功能受限。NI PXIe-5630的推出标志着网络分析仪发展的又一个里程碑，它将矢量网络分析功能成功地赋予了灵活，软件定义的PXI模块化仪器平台。
通常我们需要大量的测量实践，才能实现精确的幅值和相位参数测量，避免重大错误。由于射频仪器测量的不确定性，小的错误很可能会被忽略不计。而网络分析仪作为一种精密的仪器能够测量出极小的错误。
网络分析的基本原理 网络分析理论
网络是一个被高频率使用的术语，有很多种现代的定义。就网络分析而言，网络指一组内部相互关联的电子元器件。网络分析仪的功能之一就是量化两个射频元件间的阻抗不匹配，最大限度地提高功率效率和信号的完整性。每当射频信号由一个元件进入另一个时，总会有一部分信号被反射，而另一部分被传输，类似于图2所示。
这就好比光源发出的光射向某种光学器件，例如透镜。其中，透镜就类似于一个电子网络。根据透镜的属性，一部分光将反射回光源，而另一部分光被传输过去。根据能量守恒定律，被反射的信号和传输信号的能量总和等于原信号或入射信号的能量。在这个例子中，由于热量产生的损耗通常是微不足道的，所以忽略不计。
网络分析的基本原理
图2. 利用光来类比网络分析的一个基本原理
我们可以定义参数反射系数（G），它是一个包含幅值和相位的矢量，代表被反射的光占总（入射）光的比例。同样，定义传输系数（T）代表传输的光占入射光的矢量比。图3示意了这两个参数。
网络分析的基本原理
图3. 传输系数（T）和反射系数（G）
通过反射系数和传输系数，你可以更深入地了解被测器件（DUT）的性能。回顾光的类比，如果DUT是一面镜子，你会希望得到高反射系数。如果DUT是一个镜头，你会希望得到高传输系数。而太阳镜可能同时具有反射和透射特性。
电子网络的测量方式与测量光器件的方式类似。网络分析仪产生一个正弦信号，通常是一个扫频信号。DUT响应时，会传输并且反射入射信号。传输和反射信号的强度通常随着入射信号的频率发生变化。
DUT对于入射信号的响应是DUT性能以及系统特性阻抗不连续性的表征。例如，带通滤波器的带外具有很高的反射系数，带内则具有较高的传输系数。如果DUT 略微偏离特性阻抗则会造成阻抗失配，产生额外的非期望响应信号。我们的目标是建立一个精确的测量方法，测量DUT响应，同时最大限度的减少或消除不确定性。
网络分析的基本原理 网络分析仪测量方法
反射系数（G）和传输系数（T）分别对应入射信号中反射信号和传输信号所占的比例。图3示意了这两个向量。现代网络分析基于散射参数或S-参数扩充了这种思想。
S-参数是一种复杂的向量，它们代表了两个射频信号的比值。S-参数包含幅值和相位，在笛卡尔形式下表现为实和虚。S-参数用S坐标系表示，X 代表DUT被测量的输出端，Y代表入射RF信号激励的DUT输入端。图4示意了一个简单的双端口器件，它可以表征为射频滤波器，衰减器或放大器。
网络分析的基本原理
图4. 简单的双端口设备的 S-参数表示
S11定义为端口1反射的能量占端口1入射信号的比例，S21定义为传输到DUT端口2 的能量占端口1入射信号的比例。参数S11和S21为前向S-参数，这是因为入射信号来自端口1的射频源。对于从端口2入射信号，S22为端口2反射的能量占端口2入射信号的比例，S12为传输到DUT端口1的能量占端口2入射信号的比例。它们都是反向S-参数。
你可以基于多端口或者N端口S-参数扩展这个概念。例如，射频环形器，功率分配器，耦合器都是三端口器件。你可以采用类似于双端口的分析方法测量和计算S-参数，如S13,S32,S33。S11，S22, S33等下标数字一致的S-参数表征反射信号，而S12,S32,S21和S13等下标数字不一致的S-参数表征传输信号。此外，S-参数的总个数等于器件端口数的平方，这样才能完整的描述一个设备的RF特性。
表征传输的S-参数，如S21，类似于增益，插入损耗，衰减等其它常见术语。表征反射的S-参数，如S11，对应于电压驻波比（VSWR），回波损耗，或反射系数。S-参数还具有其他优点。它们被广泛认可并应用于现代射频测量。你可以很容易地将S-参数转换成H、Z或其他参数。你也可以对多个设备进行S-参数级联，表征复合系统的RF特性。更重要的是，S参数用比率表示。因此，你不需要把入射源功率设置为精确值。DUT的响应会反映出入射信号的任何微小差别，但通过比率方式表征传输信号或反射信号相对于入射信号的比率关系时，差别就会被消去。
网络分析的基本原理 网络分析仪结构
网络分析仪可以分为标量（只包含幅度信息）和矢量（包含幅度和相位信息）两种分析仪。标量分析仪曾一度因其结构简单，成本低廉而广泛使用。矢量分析仪可以提供更好的误差校正和更复杂的测量能力。随着技术的进步，集成度和计算效率的提高，成本的降低，矢量网络分析仪的使用越来越普及。
网络分析仪有四个基本功能模块，如图5所示。
网络分析的基本原理
图5. 现代网络分析仪基本功能模块
信号源，用于产生入射信号，既支持连续扫频也支持离散频点，并且功率可调。信号源通过信号分离模块馈入DUT输入端，信号分离模块可看作一个测试装置。在这里，将反射信号和传输信号分离进不同的组件测量。对于每一个频点，处理器测量信号并计算参数值（例如S21或驻波比）。用户校准主要用于提供数据的错误校正，将在后续详细介绍。最终，当与网络分析仪交互时，你可以在显示器上查看参数以及修正后的数值，并使用其它用户功能，比如缩放波形图。
根据网络分析仪性能和成本的不同，有多种方式实现结构中的四个模块。测试装置可以设计成传输/反射（T/R）或全S-参数。其中，T/R测试装置是最基本的实现方式，结构见图6。
网络分析的基本原理
图6. 网络分析仪T/R测试装置结构
T/R结构包括一个稳定信号源，它能够提供指定频率和功率的正弦波信号；一个参考接收器R，它与功率分配器或定向耦合器相连，用于测量入射信号的幅值和相位。入射信号从网络分析仪端口1发出，馈入DUT的输入端。定向耦合接收器A测量任何反射回端口1的信号（包括幅值和相位）。定向耦合器和电阻桥功能类似，都可以用于分离信号，你可以根据性能，频率范围和成本要求进行选择。信号经过DUT传输进入网络分析仪的端口2，端口2处的接收器B用于测量该信号的幅值和相位。
接收器针对不同的特性要求也有不同的结构，可被看作是带有下变频器、中频滤波器以及矢量检测器的窄带接收机，类似于矢量信号分析仪。它们可以提取出信号的实、虚部，用于计算幅值和相位信息。此外，所有接收器都与信号源使用相同的相位参考，你可以在相同的相位参考下计算接收信号与入射信号的相位关系。
T/R结构具有性价比高，结构简单，性能好的特点。但仅只支持前向参数测量，例如S11和S21。如要测量反向参数，需要断开并反转DUT，或者借助外部开关控制。由于不能切换源（入射信号）到端口2，端口2的纠错能力有限。如果T/R结构设计符合你的项目要求，这种结构是一种高精度和高性价比的选择。
全S-参数结构如图7所示，在参考接收耦合器后的信号通路中嵌入了一个开关。
网络分析的基本原理
图7. 全S-参数网络分析仪
当开关连通端口1，分析仪测量前向参数。当开关连通端口2，你无需重置DUT外部连接，就可以测量反向参数。端口2处的定向耦合接收器B测量前向传输参数和反向反射参数。接收器A测量前向反射参数和反向传输参数。
由于开关放置在网络分析仪的测量路径上，因此用户校准时需要考虑开关的不确定性。尽管如此，两个开关位置仍可能会有细微的差别。另外，随着时间的推移，开关触点磨损，需要更频繁的用户校准。为了解决这个问题，可以把开关移到源输出，并且采用两个参考接收机，R1和R2，分别对应前向和反向，如图 8所示。由于采用了更高性能的架构，成本和复杂性也随之而来。
网络分析的基本原理
图8. 带有双参考接收器的全S-参数网络分析仪
网络分析仪的基本结构绝大部分在测试装置中实现。一旦分析仪测量出入射信号（R参考接收器）和传输信号的幅值和相位，或者是反射信号（A和B接收器）的幅值和相位，就可计算出四个S-参数值，如图9所示。
网络分析的基本原理
图9. 全双端口网络的四个S-参数
您可以综合应用，性能，精度，和成本等因素，选择合适的网络分析仪结构。
网络分析的基本原理误差和不确定度
理解矢量网络分析仪不确定度的来源有助于你采取行之有效的用户校准方法。对于图10所示的完整的双端口网络分析仪结构，我们从前向开始分析。
网络分析的基本原理
图10. 完整的两端口网络分析仪源的不确定性
首先，第一个不确定性是传输信号和反射信号由于在频率上或者分别正，反向的轨道导致的信号丢失。其次，DUT的输入阻抗和网络分析仪或系统阻抗的差异。同样，DUT输出端也存在类似情况，它们分别属于源匹配和负载匹配。
用于信号分离的定向耦合器的效率，也需要考虑。理想的定向耦合器在耦合臂产生输出信号，它是与主臂一个方向上的标准信号成比例，而相反方向的信号不产生输出信号。耦合器输出（耦合臂）和标准输入信号（直通臂）的区别是耦合系数。耦合系数通常在10分贝到30分贝之间，意味着当输入信号以适当方向通过直通臂时，输出RF功率电平比其小10到30分贝。
定向耦合器对于反方向的信号不产生输出。但实际上，这是很难实现的。尽管是很小的，反方向的信号通过实际的耦合器仍然会在输出端产生不必要的响应。这种不需要的信号定义为耦合器泄露。耦合系数与耦合泄露的差别称为耦合器的定向性。
最后是隔离。端口2的接收器检测到端口1辐射或传导的少量的信号，在现代网络分析仪，这种不必要的泄露通常很小。总的来说，不影响测量，除非DUT有很高的损失。尽管推荐，在许多现代矢量网络分析仪中。隔离在校准中只是一种可选的操作。
一个完整的网络分析仪正向不确定性的来源包括：传输和反射追踪；负载和源匹配；定向性和隔离，这些再结合反向6个误差项，共有12误差项。用户校准需要充分考虑这12个误差，以便得到适当的修正系数来用到测量数据当中。这项修正是矢量网络分析仪的显著的精度的主要原因。
网络分析的基本原理 校准
RF设备的校准经常需要把仪器周期性的送到一个经过认定的仪器校准实验室来进行以确保该仪器运行在生产商的说明以内，实验室也往往把仪器的性能调整到一个标准，比如说国家标准和技术研究院所指定的标准。（NIST）。
网络分析仪也不例外。它们太需要周期性的校准，以至于有时达不到高的精准度，用户的校准也经常被需要。网络分析仪的校准通常通过一个网络分析仪的套包的一系列校准标准或者是用户制定，用户定义的标准来完成。一系列的修正参数通过比较已经知道的存储在网络分析仪的数据和根据校准标准所产生的测量数据产生了出来。在校准测试中这些就被用在数据中以补偿在前面章节讨论过的错误源。
许多因素决定着用户校准需要多久进行一次。你需要考虑的因素包括需要的测试精度，环境因素，以及DUT连接的可重复性。通常情况下，网络分析仪每几个小时或每几天需要一次用户校准，你应当根据核实的标准，测试不稳定因素来源的认定，以及个人经验来决定多久才需要进行校准。需要说明一点，本次讨论用周期校准来描述用户校准，不要与推荐的每年经过认定的工厂校准相混淆。
三个系列的校准经常用在网络分析仪的校准当中：
1. 短路的，开路的，负荷的，直达的（SOLT）
2. 直达的，反射的，线性的 (TRL)
3. 使用外部自动化的校准模型的自动校准
由于每一个系列的校准都有很多不同的要求，需要根据DUT，测试系统，以及测试要求来决定使用哪一种方法。由于SOLT被广泛地使用，我们用它来说明一个校准系列中的变化。
SOLT要求在系统（和DUT）以及阻抗中采用短路的，开路的，负荷型的，直通的的标准。由他们的机械上的特点所决定的精准的标准数据在校准之前被载入到网络分析器中。你连接校准标准的位置（网络分析仪端口，线缆的末端，或者在测试的固定装置里面）就是测试时开始和结束的地方。这就是参考平台或者是测试平台。
进一步说明，你必须用一个可插入的连接制作一个直通的连接。举个例子，一个公口对母口的连接，或者其他不需要外部设备或转接器的连接来完成在SOLT测试期间的直通连接。在校准期间插入任何器件以及不在校准测量中使用该器件都会导致测量错误。
如果你不能做一个直通的连接，将会被称为不可插入的。这里有几种方法可以用来处理不可插入的情况。，最简单的是使用一套相位相同的（包括在大多数的校准套包中）转接器以及每种类型的短路，开路，负载,在校准过程中使用一个转接器来完成直通的连接，而且在校准测试过程中为了DUT连接用一个合适的转接器与其交换。
其他校准在SOLT系列的校准包括响应型校准。它比较迅速，但是却没有移除在频率上的带宽损失那样精确。它只考虑了在12错误模型的正反向的情况。你可以通过放置短路，开路，负载的情况在端口一来进行一个端口的校准。这样可以节省一些时间，如果你只要进行一个端口测量的话，比如一个天线的回传损失。一个加强的一个端口校准如同一个完全的一端口校准，而且使用直通的连接来测量端口二，这在端口二没有源的T/R结构中很普遍。最终这里有按照校准规定的可以在两个端口都放置短路，开路，负载的完全双端口SOLT校准。图11总结了这些普通的SOLT系列校准。
网络分析的基本原理
图11. 普通的SOLT 校准
SOLT和TRL校准有很多变化，你可以在实际端子不存在比如探针节点或者如果DUT是在一个测试固定物中的应用中使用TRL校准。因为TRL并不需要负载，在这些情况下他可以得到很好的实现。
自动化校准是一种比较新的途径，由于它们的速度，可重复性，简单易用很快已经获得了流行。更进一步，它们去除了大多数的人工干预，从而极大地减少了在校准期间误操作的概率。这些单元传统上包括一个电子元件，比如二极管，终端或者其他的标志物以及在EEPROM上存储的经过编码的相关的细节化的电子描述信息。当连接到了网络分析器上以后，自动校准就会被设置到不同的状态。在校准过程中这些状态被测量并和EEPROM中存储的相关状态相比较，以达到正确的修正值。
无论你采用了哪一种校准方法，随机的错误发生来源都应当予以避免，减少IF带宽，使用平均值减少噪音，提供更好的结果。当校准网络分析仪的时候，高质量的组成部分，巩固的测量实践，以及一个关于校准步骤和仪器的全面理解是同等重要的。
网络分析的基本原理工序要求
当用网络分析仪进行精确测量时，需要理解和正确执行每个步骤以便得到得到最佳结果。使用高性能的元件和全面的测量实践。考虑一台经过良好校准的并提供校正参数的网络分析仪和一台要求精确测量的高性能DUT之间 RF连接：
是否有电缆，适配器，和其它高性能的组成部分？
你是否适当地清洁了他们
是否使用了合适的转矩？
如果连接到DUT的RF的性能与规定的系统精度不相符，即使最好的网络分析仪也是没有作用的。
当使用网络分析仪时，使用工序是非常有用的。工序可以增强操作并改善结果。下面是一个使用网络分析仪的例子架构。
准备
准备网络分析仪和DUT
清洁，检查和测量所有连接器
如果使用SOLT校准，选择一种处理非插入式连接的方法
连接分析仪的电缆和适配器到分析仪上
操作
预调网络分析仪
设定源参数，包括频率，功率，速度系数和IF带宽
连接DUT，验证安装，电缆，适配器和运行
选择S-参数测量和显示格式
若可以，设定特殊的测量目标，如参考平面的扩展
观察响应
移除DUT
校准
选择适当的校准工具包或定义输入校准标准
设置IF带宽并平均以最小化校准期间的噪声
手动校正或使用自动校准
采用熟知的核查标准验证校准质量
保存仪器状态和校准
执行
连接DUT
从校准步骤中得到合适的校正参数
测量并保存DUT参数
网络分析的基本原理一台仪器，多种应用
网络分析仪在正确使用的前提下，是某些最精确的射频仪器，典型的精度为± 0.1 dB和±0.1度。它可以进行精确，可重复的RF测量。现代网络分析仪提供的配置和测量能力像他们应用范围一样广泛。选择合适的仪器，校准，功能，以及采用可靠的RF测量方法，可以最优化你的网络分析仪的结果。
