S参量的测量涉及行波在两个端口的反射和传输情况。最常用的方法之一是采用矢量网络分析仪，它是一种可以测量电压幅度和相位的仪器。矢量网络分析仪通常有1个输出端口，该端口可以通过内部信号源或外接信号源输出射频信号，另外还有3个分别标为R、A和B的测量通道。

射频源通常是覆盖特定频段的扫频源。测量通道R用于测量入射波，同时作为参考端口。通常A和B用于测量反射波和传输波，测量通道A和B可以同时测量任意两个S参量元素。图4.18是测量S11和S21的实验系统。

图4.18　利用网络分析仪测试S11和S21的实验系统

此时，S11和S21的数值可以分别通过计算A/R和B/R的比值得到。若要测量S12和S22，则必须将待测元件反过来连接。图4.18中的双定向耦合器可以在待测元件的输入端口将入射波与反射波分开。偏置T形接头可为待测元件提供必要的偏置条件，如静态工作点。因为网络分析的主要用途是测量两端口器件，所以新型网络分析仪的内部已经包含了偏置T形接头、定向耦合器、电子开关及扫频信号源。

显然，与Z、S转换和信号流图中讨论的简化理想情况相比，实际的测试系统是相当复杂的。在转换和信号流图中，我们曾分别假设待测元件与连接传输线之间处于良好匹配或者不匹配状态。在实际测量系统中，我们既不可能保证系统处于匹配状态，又无法保证各个元件处于理想状态。事实上，我们必须考虑所有与待测元件输入、输出端口相连的外接元件的影响。此外，S参量需由复数电压换算得到，而测量复数电压的初始参考面通常是在网络分析仪的内部某处。所以，我们不但需要考虑外接元件在衰减、相移方面的影响，而且要考虑网络分析仪部分内部结构的影响。

通常，测量系统可以简化为如图4.19所示的3个网络的级联。

图4.19　系统框图及信号流图

在图4.19中，分别代表网络分析仪参考端口A通道及B通道的信号。RFin是信号源的输出，分支EX表示信号源输出与通道B之间可能存在的泄漏。

因为网络分析仪将两个测量参考面之间的所有元件视为一个整体，所以我们的任务就简化为寻找一种方法来校准网络分析仪，以便消除干扰或寄生效应的影响，校准程序的主要目的是在测量待测方法之前确定校准网络。网络分析仪内部的计算机根据这些校准数据就可求出待测元件的准确S参量。

假设校准确网络A是互易的，则有E12=E21，所以还需要求解6个参量才能确定校准网络。

最简单的校准方法需要3个或更多已知的负载。这种方法的问题在于，上述标准负载不可能是绝对理想的，因此必然带来附加的测量误差，这类误差在高频时十分明显。目前，已经有许多方法可以消除校准元件固有误差对测量结果的影响。在这一小节中，我们只讨论所谓直通—反射—传输线校准方法。

直通—反射—传输线校准方法不需要已知的负载，而是采用如图4.20所示的3种不同连接方式进行校准。

“直通”连接是直接将待测元件的1端口和2端口相连。“反射”连接则需分别在1端口和2端口接具有强反射的负载。这些负载的反射系数不必已知，因为该反射系数可以在校准过程中求得。唯一需要保证的是两个端口的反射系数必须相同。“传输线”连接是用传输线将1端口和2端口连接起来，传输线和校准网络具有相同的特性阻抗。通常传输线的特性阻抗约为50 Ω。在开始分析每种连接方式之前，我们先将这个系统视为常规的二端口网络。

图4.20　直通—反射—传输线校准方法信号流图

根据图4.16（b），节点B的信号是射频输入信号和节点F信号的线性叠加：

应用反馈环规则，则节点F的信号为

在本例中我们先用F点的信号加该点反馈环的计算结果代换该点的环路，并采用同样的方法处理R点的信号，计算结果为

将式（4.95）代入式（4.94），然后将式（4.94）代入式（4.93），则可得B点信号的表达式为

最后，根据求各规则可得A点信号的数值：(www.daowen.com)

如果测量系统没有引入任何误差，则E12=E21=ET=1，E11=E22=ER=EX=0。把这些值代入式（4.95）、式（4.96）和式（4.97），则可求得R=1，A=S11及B=S12式的合理性。

现在我们就可以仔细研究直通—反射—传输线校准方法了。为了避免混淆，我们为R、A和B点的信号加注脚标，T代表直通，R代表反射，L代表传输线。

对于直通状态，已知E11=E22=0，E12=E21=1。令E12=E21，则有

对于反射状态，已知S11=S22=Γ，S12=S21=0，则有公式

最后是传输线连接状态，已知S11=S22=0，S12=S21=e-γl，其中l是传辘钱的长度，γ是包含了衰减效应的复传播常数。计算结果为

根据式（4.98a）及（4.98b），可以解出校准网络的未知参数E11、E12、E22、EX、ER、ET反射系数Γ，以及传输线参数e-γl。求出了校准参数后，我们就能够测出待测元件的准雨S参量。