02 · RF 带通滤波器 S 参数测量§
一、目的§
把 RF 带通滤波器接到 VNA 上，把 $S_{11}, S_{12}, S_{21}, S_{22}$ 在不同显示格式下都过一遍。目标不是设计滤波器，是把仪器各种格式串起来。
二、连接§
按实验书 图 1-20： - VNA 端口 1 → 滤波器输入端口 - 滤波器输出端口 → VNA 端口 2
图 1-20：滤波器测量装置图。两条 SMA 同轴电缆把滤波器串接在 VNA 两端口之间。
三、步骤§
步骤一 · 调用已校准状态§
按 复位 → 调用误差校准后的系统状态（系统已预存，不要重新做 SOLT 校准）。
步骤二 · 设置激励参数§
| 项 | 值 | 按键序列 |
|---|---|---|
| 起始频率 | 600 MHz | 起始 → 6 → 0 → 0 → M/μ |
| 终止频率 | 1800 MHz | 终止 → 1 → 8 → 0 → 0 → M/μ |
| 源功率 | -10 dBm | 鼠标点菜单栏 → 激励 → 功率 → 输入 -10 → 确定 |
步骤三 · 测 $S_{21}$（正向传输）§
测量 → S21
格式 → 相位 # 看 S21 的相位响应
格式 → 对数幅度 # 看 S21 的 dB 数
光标 → 调出可移动光标
搜索 → 最小值 # 通带内最小正向插损
搜索 → 最大值 # 通带内最大正向插损（注意：数值更接近 0 才更小）
记录：
| 量 | 频率 | 读数 | 单位 |
|---|---|---|---|
| 通带最小插损 | dB | ||
| 通带最大插损 | dB |
步骤四 · 测 $S_{12}$（反向传输）§
测量 → S12
搜索 → 最小值
搜索 → 最大值
互易性 → $S_{12} \approx S_{21}$。把 $S_{21}$ 与 $S_{12}$ 曲线截图重叠对比，应几乎重合。
步骤五 · 测 $S_{11}$（端口 1 反射）§
测量 → S11
格式 → 对数幅度 # 看 |S11| 的 dB
格式 → 驻波比 # 看 SWR
格式 → 史密斯圆图 # 看复反射轨迹
记录通带内 $|S_{11}|$ 最小值（最佳匹配点）：
| 量 | 频率 | 读数 |
|---|---|---|
| $|S_{11}|_{\min}$ | dB | |
| 对应 SWR | ||
| 史密斯圆图位置 | （描述：靠近圆心 / 边缘） |
步骤六 · 测 $S_{22}$（端口 2 反射）§
按同样方法记录 $S_{22}$。一个良好滤波器在通带内 $|S_{11}| \approx |S_{22}|$。
步骤七 · 多窗口显示§
显示 → 两窗口 # 上下分屏，各看一个通道
显示 → 四窗口 # 选 [测量设置] → 设置 A/B/C/D
四种显示方式分别对应：
图 1-23：A 显示方式（典型 4 个 S 参数同屏）。
图 1-24：B 显示方式。
图 1-25：C 显示方式。
图 1-26：D 显示方式。
步骤八 · 光标使用§
光标 → 1 / 2 / 3 # 启用 1-3 号光标
旋钮 # 移动当前激活光标
关闭光标 / 全部关闭
△ 光标（相对模式）：
光标 → [光标 1]
[光标属性] → [Δ光标] # 把光标 1 设为参考
[光标 2] # 光标 2 显示相对光标 1 的差值
四、数据处理§
| 处理 | 公式 | 结果 |
|---|---|---|
| 通带宽度 | 把 $|S_{21}|$ 在 -3 dB 的频段长度量出来 | |
| 中心频率 | 通带最大值频率 | |
| 互易性偏差 | $|S_{21}-S_{12}|$ 最大值（dB） |
五、易错§
- 没复位就测：当前可能挂着别人留的扫频/格式设置，调用复位让基线对齐
- 源功率太高：滤波器一般耐 +20 dBm，但探头连接器电缆可能不耐；本实验用 -10 dBm 是稳的
- 通带「最大插损」：因为插损是负的，dB 数越靠近 0 越「好」，最大读数其实是 dB 绝对值最小
- 截图忘记标注频点：报告里截图必须配光标读数，否则看不出位置
六、Mini 自检§
Q1：通带内 $|S_{21}| = -1.2\,\mathrm{dB}$，$|S_{11}| = -22\,\mathrm{dB}$。这个滤波器在该频点的「未反射」功率是多少？「真正吃掉的」功率（导体损耗等）有多少？
反射功率 $= 10^{-22/10} = 0.63\%$ 输出功率 $= 10^{-1.2/10} = 75.86\%$ 「真正吃掉」 $= 100\% - 75.86\% - 0.63\% = 23.5\%$（含介质损耗 + 失配损耗 + 寄生辐射）
Q2：阻带内 $|S_{21}| = -45\,\mathrm{dB}$，$|S_{11}| = -0.5\,\mathrm{dB}$。物理上发生了什么？
阻带让信号几乎全反射回端口 1（$|S_{11}|$ 接近 0 dB），同时极少能到端口 2（$|S_{21}|$ 极低）。这是带通滤波器阻带的标准表现。