Virtual VNA 3.0：利用可调与耦合负载实现非互易系统的明确散射矩阵估计

我们提出了“Virtual VNA 3.0”技术，用于估计具有 $N$ 个单模端口的\textit{非互易}、线性、无源、时不变被测器件 (DUT) 的散射矩阵，该估计使用包含仅有 $N_\mathrm{A}<N$ 个端口的矢量网络分析仪 (VNA) 的单一测量装置——从而无需任何重新连接。我们将 DUT 端口划分为 $N_\mathrm{A}$ 个“可访问”端口和 $N_\mathrm{S}$ 个“非直接可访问”(NDA) 端口。我们将可访问端口连接到 VNA，将 NDA 端口连接到 VNA 扩展套件的“虚拟 VNA 端口”。该套件使每个 NDA 端口能够以三个不同的独立负载端接，或通过耦合负载连接到相邻的 DUT 端口。我们推导了一种闭式方法和一种梯度下降方法，以在各种 NDA 端口端接下，使用 $N_\mathrm{A}$ 端口 VNA 进行的测量来估计非互易 DUT 的完整散射矩阵。我们在 $N_\mathrm{A}=N_\mathrm{S}=4$ 的情况下对两种方法进行了实验验证，其中我们的 DUT 是一个包含环形器的复杂八端口传输线网络。总而言之，所提出的“Virtual VNA 3.0”技术构成了一种可扩展的方法，用于使用少端口 VNA（仅要求 $N_\mathrm{A}>1$）明确表征多端口\textit{非互易} DUT——无需任何容易产生误差且易导致不准确的繁琐手动重新连接。VNA 扩展套件的要求与限于互易 DUT 的“Virtual VNA 2.0”技术的要求相匹配。