网络分析仪是否能能用2端口替代4端口呢？

在高速电路设计中，电路基本都是差分结构存在的。在测试差分线损耗的时候，就会使用到网络分析仪。由于网分有2端口的网分，也有4端口的网分，还有多端口的网分，相同带宽的网分，通常，端口数越多，价格越贵。当然，4端口的VNA比2端口的肯定会贵不少。那么，有的老板为了节约成本，就会让工程师小伙伴用2端口的网分去测试差分对，差分对是4端口的，那么是否真的可以这样使用呢？这就引出了今天要和大家讨论的这个问题：有人问到是否可以用2端口的网络分析仪（VNA，简称网分）代替4端口的网络分析仪（VNA）测试差分对损耗？接下来就和大家一起通过ADS仿真实验分析下，到底是否能能用2端口替代4端口呢？

如果没有耦合，那么差分对的差分插入损耗与每一条单端线的损耗相同。这个可以从差分插入损耗和单端S参数的关系看出来：

SDD21= 0.5 x(S21-S41+S43-S23)

没有耦合的时候，远端串扰S41和S23都为零，假设差分对的两段单端是相互对称，并且一致的，显然，SDD21=S21。从这里看出来，确实可以用2端口的网分代替4端口的网分进行测试。

为了验证这个结论，下边使用ADS进行仿真以验证。为了与实际的情况相似，用50ohm的阻抗线进行仿真，计算得到的传输线的线宽为7.12mil。  

    在ADS中建立仿真拓扑结构，

    仿真结果如下：

显然，仿真结果与理论推导是吻合的。有的小伙伴可能会笑了，这难道真可以用2端口代替4端口么。

其实不要着急，前面的实验是假设没有任何耦合的前提下得出来的结论。因为只要是差分对，就不可能不存在耦合，否则差分对的意义就没有了。所以，接下来，我们还要分析差分线有耦合时的情况。

         为了接近前面的完全没有任何耦合的情况，我们假设差分线间距达到100mil（是线宽的约14倍）。其差分阻抗约为100ohm。

         仿真拓扑结构如下：

仿真的结果如下所示：

        很显然，尽管单端损耗与差分损耗的差异非常小，但还是存在了差异。由于差分间距非常大，很显然，其PCB上真实的情况不会这么大。所以，通过扫描差分对间距，可以观察其结果的变化情况，仿真的拓扑结构不变，只是把间距设置为变量Space，如下图所示，

    起始值为线宽值的大小7.12mil，步长也为线宽的大小7.12mil，终止值100mil，分别获得的结果如下：

从以上仿真结果可以分析出，至少要达到11倍线宽的时候，其单端损耗和差分损耗才会相差不大。而一般PCB上的差分布线很少超过2或者3倍线宽的，所以，对于PCB上的高速信号而言，就不要为了节约成本，而牺牲数据的准确性了。

         以上，只讨论了损耗，如果用2端口的网分，还无法同时测试出差分信号之间的串扰。

    所以，结论已经告诉了您：在测量高速PCB的损耗时，不能用2端口的网分代替4端口的网分。