網絡分析儀，它本身自帶了一個信號發生器，可以對一個頻段進行頻率掃描。 如果是單端口網絡分析儀測量的話，將激勵信號加在端口上，通過測量反射回來信號的幅度和相位，就可以判斷出阻抗或者反射情況。
而對于雙端口測量，則還可以測量傳輸參數. 由于受分布參數等影響明顯，所以網絡分析儀使用之前必須進行校準。
一個任意多端口網絡的各端口終端均匹配時，由第n個端口輸入的入射行波 an將散射到其余一切端口并 發射出去。
若第m個端口的出射行波為bm，則n口與m口之間的散射參數Smn=bm/an。一個雙口網絡共有四個散射參數 S11、S21、S12和S22。當兩個終端均匹配時，S11和S22就分別是端口1和2的反射系網絡分析儀數，S21是由1口至2口的傳輸系數，S12則是反方向的傳輸系數。
當某一端口m終端失配時，由終端反射回來的行波又重新進入m口。這可以等效地看成是m口仍是匹配的，但有一個行波am入射到m口。
這樣，在任意情況下都可以列出各口等效入射、出射行波與散射參數之間關系的聯立方程組。據此可以解出網絡的一切特性參數，如終端失配時的輸入端反射系數、電壓駐波比、輸入阻抗以及各種正向反向傳輸系數等。
這就是網絡分析儀的基本的工作原理。單端口網絡可視為雙口網絡的特例，在其中除S11之外，恒有S21=S12=S22。
對于多端口網絡，除了一個輸入和一個輸出端口之外，可在其余一切端口都接上匹配負載，從而等效為一個雙端口網絡。輪流選擇各對端口作為等效雙口網絡的輸入、輸出端，進行一系列測量并列出相應的方程，即可解得n端口網絡的全部n2個散射參數，從而求出n端口網絡的一切特性參數。
信號源 u輸出信號經開關S1和定向耦合器D2輸入到被測網絡的端口1，這就是入射波a1。端口1的反射波(即1口的出射波b1)經定向耦合器 D2和開關傳到接收機的測量通道。信號源u的輸出同時經定向耦合器D1傳到接收機的參考通道，這個信號是正比于a1的。
于是雙通道幅度-相位接收機就測出b1/a1，即測出S11，包括其幅值和相位(或實部和虛部)。測量時，網絡的端口2接上匹配負載R1，以滿足散射參數所規定的條件。
系統中的另一個定向耦合器D3也終接匹配負載R2，以免產生不良影響。其余三個S 參數的測量原理與此類同。
在實際測量之前，先用三個阻抗已知的標準器(例如一個短路、一個開路和一個匹配負載)供儀器進行一系列測量，稱為校準測量。
由實測結果與理想(無儀器誤差時)應有的結果比對，可通過計算求出誤差模型中的各誤差因子并存入計算機中，以便對被測件的測量結果進行誤差修正。在每一頻率點上都按此進行校準和修正。測量步驟和計算都十分復雜，非人工所能勝任。
上述網絡分析儀稱為四端口網絡分析儀，因為儀器有四個端口，分別接到信號源、被測件、測量通道和測量的參考通道。它的缺點是接收機的結構復雜，誤差模型中并未包括接收機所產生的誤差。
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