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將散射到其它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。

    當某個端口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。

     這樣的話，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最基本的工作原理。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。

     針對多端口網絡,除了一個輸入和一個輸出端口之外,可在其它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。　

     四端口網絡分析儀測量S11時測試單元的基本原理示意，箭頭表示各行波的路徑。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。

      其它三個S參數的測量基本原理與此類同，測量不同Smn參數時各開關應放置的位置。

    在實際的測量之前，先用三個阻抗已知的標準器（比如說一個短路、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，以便于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。

    以上所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。