搜索网络分析仪时域功能简析
2017-08-11 by:CAE仿真在线 来源:互联网
本文所述时域测量功能,是指被测参数是时间的函数:横轴是时间轴,对应长度和距离;纵轴是幅度或S参数。并且可以根据上述时域测量功能得到的时域响应传输函数,根据需求绘制眼图。
通常,网络分析仪的时域功能的指标无法在指标手册获取,而是通过计算得到。本文简单描述这些算法,得出指标,从而判定其是否满足测试要求。
【应用领域】
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电缆和传输线的故障诊断和定位
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介质不均匀点的诊断
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阻抗变化分析
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电磁波传输多径,反射波分离
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材料测试
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被测传输路径中,通过时间门,选择某段长度和位置进行测试
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PCB测试
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天线测试
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校准优化
【时频域常用算法】
简述网络分析仪时域分析过程:在频域扫描测量,得到频率响应曲线;对复频域响应曲线进行逆Z变换,得到时域测试结果和曲线。
例如,当频域全频段S11=1(0dB,全反射)时,全1数组的IFFT时域是冲击响应,体现t0时刻脉冲;如果延长1端口电长度(单端连接延长电缆),则开路反射点正向移动到t1,电缆电长度L=3*10^8*(t1-t0),网络分析仪能选择显示时间或长度。
【加窗和门控功能】
网络分析仪逆Z变换时,常采用加窗功能,窗的作用可以提高时域分辨率,矩形窗(无窗)主瓣最窄,适用相邻距离较近并且幅度接近的两个脉冲;其它窗型,抑制旁瓣,适用相隔距离较远并且幅度相差很大的两个脉冲。
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矩形窗,相对脉宽1:1,最高旁瓣-13dB;
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Hann窗,相对脉宽1.6:1,最高旁瓣-32dB;
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Hamming窗,相对脉宽1.4:1,最高旁瓣-43dB;
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Bohman窗,相对脉宽1.9:1,最高旁瓣-46dB;
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另有自定义旁瓣抑制窗。
门控功能,施加在时域响应曲线,设置时间门,可以把时间门内(或时间门外)的时域响应值置为0,再转换为频域(Z变换),目的是定位测量S参数,例如用来去除多径反射信号。
【带宽模式选择】
网络分析仪时域变换模式通常采用逆Z变换,带宽方式可选低通模式或带通模式。低通模式一般用来进行宽带DUT测试,如电缆和接插件测试;带通模式通常用于窄带或高通滤波DUT。
低通模式可选择低通脉冲响应或低通阶跃响应,脉冲响应常用来传输线和接头坏点测试;阶跃响应常用来阻抗测试。
低通模式需要虚拟补齐0频和负频率频响值,在-SPAN~+SPAN范围内时域变换。
低通设置有三种频率设置选择:
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Stop Frequency and number of points
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保持终止频率和点数,提高起始频率
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Frequency gap andnumber of points
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保持频率间隔和点数,降低终止频率
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Stop Frequency and approximate frequency gap
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保持终止频率,增大点数
低通直流DC设置
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电缆末端阻抗匹配,Vdc=0
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电缆末端开路,Vdc=1
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电缆末端短路,Vdc=-1
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“Extrapolate”和“ContinuousExtrapolation”,通过测试曲线自动外推计算
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【时域常用指标】
使用网络分析仪时域功能的工程师经常困惑时域指标问题,通常在网络分析仪指标手册上查不到,而是由频域响应计算得来,取决于网络分析仪频域指标,带宽(SPAN)、频点间隔(STEP)、点数(PNTS)和窗型。
||时间分辨率||
这个参数是最常用的时域指标,0.45/SPAN~1/SPAN;
||无模糊距离||
逆Z变换的周期,对应测试电长度最大范围,1/STEP;
||脉宽||
脉冲响应主瓣过零点之间:1/SPAN(低通),2/SPAN(带通);
【总结和举例】
利用网络分析仪能够分析被测件的时域响应:通过将网络分析仪测得的复频域响应S参数进行逆Z变换,得到时域响应;其指标由频域指标换算。
例如,频率上限为8.5GHz的网络分析仪时域脉冲响应指标:
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矩形窗时间分辨率(-3dB脉宽):0.45/(8.5E9)=53ps
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矩形窗过零点脉宽:1/(8.5E9)=118ps
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要求有各种窗型的选择,相对脉宽系数见上文
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