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电缆测试:网络分析仪时域门控功能的应用

2017-09-06 10:39:34

[导读] 本应用测试方案针对非标称50Ω的线缆,包括同轴、双绞线、差分高速数据线的测试,包括阻抗参数、S参数(插损、驻波、Smith图等等),也可以绘制眼图。

应用目标和范围

本应用测试方案针对非标称50Ω的线缆,包括同轴、双绞线、差分高速数据线的测试,包括阻抗参数、S参数(插损、驻波、Smith图等等),也可以绘制眼图。

根据电缆的性能,如频率范围、长度、是否差分,设置时域门控,可以按照线缆连接的位置,门控选通,获得实际物理线缆的各项参数结果。门控选通测试结果对应被测线缆,不含接头和夹具以及其它测试线缆。

必要性和难点

由于被测线缆不是50Ω标准同轴线缆,可能是高速数据线、差分线等。

网络分析仪测试时,测试端口是标准50Ω同轴线缆,因此在连接被测电缆时要求使用转接头或夹具,而这些接头和夹具的S参数未知,需要去除其影响,才能获得被测线缆的实际参数。

目前常用的方法是去嵌入或夹具移除法,这些方法要求精确设计的夹具和微带校准件,校准后移除夹具的S参数。其难点在于夹具及其校准件的制作,通常校准件的参数是理论设计值,跟实际值有一定差距,并且校准和得到的夹具自身S参数,可能造成实测数据曲线的波动,甚至错误。

本方法采用通用校准方法,通过时域选通功能,定位到被测电缆,实测数据自动排除接头和夹具的影响。

测试原理

时域分析是矢量网络分析仪的一个功能选项,时域分析中被测量是时间的函数。对于均匀介质中的传输,时间轴等效于距离轴。理论上,任意被测量例如阻抗Z、导纳Y 或S 参数都可以用脉冲响应或阶跃响应在时域来表征。

矢量网络分析仪通过频域分析参数的数据结果,通过FFT反变换及滤波和加窗,得到时域测试参数,横轴为时间轴,分析脉冲响应或阶跃响应。对于均匀介质中的传输,时间轴等效于距离轴。

快速傅里叶(FFT)正反变换是矢量网络分析仪实现时域分析的基础。用矢量网络分析仪时域分析时,需要根据被测件电长度L界定模糊距离,从而定义频率间隔Δf;需要根据需求定义电长度分辨率(时间间隔分辨率),从而定义频率宽度SPAN。

最大无模糊距离

 

时间(长度)分辨率

 

注意,单端(S11)测试距离和时间,信号往返,是双端单向传输(S21)的2倍。如果被测线缆的电长度小于最大无模糊距离的2倍时,连接线缆单端(S11)测试的末端要连接匹配负载,否则末端开路或短路会在测试范围内产生模糊信号。

使用“时间门”选择脉冲响应中的特定部分而抑制其余部分。时间门在时域分析状态进行选取和配置。时间门选取的时间片段对应测试通道内的某一段位置,在时域分析模式选取时间门,对应电缆连接监控位置点,打开时间门后,切换到频域进行监测。

测试方法

DUT为线缆,可以是10Ω~1kΩ内任意阻抗;

被测电缆焊接50Ω同轴接头,如SMA、N;

如果DUT为差分电缆,每个电缆对焊接两对50Ω同轴接头,每对接头外壳导体互联,并连接DUT屏蔽层。

测试之前校准。

测试窗口分两个Channel;

Ch1线缆插入损耗: S21测试,采用带通冲击响应,在第一峰值处门控选通,至少包含一对时域副瓣;

Ch2线缆阻抗: Z11测试,采用低通阶跃响应,门控选通,包含DUT长度50%~80%。

测试验证

DUT: 75Ω同轴,频率范围3GHz,长度914mm

S21插损初始测试结果:

 

S21时域门控设置:

 

S21插损,门控选通修正测试结果:

 

Z11阻抗测试结果:

 

[整理编辑:中国测控网]
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