如何利用網(wǎng)分測試電纜？

在使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量電纜損耗的過程中,不正確的測試方法將使被測電纜的測量精度降低。針對各類型網(wǎng)絡(luò)分析儀:通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)分析儀的時(shí)間證遲,結(jié)合具體實(shí)例,得出了補(bǔ)償時(shí)間延遲之后,測量結(jié)果不確定度的評定。方法表明，在網(wǎng)絡(luò)分析儀測試電纜的常規(guī)方法基礎(chǔ)上，可以更加準(zhǔn)確地進(jìn)行電纜損耗的測量，具有廣闊的應(yīng)用前景。

必要性和難點(diǎn)

由于被測線纜不是50Ω標(biāo)準(zhǔn)同軸線纜，可能是高速數(shù)據(jù)線、差分線等。

用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試時(shí)，測試端口是標(biāo)準(zhǔn)50Ω同軸線纜，因此在連接被測電纜時(shí)要求使用轉(zhuǎn)接頭或夾具，而這些接頭和夾具的S參數(shù)未知，需要去除其影響，才能獲得被測線纜的實(shí)際參數(shù)。

目前常用的方法是去嵌入或夾具移除法，這些方法要求精確設(shè)計(jì)的夾具和微帶校準(zhǔn)件，校準(zhǔn)后移除夾具的S參數(shù)。其難點(diǎn)在于夾具及其校準(zhǔn)件的制作，通常校準(zhǔn)件的參數(shù)是理論設(shè)計(jì)值，跟實(shí)際值有一定差距，并且校準(zhǔn)和得到的夾具自身S參數(shù)，可能造成實(shí)測數(shù)據(jù)曲線的波動，甚至錯誤。

本方法采用通用校準(zhǔn)方法，通過時(shí)域選通功能，定位到被測電纜，實(shí)測數(shù)據(jù)自動排除接頭和夾具的影響。

測試原理

時(shí)域分析是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的一個(gè)功能選項(xiàng)，時(shí)域分析中被測量是時(shí)間的函數(shù)。對于均勻介質(zhì)中的傳輸，時(shí)間軸等效于距離軸。理論上，任意被測量例如阻抗Z、導(dǎo)納Y 或S 參數(shù)都可以用脈沖響應(yīng)或階躍響應(yīng)在時(shí)域來表征。

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀通過頻域分析參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)果，通過FFT反變換及濾波和加窗，得到時(shí)域測試參數(shù)，橫軸為時(shí)間軸，分析脈沖響應(yīng)或階躍響應(yīng)。對于均勻介質(zhì)中的傳輸，時(shí)間軸等效于距離軸。

快速傅里葉(FFT)正反變換是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實(shí)現(xiàn)時(shí)域分析的基礎(chǔ)。用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀時(shí)域分析時(shí)，需要根據(jù)被測件電長度L界定模糊距離，從而定義頻率間隔Δf;需要根據(jù)需求定義電長度分辨率(時(shí)間間隔分辨率)，從而定義頻率寬度SPAN。

最大無模糊距離

時(shí)間(長度)分辨率

注意，單端(S11)測試距離和時(shí)間，信號往返，是雙端單向傳輸(S21)的2倍。如果被測線纜的電長度小于最大無模糊距離的2倍時(shí)，連接線纜單端(S11)測試的末端要連接匹配負(fù)載，否則末端開路或短路會在測試范圍內(nèi)產(chǎn)生模糊信號。

使用“時(shí)間門”選擇脈沖響應(yīng)中的特定部分而抑制其余部分。時(shí)間門在時(shí)域分析狀態(tài)進(jìn)行選取和配置。時(shí)間門選取的時(shí)間片段對應(yīng)測試通道內(nèi)的某一段位置，在時(shí)域分析模式選取時(shí)間門，對應(yīng)電纜連接監(jiān)控位置點(diǎn)，打開時(shí)間門后，切換到頻域進(jìn)行監(jiān)測。

測試方法：

DUT為線纜，可以是10Ω~1kΩ內(nèi)任意阻抗;

被測電纜焊接50Ω同軸接頭，如SMA、N;

如果DUT為差分電纜，每個(gè)電纜對焊接兩對50Ω同軸接頭，每對接頭外殼導(dǎo)體互聯(lián)，并連接DUT屏蔽層。

測試之前校準(zhǔn)。

測試窗口分兩個(gè)Channel:

Ch1線纜插入損耗: S21測試，采用帶通沖擊響應(yīng)，在第一峰值處門控選通，至少包含一對時(shí)域副瓣;

Ch2線纜阻抗: Z11測試，采用低通階躍響應(yīng)，門控選通，包含DUT長度50%~80%。

測試驗(yàn)證：

DUT: 75Ω同軸，頻率范圍3GHz，長度914mm

S21插損初始測試結(jié)果：

S21時(shí)域門控設(shè)置：

S21插損，門控選通修正測試結(jié)果：

Z11阻抗測試結(jié)果：

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審核編輯：湯梓紅