網(wǎng)絡(luò)分析儀時域功能簡析

2017-08-11 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

本文所述時域測量功能,是指被測參數(shù)是時間的函數(shù):橫軸是時間軸,對應(yīng)長度和距離;縱軸是幅度或S參數(shù)。并且可以根據(jù)上述時域測量功能得到的時域響應(yīng)傳輸函數(shù),根據(jù)需求繪制眼圖。

通常,網(wǎng)絡(luò)分析儀的時域功能的指標無法在指標手冊獲取,而是通過計算得到。本文簡單描述這些算法,得出指標,從而判定其是否滿足測試要求。

【應(yīng)用領(lǐng)域】

電纜和傳輸線的故障診斷和定位
介質(zhì)不均勻點的診斷
阻抗變化分析
電磁波傳輸多徑,反射波分離
材料測試
被測傳輸路徑中,通過時間門,選擇某段長度和位置進行測試
PCB測試
天線測試
校準優(yōu)化

【時頻域常用算法】

簡述網(wǎng)絡(luò)分析儀時域分析過程:在頻域掃描測量,得到頻率響應(yīng)曲線;對復(fù)頻域響應(yīng)曲線進行逆Z變換,得到時域測試結(jié)果和曲線。

例如,當頻域全頻段S11=1(0dB,全反射)時,全1數(shù)組的IFFT時域是沖擊響應(yīng),體現(xiàn)t0時刻脈沖;如果延長1端口電長度(單端連接延長電纜),則開路反射點正向移動到t1,電纜電長度L=3*10^8*(t1-t0),網(wǎng)絡(luò)分析儀能選擇顯示時間或長度。

【加窗和門控功能】

網(wǎng)絡(luò)分析儀逆Z變換時,常采用加窗功能,窗的作用可以提高時域分辨率,矩形窗(無窗)主瓣最窄,適用相鄰距離較近并且幅度接近的兩個脈沖;其它窗型,抑制旁瓣,適用相隔距離較遠并且幅度相差很大的兩個脈沖。

矩形窗,相對脈寬1:1,最高旁瓣-13dB;
Hann窗,相對脈寬1.6:1,最高旁瓣-32dB;
Hamming窗,相對脈寬1.4:1,最高旁瓣-43dB;
Bohman窗,相對脈寬1.9:1,最高旁瓣-46dB;
另有自定義旁瓣抑制窗。

門控功能,施加在時域響應(yīng)曲線,設(shè)置時間門,可以把時間門內(nèi)(或時間門外)的時域響應(yīng)值置為0,再轉(zhuǎn)換為頻域(Z變換),目的是定位測量S參數(shù),例如用來去除多徑反射信號。

【帶寬模式選擇】

網(wǎng)絡(luò)分析儀時域變換模式通常采用逆Z變換,帶寬方式可選低通模式或帶通模式。低通模式一般用來進行寬帶DUT測試,如電纜和接插件測試;帶通模式通常用于窄帶或高通濾波DUT。

低通模式可選擇低通脈沖響應(yīng)或低通階躍響應(yīng),脈沖響應(yīng)常用來傳輸線和接頭壞點測試;階躍響應(yīng)常用來阻抗測試。

低通模式需要虛擬補齊0頻和負頻率頻響值,在-SPAN~+SPAN范圍內(nèi)時域變換。

低通設(shè)置有三種頻率設(shè)置選擇:

Stop Frequency and number of points

保持終止頻率和點數(shù),提高起始頻率

Frequency gap andnumber of points

保持頻率間隔和點數(shù),降低終止頻率

Stop Frequency and approximate frequency gap

保持終止頻率,增大點數(shù)

低通直流DC設(shè)置

電纜末端阻抗匹配,Vdc=0
電纜末端開路,Vdc=1
電纜末端短路,Vdc=-1
“Extrapolate”和“ContinuousExtrapolation”,通過測試曲線自動外推計算

【時域常用指標】

?使用網(wǎng)絡(luò)分析儀時域功能的工程師經(jīng)常困惑時域指標問題,通常在網(wǎng)絡(luò)分析儀指標手冊上查不到,而是由頻域響應(yīng)計算得來,取決于網(wǎng)絡(luò)分析儀頻域指標,帶寬(SPAN)、頻點間隔(STEP)、點數(shù)(PNTS)和窗型。

||時間分辨率||

這個參數(shù)是最常用的時域指標,0.45/SPAN~1/SPAN;

||無模糊距離||

逆Z變換的周期,對應(yīng)測試電長度最大范圍,1/STEP;

||脈寬||

脈沖響應(yīng)主瓣過零點之間:1/SPAN(低通),2/SPAN(帶通);

【總結(jié)和舉例】

利用網(wǎng)絡(luò)分析儀能夠分析被測件的時域響應(yīng):通過將網(wǎng)絡(luò)分析儀測得的復(fù)頻域響應(yīng)S參數(shù)進行逆Z變換,得到時域響應(yīng);其指標由頻域指標換算。

例如,頻率上限為8.5GHz的網(wǎng)絡(luò)分析儀時域脈沖響應(yīng)指標: