原创 使用网络分析仪进行时域分析--中文指南

使用网络分析仪进行时域分析

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应用指南

目录

概述…………………………………………………………………3

关于惯用术语的解释……………………………………………..3

时域反射测量技术（TDR）和时域分析的历史………………….3

时域和网络分析仪………………………………………………..5

故障定位…………………………………………………………..5

识别连接器中的阻抗变化………………………………………..5

利用选通功能来消除不需要的不连续性的影响………………..5

简化滤波器调谐…………………………………………………..6

时域的理论问题…………………………………………………..6

离散取样的影响……………………………………………………6

截断频率的影响…………………………………………………..7

使用窗口功能以减小截断的影响………………………………..8

定标和再归一化…………………………………………………..8

使用矢量网络分析仪的时域模式………………………………..9

时域低通模式……………………………………………………..10

对低通模式反射进行分析………………………………………..11

时域带通模式……………………………………………………..12

带通反射响应……………………………………………………..12

传输响应（低通和带通） ……………………………………….13

对模式的小结……………………………………………………..14

窗函数的应用………………………………………………………15

选通………………………………………………………………..16

矢量网络分析仪的选通操作……………………………………..18

对第一个不连续性进行选通……………………………………..20

对第二个不连续性进行选通……………………………………..21

网络内部的遮蔽现象……………………………………………..22

传输线阻抗变化的遮蔽现象……………………………………..22

离散不连续性的遮蔽现象…………………………………………23

多重不连续性的遮蔽现象………………………………………..23

传输线损耗的遮蔽现象…………………………………………..24

测量范围…………………………………………………………..25

测量范围计算举例………………………………………………..25

识别假象响应……………………………………………………..26

对测试范围的小结………………………………………………..26

分辨率……………………………………………………………..27

响应分辨率………………………………………………………..27

确定幅度相等的响应的响应分辨率（或50% 冲击宽度） …….27

频率跨度对响应分辨率的影响………………………………..28

窗操作对响应分辨率的影响…………………………………..29

变换模式对响应分辨率的影响………………………………..31

范围分辨率……………………………………………………..31

结论……………………………………………………………..32

附录A：使用ENA进行传输响应测量…………………………..33

附录B：使用PNA进行反射响应测量…………………………..38

概述

在测量一条传输线上各处的阻抗值以及在时间域或距离域中对被测器件（DUT－Device Under Test）中所存在的问题，例如器件特性的不连续性进行检查时，矢量网络分析仪的时域测试功能是非常有用的。时域测试结果的显示形式更为直观，直接就可以看到被测器件的特性；在测量传输线系统的宽带响应特性方面，与其它测试技术相比，时域测试技术通过把被测器件特性的不连续性显示为时间或距离的函数而能给出更富有含义的信息。这份资料主要讲述讨论如何使用矢量网络分析仪（VNA）进行时域测试分析，希望让具有频域测试知识背景的工程师们能深入了解怎样从频域测试数据（S 参数）得到时域测试结果，以及怎样将时域测试结果应用到对射频（RF）系统中常见问题的分析上。除了这份资料外，安捷伦科技还发表了其它一些相关的文章，详细讲述了如何正确地利用时域测试的结果－使用时域反射计（示波器）或矢量网络分析仪（VNA）测试得到的数据。详见本文末所列参考文献部分。

关于惯用术语的解释

时域一词在不同的应用环境中可能指不同的事情，在这份应用指南中我们对惯用术语的解释如下：

时域：指在时间范畴内进行的分析或时域测试结果的显示，这种分析和测试结果显示在二维图形（X－Y曲线）上，X轴要么表示的是距离（电长度）或要么表示的是时间；Y轴表示的则是幅度信息（通常为阻抗或电压）。时域反射测量技术（TDR）：指利用快速阶跃信号发生器和接收机来进

行传输或反射的测量方法。TDR是对具有这种测试能力的示波器的通称。请注意，安装了适当的软件之后，用TDR方法测量（时域内的测量）也可以得到S 参数（频域内的参数），（见图1）。

矢量网络分析仪（VNA）：指用矢量网络分析仪（VNA）进行比值测量的方法，这种方法是用一个反射信号接收机或传输信号接收机对扫频连续波（CW）激励源进行跟踪，测试结果通常显示为S 参数（反射信号或传输信号与激励信号之比）。这份资料主要讲述如何把用矢量网络分析仪测到的S 参变换成时域测试结果。

时域反射测量技术（TDR）和时域分析的历史

时域反射测量技术（TDR）是在20世纪60 年代初引入的，采用与雷达相同的工作原理－把一个冲击信号送入一条被测电缆（或其它可能不是良好导体的被测器件或设备），当该冲击信号到达电缆末端或电缆上的某个故障点时，一部分或全部冲击信号便会被返射回测试仪表。TDR测量方法就是把一个冲击或阶跃激励信号发送到被测设备，然后观察信号在时域内的响应。测试时，使用一台阶跃信号发生器和一台宽带示波器，把阶跃信号发生器产生的上升沿速度极快的激励信号送进被测传输线，然后用宽带示波器观察传输线上某处入射电压波形和反射电压波形，通过测量入射电压与反射电压之比，便能计算出传输线上这个阻抗不连续点处的阻抗值，而这个阻抗不连续点的位置则可以作为时间的函数根据信号沿着传输线传播的速度计算出来。阻抗不连续性的性质（电容性的或电感性的）可以根据其信号的响应特征加以识别。

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