搜索網絡分析儀時域功能簡析
2017-08-11 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
本文所述時域測量功能,是指被測參數是時間的函數:橫軸是時間軸,對應長度和距離;縱軸是幅度或S參數。并且可以根據上述時域測量功能得到的時域響應傳輸函數,根據需求繪制眼圖。
通常,網絡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。
【應用領域】
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電纜和傳輸線的故障診斷和定位
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介質不均勻點的診斷
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阻抗變化分析
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電磁波傳輸多徑,反射波分離
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材料測試
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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
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PCB測試
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天線測試
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校準優化
【時頻域常用算法】
簡述網絡分析儀時域分析過程:在頻域掃描測量,得到頻率響應曲線;對復頻域響應曲線進行逆Z變換,得到時域測試結果和曲線。
例如,當頻域全頻段S11=1(0dB,全反射)時,全1數組的IFFT時域是沖擊響應,體現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),網絡分析儀能選擇顯示時間或長度。
【加窗和門控功能】
網絡分析儀逆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。
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矩形窗,相對脈寬1:1,最高旁瓣-13dB;
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Hann窗,相對脈寬1.6:1,最高旁瓣-32dB;
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Hamming窗,相對脈寬1.4:1,最高旁瓣-43dB;
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Bohman窗,相對脈寬1.9:1,最高旁瓣-46dB;
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另有自定義旁瓣抑制窗。
門控功能,施加在時域響應曲線,設置時間門,可以把時間門內(或時間門外)的時域響應值置為0,再轉換為頻域(Z變換),目的是定位測量S參數,例如用來去除多徑反射信號。
【帶寬模式選擇】
網絡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或低通階躍響應,脈沖響應常用來傳輸線和接頭壞點測試;階躍響應常用來阻抗測試。
低通模式需要虛擬補齊0頻和負頻率頻響值,在-SPAN~+SPAN范圍內時域變換。
低通設置有三種頻率設置選擇:
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Stop Frequency and number of points
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保持終止頻率和點數,提高起始頻率
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Frequency gap andnumber of points
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保持頻率間隔和點數,降低終止頻率
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Stop Frequency and approximate frequency gap
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保持終止頻率,增大點數
低通直流DC設置
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電纜末端阻抗匹配,Vdc=0
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電纜末端開路,Vdc=1
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電纜末端短路,Vdc=-1
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“Extrapolate”和“ContinuousExtrapolation”,通過測試曲線自動外推計算
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【時域常用指標】
?使用網絡分析儀時域功能的工程師經常困惑時域指標問題,通常在網絡分析儀指標手冊上查不到,而是由頻域響應計算得來,取決于網絡分析儀頻域指標,帶寬(SPAN)、頻點間隔(STEP)、點數(PNTS)和窗型。
||時間分辨率||
這個參數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,對應測試電長度最大范圍,1/STEP;
||脈寬||
脈沖響應主瓣過零點之間:1/SPAN(低通),2/SPAN(帶通);
【總結和舉例】
利用網絡分析儀能夠分析被測件的時域響應:通過將網絡分析儀測得的復頻域響應S參數進行逆Z變換,得到時域響應;其指標由頻域指標換算。
例如,頻率上限為8.5GHz的網絡分析儀時域脈沖響應指標:
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?矩形窗時間分辨率(-3dB脈寬):0.45/(8.5E9)=53ps
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矩形窗過零點脈寬:1/(8.5E9)=118ps
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要求有各種窗型的選擇,相對脈寬系數見上文
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