对于电缆测试的时域方法讲述.pptx

对于电缆测试的时域方法 概述 E5071C 选件 010 提供了时域功能，该功能用于将在频域中可以用通用网络分析仪测量的波形从数学上变换为时域中的波形。 左图示出了使用同一电缆时在频域和时域中的波形。频域中的波形呈现由于失配而引起的波动，但很难判断这些失配的位置。相反依据时域中的波形，则可以确定失配的位置和大小。 时域反射测量技术 (TDR) 和时域分析的历史 采用与雷达相同的工作原理 — 把一个冲激信号送入一条被测电缆 (或其他可能不是良好导体的被测器件或设备)，当该冲激信号到达电缆末端或电缆上的某个故障点时，一部分或全部冲激信号便会被返射回测试仪表。TDR 测量方法就是把一个冲激或阶跃激励信号发送到被测器件，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函数根据信号沿着传输线传播的速度计算出来。 架构图 使用矢量网络分析仪的时域模式 矢量网络分析仪测量器件的频率响应，并用数学方法把测得的数据进行时域变换，以便将频域信息变换到时域，用时间作为横轴显示测量结果。矢量网络分析仪采用线性调频－Z 快速傅立叶变换技术进行这一数学计算 图 6a 和 6b 说明了同一条电缆的频域和时域反射响应，频域反射测量 (图 6a) 是在整个被测频率范围内由电缆中存在的不连续性反射的所有信号的组合。估计那些失配的位置是困难的。然而，时域测量 (图 6b) 显示了每个不连续性的影响随着时间 (或距离) 的变化，并轻松地确定失配的位置和大小。 使用矢量网络分析仪的时域模式 矢量网络分析仪测量器件的频率响应，并用数学方法把测得的数据进行时域变换，以便将频域信息变换到时域，用时间作为横轴显示测量结果。矢量网络分析仪采用线性调频－Z 快速傅立叶变换技术进行这一数学计算. 在传输模式下，网络分析仪测量二端口器件的传输函数随频率的变化。逆变换将传输函数变换成二端口器件的冲激响应。阶跃响应和冲激响应的结果可以通过把输入的阶跃信号或冲激信号与冲激响应相卷积计算出来。 所得到的测量结果是几乎实时显示的被测试器件完全经过校正的时域反射或传输响应。这时，响应值 (纵轴所表示的测试结果) 分别在时间或距离上间隔显示，这样就超越了简单的频率特征范围，对被测器件的特性作更深入的分析 脉冲信号和阶跃信号 使用 E5071C，可以模拟 DUT 对两类信号（脉冲信号和阶跃信号）的响应。脉冲信号是一种脉冲形状信号，其中电压从 0 上升到某个值，然后再返回到 0。脉冲宽度取决于频率扫描范围。阶跃信号是电压从 0 上升到某个值的信号。上升时间取决于频率扫描范围内的最大频率。 脉冲信号和阶跃信号响应 阻抗发生变化时候的响应情况，由于发生遮蔽效应，所以后一次响应要比第一次幅值低 传输响应 (低通和带通) 在时域传输测量结果的显示中，横轴以时间单位显示。进行直通连接校准的响应结果是一个在 t = 0 秒处高度为 1 的冲激，表明冲激是在零时间、无损耗地通过。当插入器时，时间轴指示的是被测器件的传播时延或电长度。需要注意的是，在时域传输测量结果中，矢量网络分析仪屏幕上 x 轴显示的值是实际电长度，而不是像反射测量中的双向传播时间。游标读出的仍然是以时间和距离为单位的电长度。为了得到实际物理长度，需要给矢量网络分析仪输入速度换算系数 窗函数的应用 由于测量系统的带宽有限，故在频域测量的起始和终止频率处存在很陡峭的突变。正是这种频带限制 (或数据截断) 引起了时域响应中的过冲和振铃，在没有应用窗函数的冲激激励中这些过冲或振铃表现为 sin(x)/x 的形状。这种非理想冲激产生了两个限制时域响应有效性的效果。 窗函数对于电路时域的影响 选通 选通可以让您有选择地去除或加入时域响应。其他的时域响应数据然后再变换回频域，这时的频域数据已经去除了 应该被选通掉 的响应。选通操作会改善响应的质量， 因为经过选通的频率响应与器件真实的频率响应更接近 测量范围 在时域中，测量范围定义为在未遇到反复的响应时，可以进行测量的一段时间。这种反复的响应被称为混叠。响应反复会有规律地在一定的时间间隔上发生。在任何测量中，只要增加测量的时间跨度，都会观察到混叠响应。 混叠的产生是因为频域数据的采集是在离散频率点而不是在连续频率上进行的。采样功能的结果是每个时域响应都以1/Δf 秒重复 (根据数学理论，冲激和采样功能的傅立叶逆变换卷积就产生了每 1/Δf 秒的重复)。这个时间段决定了测量范围，它等于响应重复之间的时间间隔。 测量范围计算实例 测量范围 (米