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使用网络分析仪测试非标称50Ω线缆的教程

电子设计 来源:电子设计 作者:电子设计 2020-10-30 04:48 次阅读

本应用测试针对非标称 50Ω的线缆,包括同轴、双绞线、差分高速数据线的测试,包括阻抗参数、S 参数(插损、驻波、Smith 图等等),也可以绘制眼图。

根据电缆的性能,如频率范围、长度、是否差分,设置时域门控,可以按照线缆连接的位置,门控选通,获得实际物理线缆的各项参数结果。门控选通测试结果对应被测线缆,不含接头和夹具以及其它测试线缆。

必要性和难点:

由于被测线缆不是 50Ω标准同轴线缆,可能是高速数据线、差分线等。用网络分析仪测试时,测试端口是标准 50Ω同轴线缆,因此在连接被测电缆时要求使用转接头或夹具,而这些接头和夹具的 S 参数未知,需要去除其影响,才能获得被测线缆的实际参数。

目前常用的方法是去嵌入或夹具移除法,这些方法要求精确设计的夹具和微带校准件,校准后移除夹具的 S 参数。其难点在于夹具及其校准件的制作,通常校准件的参数是理论设计值,跟实际值有一定差距,并且校准和得到的夹具自身 S 参数,可能造成实测数据曲线的波动,甚至错误。

本方法采用通用校准方法,通过时域选通功能,定位到被测电缆,实测数据自动排除接头和夹具的影响。

测试原理:

时域分析是矢量网络分析仪的一个功能选项,时域分析中被测量是时间的函数。对于均匀介质中的传输,时间轴等效于距离轴。理论上,任意被测量例如阻抗 Z、导纳 Y 或 S 参数都可以用脉冲响应或阶跃响应在时域来表征。

矢量网络分析仪通过频域分析参数的数据结果,通过 FFT 反变换及滤波和加窗,得到时域测试参数,横轴为时间轴,分析脉冲响应或阶跃响应。对于均匀介质中的传输,时间轴等效于距离轴。快速傅里叶(FFT)正反变换是矢量网络分析仪实现时域分析的基础。用矢量网络分析仪时域分析时,需要根据被测件电长度 L 界定模糊距离,从而定义频率间隔Δf;需要根据需求定义电长度分辨率(时间间隔分辨率),从而定义频率宽度 SPAN。最大无模糊距离时间(长度)分辨率注意,单端(S11)测试距离和时间,信号往返,是双端单向传输(S21)的 2 倍。如果被测线缆的电长度小于最大无模糊距离的 2 倍时,连接线缆单端(S11)测试的末端要连接匹配负载,否则末端开路或短路会在测试范围内产生模糊信号。

使用“时间门”选择脉冲响应中的特定部分而抑制其余部分。时间门在时域分析状态进行选取和配置。时间门选取的时间片段对应测试通道内的某一段位置,在时域分析模式选取时间门,对应电缆连接监控位置点,打开时间门后,切换到频域进行监测。

测试方法:

DUT 为线缆,可以是 10Ω~1kΩ内任意阻抗;被测电缆焊接 50Ω同轴接头,如 SMA、N;如果 DUT 为差分电缆,每个电缆对焊接两对 50Ω同轴接头,每对接头外壳导体互联,并连接 DUT 屏蔽层。测试之前校准。测试窗口分两个 Channel:

Ch1 线缆插入损耗: S21 测试,采用带通冲击响应,在第一峰值处门控选通,至少包含一对时域副瓣;

Ch2 线缆阻抗: Z11 测试,采用低通阶跃响应,门控选通,包含 DUT 长度 50%~80%。

审核编辑 黄昊宇

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