本應用測試針對非標稱50Ω的線纜,包括同軸、雙絞線、差分高速數(shù)據(jù)線的測試,包括阻抗參數(shù)、S參數(shù)(插損、駐波、Smith圖等等),也可以繪制眼圖。
根據(jù)電纜的性能,如頻率范圍、長度、是否差分,設(shè)置時域門控,可以按照線纜連接的位置,門控選通,獲得實際物理線纜的各項參數(shù)結(jié)果。門控選通測試結(jié)果對應被測線纜,不含接頭和夾具以及其它測試線纜。
必要性和難點
由于被測線纜不是50Ω標準同軸線纜,可能是高速數(shù)據(jù)線、差分線等。
用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試時,測試端口是標準50Ω同軸線纜,因此在連接被測電纜時要求使用轉(zhuǎn)接頭或夾具,而這些接頭和夾具的S參數(shù)未知,需要去除其影響,才能獲得被測線纜的實際參數(shù)。
目前常用的方法是去嵌入或夾具移除法,這些方法要求精確設(shè)計的夾具和微帶校準件,校準后移除夾具的S參數(shù)。其難點在于夾具及其校準件的制作,通常校準件的參數(shù)是理論設(shè)計值,跟實際值有一定差距,并且校準和得到的夾具自身S參數(shù),可能造成實測數(shù)據(jù)曲線的波動,甚至錯誤。
本方法采用通用校準方法,通過時域選通功能,定位到被測電纜,實測數(shù)據(jù)自動排除接頭和夾具的影響。
測試原理
時域分析是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的一個功能選項,時域分析中被測量是時間的函數(shù)。對于均勻介質(zhì)中的傳輸,時間軸等效于距離軸。理論上,任意被測量例如阻抗Z、導納Y 或S 參數(shù)都可以用脈沖響應或階躍響應在時域來表征。
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀通過頻域分析參數(shù)的數(shù)據(jù)結(jié)果,通過FFT反變換及濾波和加窗,得到時域測試參數(shù),橫軸為時間軸,分析脈沖響應或階躍響應。對于均勻介質(zhì)中的傳輸,時間軸等效于距離軸。
快速傅里葉(FFT)正反變換是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀實現(xiàn)時域分析的基礎(chǔ)。用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀時域分析時,需要根據(jù)被測件電長度L界定模糊距離,從而定義頻率間隔Δf;需要根據(jù)需求定義電長度分辨率(時間間隔分辨率),從而定義頻率寬度SPAN。
最大無模糊距離
時間(長度)分辨率
注意,單端(S11)測試距離和時間,信號往返,是雙端單向傳輸(S21)的2倍。如果被測線纜的電長度小于最大無模糊距離的2倍時,連接線纜單端(S11)測試的末端要連接匹配負載,否則末端開路或短路會在測試范圍內(nèi)產(chǎn)生模糊信號。
使用“時間門”選擇脈沖響應中的特定部分而抑制其余部分。時間門在時域分析狀態(tài)進行選取和配置。時間門選取的時間片段對應測試通道內(nèi)的某一段位置,在時域分析模式選取時間門,對應電纜連接監(jiān)控位置點,打開時間門后,切換到頻域進行監(jiān)測。
測試方法:
DUT為線纜,可以是10Ω~1kΩ內(nèi)任意阻抗;
被測電纜焊接50Ω同軸接頭,如SMA、N;
如果DUT為差分電纜,每個電纜對焊接兩對50Ω同軸接頭,每對接頭外殼導體互聯(lián),并連接DUT屏蔽層。
測試之前校準。
測試窗口分兩個Channel:
Ch1線纜插入損耗: S21測試,采用帶通沖擊響應,在第一峰值處門控選通,至少包含一對時域副瓣;
Ch2線纜阻抗: Z11測試,采用低通階躍響應,門控選通,包含DUT長度50%~80%。
測試驗證:
DUT: 75Ω同軸,頻率范圍3GHz,長度914mm
S21插損初始測試結(jié)果: