(a) 啟用門控前的時域響應(yīng)

(b) 啟用門控前的頻率響應(yīng)

(c) 啟用門控后的頻率響應(yīng)

圖4-6 時域門控功能效果

2、 高速數(shù)字信號傳輸性能分析

利用TDR的時域傳輸測量功能可對數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)性能進(jìn)行測試與分析，同樣是TDR的重要應(yīng)用場景。在高速數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)測試領(lǐng)域，基于VNA的TDR方案通過傳輸S參數(shù)測量更容易在高頻段實現(xiàn)此功能。

在進(jìn)行實際測量之前，同樣需要對VNA進(jìn)行校準(zhǔn)，根據(jù)傳輸系統(tǒng)輸入阻抗、輸出阻抗調(diào)整VNA測試端口阻抗。如有必要使用夾具實現(xiàn)DUT連接，應(yīng)當(dāng)對每個測試端口執(zhí)行夾具去嵌入。如需分析傳輸系統(tǒng)物理長度，可配置傳輸系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)介電常數(shù)或傳播常數(shù)。

為獲得最高的測量精度，使用標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件對VNA測試端口進(jìn)行SOLT或SOLR校準(zhǔn)(全二端口校準(zhǔn))。

圖4-7 使用VNA-TDR進(jìn)行信號傳輸性能測試

為分析數(shù)字信號傳輸性能，采用低通階躍模式進(jìn)行測試；將時域響應(yīng)以電壓或傳輸系數(shù)格式顯示，跡線顯示達(dá)到接收測試端口(夾具靠近DUT的端口)的時域信號。利用光標(biāo)可讀出信號傳輸延時及傳輸系統(tǒng)的物理長度(若介質(zhì)介電常數(shù)或傳播常數(shù)被正確地配置)。

分析高速數(shù)字信號傳輸性能時，信號傳輸畸變是重要的測試內(nèi)容。在基于VNA的TDR方案中，通過調(diào)整時域變換時應(yīng)用的窗函數(shù)參數(shù)可模擬DUT對不同上升時間階躍激勵的響應(yīng)，以實現(xiàn)對DUT在實際工作條件下性能的測試。

為探究DUT傳輸性能導(dǎo)致的信號畸變，可使用游標(biāo)搜索中的上升時間搜索功能獲取傳輸端接收到的時域信號上升時間，結(jié)合激勵信號上升時間對信號畸變程度進(jìn)行初步估計，并預(yù)估DUT對傳輸信號抖動(jitter)最高容限以及特定碼率下碼間串?dāng)_的嚴(yán)重程度。

下圖為使用基于VNA的TDR功能對某傳輸線的測試結(jié)果，激勵階躍信號上升時間為120ps。從測試結(jié)果可觀察到由于傳輸系統(tǒng)的高頻衰減較大，傳輸信號的上升時間明顯變長；當(dāng)傳輸數(shù)字信號比特率高于傳輸信號上升時間的倒數(shù)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的碼間串?dāng)_問題。此外，在時域測量結(jié)果中還能觀察到明顯的上升沿畸變現(xiàn)象，可用于初步估計信號傳輸質(zhì)量。

(a) 時域測量結(jié)果

(b) 頻域測量結(jié)果

圖4-8 VNA-TDR傳輸測量結(jié)果

若測試所得的傳輸系統(tǒng)性能不能達(dá)到設(shè)計要求，為減少設(shè)計與測試成本，通?？紤]在不重新進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的前提下，對原系統(tǒng)輸入或輸出端級聯(lián)一個補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以改善其傳輸效果。對于高速數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)而言，傳輸信號發(fā)生畸變的主要原因在于信號高頻分量的衰減強(qiáng)于低頻分量；在此情形下，對高頻分量進(jìn)行增益補(bǔ)償是在頻域上改善其性能的常用方法。在輸入端，可采用預(yù)加重技術(shù)預(yù)先放大輸入數(shù)字信號高頻分量；在輸出端，可級聯(lián)一個高通濾波器實現(xiàn)信號各頻率分量的增益均衡。

基于VNA的TDR方案很容易實現(xiàn)預(yù)加重與增益均衡濾波這樣的頻域補(bǔ)償仿真，只需給出主要技術(shù)參數(shù)即可通過仿真分析不同補(bǔ)償策略下的系統(tǒng)修正效果。