网络分析仪时域功能简析网络分析仪时域分析步骤

文章插图
本文所述时域测量功能，是指被测参数是时间的函数：横轴是时间轴，对应长度和距离；纵轴是幅度或S参数。并且可以根据上述时域测量功能得到的时域响应传输函数，根据需求绘制眼图。
通常，网络分析仪的时域功能的指标无法在指标手册获取，而是通过计算得到。本文简单描述这些算法，得出指标，从而判定其是否满足测试要求。
【应用领域】

电缆和传输线的故障诊断和定位
介质不均匀点的诊断
阻抗变化分析
电磁波传输多径，反射波分离
材料测试
被测传输路径中，通过时间门，选择某段长度和位置进行测试
PCB测试
天线测试
校准优化

【时频域常用算法】
简述网络分析仪时域分析过程：在频域扫描测量，得到频率响应曲线；对复频域响应曲线进行逆Z变换，得到时域测试结果和曲线。
例如，当频域全频段S11=1（0dB，全反射）时，全1数组的IFFT时域是冲击响应，体现t0时刻脉冲；如果延长1端口电长度（单端连接延长电缆），则开路反射点正向移动到t1，电缆电长度L=3*10^8*(t1-t0)，网络分析仪能选择显示时间或长度。
【加窗和门控功能】
网络分析仪逆Z变换时，常采用加窗功能，窗的作用可以提高时域分辨率，矩形窗（无窗）主瓣最窄，适用相邻距离较近并且幅度接近的两个脉冲；其它窗型，抑制旁瓣，适用相隔距离较远并且幅度相差很大的两个脉冲。

矩形窗，相对脉宽1:1，最高旁瓣-13dB;
Hann窗，相对脉宽1.6:1，最高旁瓣-32dB;
Hamming窗，相对脉宽1.4:1，最高旁瓣-43dB;
Bohman窗，相对脉宽1.9:1，最高旁瓣-46dB;
另有自定义旁瓣抑制窗。

门控功能，施加在时域响应曲线，设置时间门，可以把时间门内（或时间门外）的时域响应值置为0，再转换为频域（Z变换），目的是定位测量S参数，例如用来去除多径反射信号。

【带宽模式选择】
网络分析仪时域变换模式通常采用逆Z变换，带宽方式可选低通模式或带通模式。低通模式一般用来进行宽带DUT测试，如电缆和接插件测试；带通模式通常用于窄带或高通滤波DUT 。
低通模式可选择低通脉冲响应或低通阶跃响应，脉冲响应常用来传输线和接头坏点测试；阶跃响应常用来阻抗测试。
低通模式需要虚拟补齐0频和负频率频响值，在-SPAN~+SPAN范围内时域变换。
低通设置有三种频率设置选择：

Stop Frequency and number of points

保持终止频率和点数，提高起始频率

Frequency gap andnumber of points

保持频率间隔和点数，降低终止频率

Stop Frequency and approximate frequency gap

保持终止频率，增大点数

低通直流DC设置

电缆末端阻抗匹配，Vdc=0
电缆末端开路，Vdc=1
电缆末端短路，Vdc=-1
“Extrapolate”和“ContinuousExtrapolation”，通过测试曲线自动外推计算

【时域常用指标】
使用网络分析仪时域功能的工程师经常困惑时域指标问题，通常在网络分析仪指标手册上查不到，而是由频域响应计算得来，取决于网络分析仪频域指标，带宽（SPAN）、频点间隔（STEP）、点数（PNTS）和窗型。
||时间分辨率||
这个参数是最常用的时域指标，0.45/SPAN~1/SPAN;
||无模糊距离||
逆Z变换的周期，对应测试电长度最大范围，1/STEP;
||脉宽||
脉冲响应主瓣过零点之间：1/SPAN（低通），2/SPAN（带通）;

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