网络分析仪时域功能简析

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）;【总结和举例】利用网络分析仪能够分析被测件的时域响应：通过将网络分析仪测得的复频域响应S参数进行逆Z变换，得到时域响应；其指标由频域指标换算。例如，频率上限为8.5GHz的网络分析仪时域脉冲响应指标：矩形窗时间分辨率(-3dB脉宽)：0.45/(8.5E9)=53ps矩形窗过零点脉宽：1/(8.5E9)=118ps要求有各种窗型的选择，相对脉宽系数见上文