时域反射测试的时域响应结果常常与 TDR 的测量结果进行比较。同 TDR 一样,分析仪测量反射大小随时间 (或距离) 的变化。该模式不仅能够进行故障定位,而且还能确定被测器件内部存在的阻抗类型。与 TDR 不同,分析仪的时域功能支持您选择测量所需的频率范围。使用矢量网络分析仪的这种工作模式时,最困难的地方是在仪表上选择适当的频率设置。
使用低通工作模式时,被测频率必须与从频域中最开始的几个数据点外推得到的直流项呈谐波相关的关系,余下的数据则由原始测量响应结果的镜像计算中得出。由于变换后的数据包括直流项,故时域激励可能是冲激响应或阶跃响应。此外,由于数据是相对于直流项呈镜像,我们发现在时域中所能得到的分辨率提高了一倍,这是因为与带通模式相比有更宽的有效测量跨度。
低通响应的真正优势在于它既能给出不连续性所在位置的信息,又提供了不连续性的阻抗类型信息。短路电路的低通响应是阶跃信号或冲激信号的全反射 — –180° 异相,这表示反射系数为 -1.00,如图a 所示。开路电路的响应也是阶跃信号或冲激信号的全反射,但是它是同相的,反射系数为 +1.00,如图b 所示。

图. 短路电路 (a) 和开路电路 (b) 的低通响应。
在给低通测量模式选择频率范围时,可以按所推荐的设置步骤只输入 STOP (终止) 频率和 NUMBER OF POINTS (测试点数),然后在进行校准之前按下 SET FREQ (LOW PASS) [设置频率 (低通)],这便自动设置所有频率。如果 STOP (终止) 频率变为一个与规定的频率明显不同的值,那么应该是初始值的设定比低通频率测量所要求的最小频率范围还要低。在发生这种情况时,应减少测试点数并重新执行操作步骤。
利用低通模式测量短路电路和开路电路
所用设备是 PNA,一个开路标准件、一个短路标准件和有适当连接器类型的校准套件。
把 PNA 复位。
选择测量参数,按键/菜单操作顺序如下:
单击 Channel (通道) > Start/Stop (起始/终止)
给 Stop Frequency (终止频率) 输入 3 GHz,单击 OK
单击 Sweep (扫描) > Number of Points (测试点数) > 401
单击 Trace (轨迹) > Transform (变换) > more (更多) (在变换菜单工具条上)
单击 Set Freq. (频率设置) Low Pass (低通)
注: 您将看到说明频率限制已改变的消息。这是正常的情况, 因为对于低通模式, 频率必须呈谐波相关的关系。当这个按钮被单击时, 仪器重调频率范围, 确保频率呈谐波相关。
在端口 1 上进行 S11 单端口误差校正 (参考分析仪的校准步骤文档)。
在校准完成并已经开启的情况下,将开路标准件接到 PNA 的端口 1,
单击 More (在变换菜单工具条上) > 在 Transform Mode (变换模式,在变换对话框内) 项下,选择 Low Pass Impulse (低通冲激) ,然后在 Transform (变换) 旁边的框内打勾 。

图 . Transform (变换) 对话框的详细情况。
输入变换的 Start Time (起始时间): –2.5 ns
输入变换的 Stop Time (终止时间): 2.5 ns
单击 OK
为了获得更好的测量轨迹图像,
单击 Trace (轨迹) > Format (格式) > Real (真实) > OK
单击 Scale (显示比例和位置调整) > Scale (定标),
设置适当的显示比例并位置调整 > OK

图. 开路标准件的冲激响应。
然后用短路标准件代替开路标准件,执行同样的操作,观察测量结果。

图. 短路标准件的冲激响应。
低通冲激响应是一个尖峰,对于 R > Z0,尖峰往正方向,而对于 R < Z0,尖峰往负方向。响应的幅度等于反射系数。
测量短路标准件的低通阶跃响应,
单击 More (在变换菜单工具条上) > Low Pass Step (低通阶跃) > OK

图. 短路的低通阶跃响应。

图. 开路的低通阶跃响应。
电阻性阻抗的低通阶跃响应对 R > Z0 是正电平阶跃,对 R < Z0 则是负电平移动。响应的幅度等于反射系数。
观察窗口对阶跃响应的影响。
单击 More (在变换菜单工具条上)> (在类型字段内) 从下拉菜单中选择 Window (窗口)。
将滑动条从 Minimum (最小) 移到 Maximum (最大),观察上升时间和纹波的变化 。

图. 变换的细节: 窗口对话框。

图. 开路标准件: 窗 (最小或最大) 对阶跃响应的影响。

图. 短路标准件: 窗 (最小或最大) 对阶跃响应的影响。
为了解如何确定距离,给开路标准件增加一段空气线。注意观察在增添了空气线之后,图 44 中出现的峰值位置将如何移动 (与图 37 相比较)。利用游标读出距离的值。

图 . 增添空气线使峰值移向不同的位置, 因为不连续性这时离得更远。
下面观察改变窗口对测量的影响:
单击 More (在变换菜单工具条上) > (在类型字段内) 从下拉菜单中选择 Window (窗口)。
将滑动条从 Minimum (最小) 移到 Maximum (最大),观察上升时间和纹波的变化。

图 . 开窗口 (最小或最大) 对与空气线相连的开路标准件的影响。
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