S参数定义,矢量网络分析仪基本知识和S参数测量

1、S参数定义、矢量网络分析仪基础知识及S参数测量§1 基本知识1.1 射频网络这里所指的网络是指一个盒子，不管大小如何，中间装的什么， 我们并不一定知道，它只要是对 外接有一个同轴连接器，我们就称其为单端口网络，它上面 若装有两个同轴连接器则称为两端口网络。注意：这儿的网络与计算机网络并不是一回事，计算机网络是比较复杂的多端（口）网络，这儿主要是指各种各样简单的射频器件（射频网络），而不是互连成网的网络。1 .单端口网络习惯上又叫负载 Zl。因为只有一个口，总是接在最后又称终端负载。最常见的有负载、短路器等，复杂一点的有滑动负载、滑动短路器等。? 单端口网络的电参数通常用阻抗或导纳表示

2、，在射频范畴用反射系数r （回损、驻波比、S11）更方便些。2 .两端口网络最常见、最简单的两端口网络就是一根两端装有连接器的射频电缆。? 匹配特性两端口网络一端接精密负载（标阻）后，在另一端测得的反射系数，可用来表征匹配特性。? 传输系数与插损对于一个两端口网络除匹配特性（反射系数）外，还有一个传输特性，即经过网络与不经过网络的电压之比叫作传输系数ToT 二匕=口 / 中"（1.1）匕 1插损（IL） = 20Log T dB , 一般为负值，但有时也不记负号，即相移。?两端口的四个散射参量测量两端口网络的电参数，一般用上述的插损与回损已足，但对考究的场合会用到散射参量。两端口网络

3、的散射参量有4个，即Sii、S21、S12、S22。S参数的基本定义：S11:端口 2匹配时，端口 1的反射系数r及输入驻波，描述器件输入端的匹配情况，S11=a2/a1;也可用输入回波损耗 RL=-2Olg（ p）（能量方面的反应）表示。S22 :端口 1匹配时，端口 2输出驻波，描述器件输出端的匹配情况，S22=b2/b1 。S21：增益或插损，描述信号经过器件后被放大的倍数或者衰减量。S21=b1/a1.对于无源网络即传输系数T或插损，对放大器即增益。S12：反向隔离度，描述器件输出端的信号对输入端的影响，S12=a2/b2 。特点：1、对于互易网络有 S12 = S212、对于对称网络

4、有 S11 = S223、对于无耗网络，有 S11*S11+S21*S21=1,即网络不消耗任何能量，从端口 1输入的能量不是被反射回端口1就是传输到端口 2上4、在高速电路设计中用到的微带线或带状线，都有参考平面，为不对称结构（但平行双导线就是对称结构），所以S11不等于S22,但满足互易条件，总是有 S12 = S21。假设Portl为信号输入端口，Port2为信号输出端口，则我们关心的S参数有两个：S11和S21 , S11表示回波损耗，也就是有多少能量被反射回源端（ Portl ） 了，这个值越 小越好，一般建议S11<0.1 ,即20dB , S21表示插入损耗，也就是有多少能

5、量被传输到 目的端（Port2 ） 了，这个值越大越好，理想值是1 ,即0dB ,越大传输的效率越高，一般建议 S21>0.7 ,即一3dB。如果网络是无耗的，那么只要Portl上的反射很小，就可以满足S21>0.7的要求，但通常的传输线是有耗的，尤其在 GHz以上，损耗很显著，即使在 Portl上没有反射，经过 长距离的传输线后，S21的值就会变得很小，表示能量在传输过程中还没到达目的地，就已经消耗在路上了。中高档矢网可以交替或同时显示经过全端口校正的四个参数，普及型矢网不具备这种能力，只有插头重新连接才能测得4个参数，而且没有作全端口校正。反射系数、回波损耗、电压驻波比回波损耗

6、（Return Loss）: 入射功率/反射功率，RL=-S11=-20lg（p）,为dB数值反射系数（I）:反射电压/入射电压，为标量1=反射波振幅/入射波振幅=（传输线特性阻 抗-负载阻抗）/（传输线特性阻抗+负载阻抗），即I=| （ZL-Zo ） / （ZL+Zo ） |的绝对值电压驻波比（Voltage Standing Wave Ration）:波腹电压/波节电压，VSWR=电压最大彳直/电压最小值=Umax/Umin= （1+反射系数模值）/（1-反射系数模值）=（1+ p）/（1- p）行波系数：K=电压最小值/电压最大值=Umin/Umax=（入射波振幅-反射波振幅）/（反射波

7、振幅+入射波振幅）反射系数、回波损耗、驻波比对照表 （RL单位是dB,实际值是负值）p= <SWR-1) ( SWR+1)RL-20lg(p)SWR= 111+p) 口反射系薮 p回波损耗RL驻波比复反射系数；r- (ZL-ZO) (ZL Z0) -p fsin 匕jsN)1.00Q.QQCO。£00j9219.ro0.80004e.oo其中；幅度p在尸1之间（。为标篦 反射系数）0.7034 05.67o.eo4.444.000.50ci .023.00反女f波相对干入射液的相角6在十宝。”-180'之0.4070233间0J010.46136定向耦§器:L

8、XOS_ 20 00122实际要习'的参数耦合度（JB）-1012 （pip：）口工。20.P21.20DCS21041.17隔离境（）=1班曰Pl P4）-wA C7”1。1 15_n C624441 13方向性 CdB） -101c（P3 P）0.0526.021.110,042796I OS隔离度相合度=方向性Q.C'330.461.060.0233981.04其中 P1为输入端口功率P3为耦合 姑口瑜出功率，叫为膈离谎口输出功率0.0140.001.020.00CO1.00基本网络基数:(-)反射参数正向反向反射系数r=snr=S22回波损耗RLRL=-20lg Sil

9、lRL=-20lg|S22|驻波比SWRSWR = (1+_S221V(11-S22_)阻抗ZZ=R+jX= zorfl + silh71-sillZ = R+JX-ZOF(1 + S22VC1 S22Y(-)借输参核正向反向传辅系数1T=S21T=SL2插入损耗LL=-20lg|S21|插入损耗又褥衰减增益GG=20lQ S21I传喻相移中tp = d'Lidl 152 LiU=d-Lld 1S12群延时tantan-dtp/dw d<p频率)1.2 传输线传输射频信号的线缆泛称传输线。常用的有两种：双线与同轴线，频率更高则会用到微带线与波导，虽然结构不同，用途各异，但其基本特

10、性都可由传输线公式所表征。特性阻抗Z0 它是一种由结构尺寸决定的电参数，对于同轴线：- 单位为0<1. 2)式中sr为相对介电系数，D为同轴线外导体内径，d为内导体外径。反射系数、返回损失、驻波比这三个参数采用了不同术语来描述匹配特性，人们希望传输线上只有入射电压，没有反射电压，这时线上各处电压一样高，只是相位不同，而实际上反射总是存在的，这就需要定义一个参数。 M中ZL为负载阻抗，Z0为同轴线的特性阻抗。反射系数r =反射电压由于反射系数永远W 1,而且在甚高频以上频段手边容易得到的校准装置为衰减器，所以有人用返回损失(回损)R.L.来描述反射系数的幅度特性，并且将负号扔掉。?牺损 R

11、.L. = 20Log | IdB(1.4)有反射时，线上电压即有起伏，驻波比（S.W.R）是使用开槽测量线最易得到的一个参数比较直观。v i4|rl驻波比a=£.w.R二二二一UA i-M(hE)f当 |T<< 1 时，P = 1 + 2 r(1.6)滓仪器三种t数皆有,可任意选用。阻抗圆图（1.3）式的分子与分母司球的4 （归TtL用极坐标画出后就成了史硒0-或简作画通常&是用来标帝度上脸斓肺, 水平轴的踏轴，上学面偏南感.下平面偏电容，右面 产格讲来&在T=1 切阻11偏高 左面（在r=l 的国外%阻值偏低.知道了负载诲图上的轨迹，就马 上可泗道负载

12、的朗臣，该押什么存S匹S人还有无 匹配浴1等毒不而足"yfjJ0。史密斯只看柳拴ff出畸屏口如A, B两个规格的天线，若只在标网上选择，肯定选 B而不要A,而在矢网上看，A比B有潜力得多，加个电容就比 B好了。这种情况是大量存在的，在全波振子对测试中就是这种情况。因此，在调试中首先要将天线阻抗调集中（在圆图上成团）。举例来看，反射网与振子高度调节就有这种情况，折合振子单边加粗也有这种情况，然后再采取措 施（如并电容，串电感，调短路片位置，改平衡器内导体等）使其匹配。而且经常不是使中频处于圆图中心，而是使整个频带处于中心某一小圆内，即牺牲一下中频性能，来 换取总带宽。阻抗圆图上适于作串

13、联运算，若要作并联运算时，就要转成导纳；在圆图上这非常容易，某一点的反对称点即其导纳。请记住当时的状态，作阻抗运算时图上即阻抗，当要找某点的导纳值时，可由该点的矢转180。即得；此时圆图所示值即全部成导纳。状态不能记错，否则出错。记住，只在一个圆图上转阻抗与导纳，千万不要再引入一个导纳圆图，那除了把你弄昏外，别无任何好处。另外还请记住一点，不管它是负载端还是源端，只要我们向里面看，它就是负载端。永远按离开负载方向为正转圆图，不要用源端作参考，否则又要把人弄昏。圆图作为输入阻抗特性的表征，用作简单的单节匹配计算是非常有用的，非常直观，把复杂的运算用简单的形象表现出来，概念清楚。但对 于多节级连的

14、场合，还是编程由计算机优化来得方便。传输线的传输参数同上面两端口网络，不再重复。1.3 有关仪器的几个术语网络分析仪能测单或两端口网络的各种参数的仪器，称网络分析仪。只能测网络各种参数的幅值特性者称为标量网络分析仪，简称标网。既能测幅值又能测相位者称为矢量网络分析仪，简称矢网，矢网能用史密斯圆图显示测试数据。 连接电缆 一根两端装有连接器的射频电缆叫连接电缆（也有称跳线的），反射特小的连接电缆称测试电缆。 反射电桥 为了测得反射系数，需要一种带有方向性（或定向性）并保持相位信息的 器件，如定向耦合器或反射电桥，本仪器采用的是反射电桥，它的输出正比于反射系数。其原理与惠司顿电桥完全相同，只不过结

15、构尺寸改小适于高频连接，并且不再想法调平衡， 而是直接取出误差电压而已。反射电桥一般只能测同轴线等单端馈线系统。 差分电桥 能测双线馈线系统的反射电桥称差分电桥。 谐杂波抑制能力一般国产扫频源的谐杂波在20dB左右，甚至杂散波只有一15dB ,进口扫频源好的也就在30dB多一些，外差式接收机对谐杂波的抑制能力皆在40dB以上，不会出现什么问题。而对于宽带检波低放的扫频仪与标网，不外接滤波器对寄生谐杂波是没有抑制能力的，有时就会出现下面几种问题：滤波器带外抑制会被测小，天线驻波会被测大，窄带天线增益会测低。 动态范围仪器设置到测插损，将一根好的短电缆的一头接到输出口，另一头接到 与屏幕显示相对应

16、的输入口上，按执行键进行校直通后，拔掉电缆后仪器显示的数值即 动态范围，应70dB 。对插损的广义理解隔离度不该通而通了的插损称隔离度或防卫度。方向图 天线对一固定信号在不同方向的插损称方向图。§2传输线的测量2.1 同轴线缆的测量测电缆回损1 .待测电缆末端接上阴负载（或阳负载加双阴），测其入端回损，应满足规定要求。假如是全频段测试的话，那一般是低端约在30 40分贝左右，随着频率增高到3GHz , 一般只能在20dB左右。假如全频段能在 30dB以上此电缆可作测试电缆，一般情况下尤其是3GHz附近是很难作到 30dB的，能作到26dB就不错了。2 .回损测试曲线呈现周期性起伏，而

17、平均值单调上升， 起伏周期满足/F=150/L ,式中L为电缆的电长度（米），/F单位为MHz ,则此电缆属常规正常现象，主要反射来自两端连接器处的反射；若低端就不好，甚至低频差高频好，或起伏数少，则电缆本身质量不好。3 .回损测试曲线中某一频点回损明显低于左右频点呈一谐振峰状，此时出现了电缆谐振现象。只要不在使用频率内可以不去管它，这是电缆制造中周期性的偏差引起的周期性反射在某一频点下叠加的结果，我们只能先避开它。这种现象在1998年我们买的SYV-50-3电缆中多次碰到，回损只有10 14dB,粗的电缆倒不常见此情况，用户只有自己保护自己，选择质量好的才买。4 .在测回损中出现超差现象时，

18、可按下面提到时域故障定位检查加以确诊，以便采取相应措施。二.测电缆插损（也称测衰减）1 .替代法在使用要求频段下，用插损档通过两个10dB衰减器用双阳校直通， 校后用电缆代替双阳接入两衰减器之间即得插损曲线，此法为最常用的方法。2 .回损法测插损在仪器经过开短路校正后，接上待测电缆，测末端开路时的回损，回损除 2即得插损，此法的优点在于不会出现插损为正的矛盾，特别适合于已架设好的长的粗馈管首尾相距较远的场合。3 .非正常情况检测电缆时最好用全频段测试， 插损由小到大应是一单调平滑曲线，并且插损在标准规定以内，小有起伏也不要紧， 那是反射叠加引起的。 但若有某一频点附近显著高于左右频点 （插损增

19、大）呈一下陷曲线状，说明此电缆有问题。多数是连接器外皮压接不良所造成，返工后重测。少数是电缆本身形成的，那么此电缆只能隔离待查，停止使用。连接器外皮显著接触不良，可用下面提到的电缆屏蔽性能检查方法加以确诊。3 .同时测插损与回损可按说明书4.7节进行双参量测量。双参量测量精度不如单参量高，若无必要，以采用单参量为宜。4 .同轴电缆电长度的测量1 .引言在射频范围内，经常采用同轴电缆对各个功能块、器件或振子单元进行连接 （即馈电）：除了要求插损小、匹配好之外，常常还对引入的相移提出要求。一般只要求相对相移，譬如同相天线阵或功率组合单位等。它们要求每根电缆一样长，而收发开关或阻抗变换场合则会提出长

20、度为入/4的要求，而U形环平衡器又会提出长度为入/2的要求，这就出现了如何测电 缆电长度的问题。在不加支持片的同轴线段中，同轴线段的机械长度（或几何长度）与电长度是一致的，在有支持片或充填介质的情况下两者是不同的，机械长度与电长度之比为波速比（也有称缩波系数，或缩短系数），一般在 0.66到1之间，电长度显得长些，而实际机械长度显得短 些。实际上要求的是电长度，矢网正好能测电长度。2 .测反射相位定电缆电长度当电缆末端开路时，在其输入端测其反射的相位是容易的，由于反射很强测试精度也较高。当然末端短路也是可行的，但不如开路时修剪长度来得方便，因此常在末端开路的情况下进行测试。i、入/4电缆的获得

21、 仪器设定在要求的使用频率下点频工作，在测回损状态下校开路与短路。 接上待测电缆（末端开路），若电缆正好为入/4时，相位读数应在180 0附近。若<180 0则说明电缆偏长，反之则偏短。 此法也适于测/4奇数倍的电缆，致于是 3 N4还是入/4 ,点频下是分不清的。ii、入/2电缆的获得 同前（即在点频测回损状态下校开路与短路）。 接上待测电缆（末端开路），若正好为入/2则测试相位值应在 00附近，若在00以上（第一象限），则电缆偏短，若在 360 0以下（第四象限），则偏长。此法也适于"2整倍数的电缆，至于是入还是入/2 ,在点频下是分不清的。iii、与参考电缆比相对长度 同

22、前（即在点频测回损状态下，校开路与短路）。 接上参考电缆（也称标准电缆），记下相位读数0。 接上待测电缆，若读数=0则说明两电缆等长，不等则相差为-。，注意仪器相位为领先值，读数越大越领先，大于 。则偏短，反之则偏长。iv、几点说明 i、ii两种，由于是在入/4与入/2特殊情况下进行的，与电缆特性阻抗无关，而第话种测试 精度与特性阻抗有关，只有相同特性阻抗的电缆比较才有意义，否则出错。 在测试中有时会搞不清是长了还是短了，可以在末端或始端加一小段电缆（如保护接头）试试，若更离开理论值说明电缆长了，若更靠近理论值则说明电缆短了。还有一种方法，是用三个频率，即f0±f,扫频测试，若高频点

23、接近理论值则电缆短了，若低频点接近理论值 则电缆长了。由于反射法电波在电缆上走了两次（一个来回），所以读数与误差皆要除以2。3.测传输相移定电缆长度在行波状态下，电缆引入的相移即其电长度，这种作法一般更符合实际使用情况，但由于要求两端皆接上高频连接器， 因此一般只适于验收， 而不适于调整。下面介绍一下比较两根电缆的相对相移。在测插损状态下，经过连接电缆与两个 10dB衰减器对接后校直通。在两个衰减器之间串入参考（标准）电缆，记下相位测试值0。换接待测电缆，若测试值亦为0则两者等长，若测试值为，-0为正则短了，反之 则长了。搞不清时，请参见上面几点说明中的第二点。4 .时域故障定位法测电缆电长度

24、同轴电缆末端开路（或短路）测出的故障位置即电缆电长度，此法可测电缆绝对电长度。 按测回损法连接，并选时域状态。 估计电缆电长度，将距离档选到合适距离，以避免模糊距离。 按菜单键取出机内扫频方案后，进行开路与短路校正。 接上待测电缆，进行测试，画面出现一峰点。 将光标移到峰点附近后按菜单键，光标在放大下闪动，再按执行键画面将展开四倍 后重画一次，并在方格下面显出dmax= X X X等数值，此值即电缆电长度。五.同轴电缆的时域故障定位检查1 .同轴电缆的三段反射同轴电缆可说是射频设备中少不了的一种连接件，短者几厘米，长者几百米，它并不是一种很起眼的东西，但对系统性能确是至关紧要的一环。对同轴线可

25、以提出多方面的要求， 现在我们只看看对它的驻波比要求。通常要求同轴电缆的驻波比w 1.1,即使在V频段这个要求也不低，在更高频段那就更难了。对于电视台发射天馈系统，其系统的驻波比就要求为1.1，那分配给馈线的指标就更不好提了。一根同轴线（电缆或馈管）从其输入端测出的驻波比是由三段反射的矢量叠加造成的。一段是远端反射，它包括了负载的反射以及电缆输出连接器处的反射。如果负载是无反射的标阻，则远端反射即指输出连接器处的反射，另一段是输入连接器（包括转接器）处的反射叫近端反射。还有中间这一段由电缆本身制造公差引起的分布反射，使用者对这段反射是无能为力的，只是把问题搞清楚而已，以便于采取相应的措施。如何

26、分清这三段反射呢？2 .时域分布反射的获得为分清一根电缆的三段反射，通常用时域反射计，它是一种能发射很窄脉冲（ns级）后看其反射波形的仪器， 虽然它很有权威性， 但确有三点不足：第一点是有死区（或盲区）对近端反射无能为力， 因为在发射脉冲宽度内的反射一般是被发射脉冲淹没了。第二点是它对波导系统无能为力。 第三点由于发的是窄脉冲，所占频段极宽，待测件的测试频段不能控制。如本来电缆只用于 400兆赫附近，而它测的却是几十赫到千兆赫内全频段的性能，这 并不适合于一般使用者的要求，它只是一种电缆生产厂的一种专用的贵重设备。看来这种仪器早晚是要被淘汰的， 它的性能不如测频域反算时域的方法来得灵活，而且还

27、多花钱（作为验收，频域仪器是必备的，假如它有时域功能就不用再买时域反射计了）。现在可用网络分析仪上的时域故障定位功能软件来完成时域反射的测试。它的作法是在频域中测出多个有关频率的反射系数，然后经过运算来得到时域画面。纵坐标为反射系数幅度值，横坐标为距离或时间。 不单分清了三段反射而且看出了同轴电缆上的分布反射，从而可以检查电缆制造的工艺水平或质量水平。普及型矢量网络分析仪PNA上带有时域功能，它能根据电缆使用频段来设定扫频起止频率，以便得到符合实际需要的时域检查。PNA的时域最高分辨力为 6cm ,随着探测长度加长而降低。下面的例子都是用 PNA测的，曲线都是机内所附的微打印机打的。对一般使用

28、者以及专业电缆生产厂都有参考意义。听力17.故障定位硼雌.用三酶串纸及两个硼融来末端部月负载 来颜一段有故障雉畿，可加月显的看见硼的曜口卡图？ IfJ 混隹畿的野gSffSS (SSh®)目PWffifeKK,图为 T艮4fiOmm的SFT-50.3的测试数据，其电长度为M5* mm,波逊软0.7,缩反系数约14十图2”， 电缆的三段则0,这是T演型的柳恸薇据，远S端连接器处的反 身揩为并不对称)，而电缆的分布反为 O.OK. TE5L3的由缴，市售J5连接器的反I拗为 。.睥0.1,我(口设计的加N约OQ旬03有所改蛙图HJ JI种电窝浸的夕痛反W卡这s曲门手us*爆1中领，解是a

29、口的，我I门用 浙，5口，7未表示匕 就反M而言 这种电缆运 于侑a雌畿，可隔凝据些图2什ornSW-50-54SYV-50-3*KD-1 ”on5DIDKD-12.'SD JO-SO'这是雉视台10蜿置天隈系统雕 $10撅道的两倍带费测试，电长度为嵬5 看刘甦质量程叔孔H选了三种典型雌6,所领唬魅钵长约1.5 如电博融忧 助桧歌磁曦言喇文必例级的伤好选了三种典型弹毒所领1ft缆样本长匏1.小 如用碰蟠辨卜）'长的级的例彳从以上测试结果可以得到如下初步结论。 相同品种的同轴电缆，粗的分布反射比细的分布反射小。 分清三段反射能帮你找出故障（或指标差）的原因，明确改进方向。

30、根据目前掌握的实际情况，插头的反射不宜大于 0.03 ,电缆的分布反射不宜大于0.01 ,电视用时要求还要高一些。 故障定位功能是很有用的，按使用频段设定扫频频段也是有效的，宽带反射小而起伏 多，窄带的反射大而起伏少不容易漏掉故障。六.特性阻抗的检测1 .问题的提出这里举个例子，某厂加工了一批SFF-50-1.5的带SMA插头的电缆，做了五根样品长约120mm ,都是合格的。后来做了几十根长约240mm 的却全部临界，在 430MHz附近P为1.15。用时域看反射在两端插头处约0.07,为此加测了 Z。，发现为47 Qo后来换了 Z0为49.8的电缆，p只有1.04。原来做短的合格是因为刚好反

31、射相消，而长的长度不合适造 成反射叠加，在窄带虽可用凑长度解决问题，但最好还是采用好的电缆为宜。当时域检测发现两端连接器处反射较大时（譬如>0.04 ）,除了装配质量外，还有插头本身设计问题，一般市售连接器是不适于用到3GHz的。假如连接器是仔细设计，考虑了支持片的影响的，那么还有一个因素那就是电缆的特性阻抗可能不对，此时就应测测电缆特性阻抗。2 .作法 样本与扫频方案 对于已装好连接器的跳线，长度已定，只能由长度定扫频方案而对 于电缆原材料，则可以按要求频率确定下料长度。此时待测电缆一头装连接器即可。 样本长度与扫频方案是相互有关的，可以点频测也可以扫频测，取值要取相位靠近270 0时

32、的电抗值，此时电长度为入/ 8、电抗值在土 j50 附近，如4060 之间，否则不易得到 可信数据。测试频率宜低些，以减少连接器，以及末端开短路的差异造成的误差。以SFF-50的电缆为例，取样本长 500mm ,其电长度即为700mm （乘1.4波速比），扫频方案可选 4656 MHz , AF=2MHz 即可。 仪器在测回损状态下，电桥输入端与输出端各串一只10dB衰减器。校过开短路后，接上待测电缆。记下待测电缆在末端开路与短路时的输入电抗值（不管电阻值），两者相乘后开方即得特性阻抗值。 一般测试只选一点最靠近270 0的点（即50 Q）进行计算即可，要求高时，可在 50 土10 范围内选5

33、点进行平均，这5点之间起伏不应大于 0.5 ，否则电缆质量不好。 电缆两端测出的特性阻抗有可能是不相同的，说明该电缆一头特性阻抗高，一头低。要求高时，应对样本进行掉头测试，两端测出的特性阻抗不应相差0.5 .注意：1 :虽然所有入/ 8奇数倍的频点皆能进行测试，但只测了前面入/ 8 ,后面入/4及其倍数都是不参与的；它只提供了0点与8点，这两点只与长度有关，而与 Z0无关。2 :测75 电缆时，请用75 电桥，测试数据请乘 1.5倍。3:有人采用测数百米长电缆的输入阻抗来代替测Zo,这并非标准方法，实际上是对电缆提出了超标准的要求。除非电缆非常好，否则不易通过。七.电缆屏蔽度检测也称漏泄检测，

34、也有称防卫度检测，作法同阵面幅相检测。 采用全频段扫频方案，测插损，用一根好的短电缆校直通； 在输出端接上待测电缆，其末端接上阴负载或双阴加阳负载；将一个拾取环（见幅相检测），通过一段电缆接到输入端，当环远离待测电缆时读数 应70dB ;将环靠在电缆上滑动，若读数仍在 70dB以上则电缆性能优秀，若读数在 60dB左右 属良好，若读数在 40-50dB就不太好，但勉强能用，若读数在 20-30dB则肯定有了故障， 一般出现在连接器处，必须重装，压紧后再测，连接器处不宜低于50dB ;连接器接地不良时，其时域波形表现为拖尾巴波形，而不是一个单纯的脉冲波形；以上讲的是带插头的电缆（常称跳线）的检测

35、方法，只是一种查毛病的方法，并不作为 验收的依据。2.2 PNA用于测量75 系统的补充说明PNA本身是50 系统测量仪器，在有 75 配套件的情况下，可在 30-1000MHz 频段内 对75 系统进行测量。1 .测回损 主要是改用75 电桥，该电桥输入输出端口仍为 50 ，故仍然可用原配电 缆接上，而电桥测试端口为 75 Q ,即能按原说明书所述方法对 75 系统的反射特性进行测 试。 测阻抗或相位或者所测驻波较大时，请用75 短路器加校短路。 对电桥定向性有怀疑时，可用75 负载验证，也可采用校零措施。 改用75 电桥测试75 系统时所有驻波、回损、相移值都是对的，但阻抗值请注意还 要乘

36、1.5才对。2 .测插损 在仪器输出输入端各接一根50 电缆，在电缆另一端各接一只50K/75 转换，并用75 双阴将它们对接起来校直通，然后取出双阴串入待测件即可测出其插损与相 移。示意图如下：3 .测增益 接法与测插损相似，但应加 30dB衰减器后校直通，衰减器可以是50 的，也可以是75 的，各自串入其相应位置，其作法与原说明书相同。4 .时域故障定位除改用75 电桥外其他与说明书全同，校短路请注意要用细芯子的75 短路器。注意：由于75 与50 两者内导体差别较大， 使用时应小心不要插错，粗的插入细的会损坏器件，细的插入粗的则接触不良甚至不通。5.75 配套件清单名称名称gitSL1否

37、由桥1只5JK府50转换2只中2传口负载1只6音0双阴1只一3茂Q短路器L只?计0双阳3只J4强口保护接头1只R2.3 多对双绞线电缆的测试在电脑网络连线中，用到了多对双绞线电缆， 而且提出了技术要求，如何用常规单端（线一地制，如同轴线）仪器进行测试呢？1 .技术要求：有关单位对于5类线（四对双绞线）的技术要求见下表（每对绕成双绞线的线又有多股与单股之分。相当线号为24AWG 26AWG ）。EIA/TIA5 6BA 传输要求+频率.待雌旅回报十r, rtfgi-L « s近端隼抗，高®量13B/100M*'0#阳口四甲多股一单股100+152和6"2.4

38、口叵1。吐 15-2次477.80100±15*i小知”尹8.2t'2g100± ®23142中睁231。吐 15/加4 g125/1口打31 251。吐回21P如14P117/殖于100± 1518.疥2M加1。皿1。吐国16/3 2炉2必22/注：在执行5类线标准验收时，有的用户要求按输入阻抗为100 ±15 来验收，其理由为既然有特性阻抗为100 ±15 的要求，而现在线很长（300m ）,因此只测其输入阻抗来代替前两项要求。对于理想的均匀线，这个要求还勉强说得过去，问题是线既不理想也不均匀，这个要求就超出了标准范围，否

39、则就没有必要定第二栏的要求。对于 100MHz ,标准规定回损为16dB，假如按输入阻抗要求则为23dB ,超过标准7dB ;因此把特性阻抗验收标准改成按输入阻抗验收，是不符合标准的作法。另外有的仪器有|Z|坐标，这是一种电路参数而不是传输线参数，用|Z| <100 ±15 来要求传输线的输入阻抗，是会闹笑话的。比如Zin=j100 ，是完全符合|Z| <100 ±15 要求的，而对于传输线而言却是全反射，根 本不能用。2 .测试方法这儿只讨论用矢量网络分析仪来测试双绞线，不涉及市售电脑线专用测试设备。1 .直接用单端仪器测试这是一种原则性的错误，因为平衡受到破

40、坏，产生了共模电流，将导致衰减加大、窜扰严重。但有的地方仍然是这样作的，不妨试一试。2 .采用PNA100 差分套件。3 .将单端仪器测试口通过复用开关扩为八个，采用混合模式散射参量进行计算与校准， 这是ATN公司的方法。下面将只采用1、2两种方法进行测试，是用PNA3628进行的，其频率范围为:120MHz 。测试样本是一段 22.5米的商品电缆。三.测试结果1 .特性阻抗Zo测试1KHz/8 ，虽然Z0一般不是频率的函数，但仍测了三个频点，测时线长最好用测试频率的入 测其末端开、短路时的输入电抗，相乘开方后即得。测试频率MHz11062.5单端电桥测Q97 ,-114103.6 107.7

41、100 106差分电桥测Q108 /-113103 108103 108母T频举卜句四T数据（四对线）,两法测试结果之别不大）看来都口以用。1之洲回眼测试频率他110163)2531.2552.5侬口单端由桥测dB2428. S29l427211j62716.4*J差分电桥测dE24.52724.4262P.819.42k 315国甜为邺假中糠差值,捌噫都婚法中并不Tfc回句题以乎不售尢必图中上面TS为要求值，与用差分 转换头领懈恨勘台（但很临界*事用单端嘘则噩超标（Tffi的触上数据彳喑理尸4J0211，4.测黠b图中虚线为要求值，用差分转掾头测M完 全部&要斓祖（隔的赧）.颛 的则

42、严重起为数据监理（上面集摩）.> 中圈工If4 .PNA100 Q差分套件1 .差分转换头2 .差分电桥它是一个由三个100 无感电阻，与接在测试口上的待测电阻，组成的一个平衡电桥（惠士顿电桥）。由信号源来的单端信号， 通过平衡器变成差分信号后， 接到电桥的对角线两端。 另一个对角 线两端，再通过另一平衡器将误差信号变成单端信号后，送到仪器的接收输入端。即可直接得测得100 双线系统的回损或驻波比， 也可测试输入阻抗；但数值要乘2,因为仪器为50 系统。5 .结束语直接用常规单端矢量网络分析仪测特性阻抗是可行的，测回损的误差则大了些，但似乎 尚能勉强使用，测衰减则显著偏大，测窜扰则严重失

43、实。也可进行时采用PNA100 差分套件后，矢量网络分析仪既可胜任各种双绞线的测试,域故障定位测试。2.4 微带线的测试1 .微带线Zo的测试待测微带线的样本为一长度6cm的一块微带线，按前述测 Zo方法，测此线在末端开路与短路时的输入电抗值（不管电阻值），两者相乘后开方即得特性阻抗Zo值。2 .微带接头的测试在一块50 微带线的样本为一长度6cm的微带线两端装上连接器，对此线进行时域故障检查，调节两端连接器与微带线的过渡尺寸，使得两端的时域反射w0.03 （越小越好），样本适当长些以便分清两端分别对待。时域测试与频域测试互相对照，有利于对被测线作出更合理的裁决，到频域后可按R菜单1键再选时域

44、返回。3 .双面复铜板介电常数的测试1 .低频测电容法i、公式推导：由物理书可知 C=A so / t ,昕8.8552 X10-12法/米=8.8552 x10-12F/m 若 A=10 xiOmm 2, t=1 ,则C=0.8855P ,即1平方公分的两个板间距为1mm 时的电容约0.9P ,而1mm 见方的面积两板间距为1mm 即1mm 电容=0.008855P ,有介质后 C= &C片112.9 XCXt/A（2.1）ii、作法：用一只能分辨 1P电容的三用表进行测试，如一块62 X73mm 2的复铜板，测得C 为 114P,而 t 扣除铜箔厚度后为 0.96,贝 Uer=11

45、2.9 X114 X0.96/ (62 X73) =2.67K 俎推事 对于长a宽h高h就的里曲藏妹=""34蚀团苛F要铜板？ h不大，故？=0 .为荀单起见 取a=b, m=：n = b则以厂企扉/C23)有介质时见产后4：E产磐 若白取如，一° N r ,21' （G总）3样椭昨 截一块5* 50肪板四硼获焊缶 汪阕得有漏尾1.F片中A中5藕台孔（麋靠边，耦台趟公海隔越宸）Piik ?S!K方法 设官源方案后，作直通校正，弼知I等输A输出分别®廓肺醐面面的电绮寸1 o=2.6. 1淮耦苑则幽，即可测得谐辆率,如测得卜为2市GHs则£

46、尸上 °' 2 63餐段®8®宠般寸切®fffi焊接,皴苏阿 2.5PNA用于测波导系统PNA常用于测同轴线系统，？KU波导系统时，应针对手头器件情况进行相应的变动。测波导器件的插损与相移 只要有两个同解皮鼎艮阿按的同摊额混损方法进行一:按菜单键，设定扫频方案并按执行键选定之。将两只同轴变波导（cg）经两只波导隔离器对接起来 ，入（左）端接到仪器输出端，出（右）端接到仪器输入 A （或B）端，校直通。插损量程有四档,可按 n 1键来选择,最小一档为0-2.5dB,最大可测80dB 。测移相器相移与插损时，可按R菜单1键，选相损档，画面将随03键反

47、复出现四种 坐标：?1相位量程为± 180 ° （每格72° ）,插损量程为+1-4dB 。?2插损仍为+1-4dB ,相位在光标点的附近平移展开（每格 5 °）。3 .相位按士 180 ° （每格72 °）,插损量程改为 +5-20dB。4 .插损仍按+5-20dB ,相位在光标点的附近平移展开（每格5 °）。一.用同轴反射电桥测波导器件（或系统）的反射特性1 .常规扫频测试（如图2.16）将反射电桥（RB）接到同轴变波导上，并用一块短路板将波导口短路（封上）后，按执行键进行R校：开路1项目。假如同轴变波导的失配很小时，可

48、直接连上待测件进行测试。加“I拆下理甄接上翻腾件，目阿崎鹤此卿枕14喀包胴轴需聘的感相见假口 要求不高，这样做是可行的. / 巾图217， 由于波导口开路并非全反射，因此波导系统测试中一般只好用校短路来代替校开路，这样作对测驻波比（回损）无妨 ，闪点参数所显驻波比（回损）数字有效。 用短路代开路后相位差了 180。，因此再用阻抗圆图来看时，就成了导纳圆图。此时用圆 图只宜用来看相位与看曲线集中情况及趋势等，而闪点参数所显相位数值需改正负号（即差±180 ）, R与X是不太好用的（一定要用的话，可将 R+jX用50 除后取倒数，即得归一后 的相对导纳g +jb ）。 用矢量便于对器件进

49、行匹配。2.点频计量测试法A.入/4法在上面提到的测试方法中，由于同轴变波导的失配不知道，必然带来误差，这种误差在点频上可用入/4法分离。对于波导系统则用入g/4。以点频2450MHz 为例，对于 BJ-26 ,入g=173.36, 准备一段长度为入g/4=43.34 ±0.1的短波导即可。做法如下:按根恒损软I电楸喊口通迹即唳到同顿波导铜钻断1L在导I滥上“4色渡 导，再在工人短波导市雌1本标 在 1逅码为髓鼠测西翩情况下T砌行键，跖梳 开题项目,见图2皿,I 1麻师图23 取下工J4理波导，直接在同轴回庚导口上接上短路板，1源单隆版路项，MS丸行犍，ffii 短路校正叫同图2.1

50、«/ 取下短蹈板与工内短波导，在司函史导匚Lt接上盅则0载（同图2，道），记下领暇徽据I、 与0，I"可由回损KL暂出或由排刚选 皿打项打七刀 在同轴度波导I韦待测桐，串人工血曦导，记下谢而蹄徽据|八|与始 见下限， 七，-11 入抖 曲. "1图21"图解法 用直尺与量角器，甚。阿由占甘 眦 J（询变波导的后指J待必# *-1图220短图一测件的反射）。以纸中心为原点，由同一原点、按同一比例在纸上画出r0与ri的矢量图，连接r。与O的端点a与b,找ab连线的中点 m ,则om = Eg , ma = Idut 。通过这种测试，准确度大大提高，搞清了问题

51、所在，可用低档设备作出高档产品。其实这种测试的另一目的在于，找出一个好的负载与一个好的同轴变波导以便进行扫频测试。B.单线法（单波导法）此法实际上是入/4法的一种变通或推广， 假如手头有的短波导不是入g/4 ,或者想校更多 的频点的话，不妨试试此法。 按测回损进行连接，在同轴反射电桥上作开路与短路校正。这是因为短波导不是入g /4而且还要扫频测试，只能在同轴反射电桥上作开路与短路校正。2.17 ）,记下r。测试值（或 反射电桥接到同轴变波导，并在波导口接上待测件（同图 在同轴变波导口与待测件之间，接入一短波导（电长度约 90。，或30。到150 °之间,不宜靠近180 ）,记下测试值

52、（或打印出R反射1数据）。见图 2.19。上同上，画出Z与T1的矢量图，连接r 0与T1的端点a与b,找ab连线的中点，过中点作ab中垂线，在中垂线上找出一点m ,使得/amb = 2（可由实际波导长度算出，22<180 °时，m点在矢量三角形内，2>180 °时，m点在矢量三角形外）。则 om = ICgma = Rut ,误差已得到分离。此法虽然能扫频测试，但修正还得一点一点的进行。参见图2.21。也 22lr'一般使用时，带宽并不宽，即使按入g/4法进行扫频测试，精度也是够好的。C.双线法（双波导法）假如有两段长度约入g/6的短波导，即可采用此法。

53、 他中第一点，按测回损进行连接，在同轴反射电桥上作开路与短路校正。这是因为 短波导不是入g/4而且还要扫频测试，只能在同轴反射电桥上作开路与短路校正。 反射电桥接到同轴变波导，并在波导口接上待测件，记下r0测试值（或打印出R反射1数据）。接法见图 2.17。 在同轴变波导口与待测件之间， 接入一短波导（电长度约60。，或30。到90。之间），记下测试值（或打印出R反射1数据）。接法见图2.19 。在同轴变波导口与待测件之间，再接入一短波导（电长度约60。或30。至吩0。之间）,图 2.22图 2. 2M用直尺与量ft器 揖肚画与一道三矢量端点心加贝U小食士贽3=1 <1参见图2, 23叫+JD .调配反射计法（滑动负载法）滑动负载在波导中是很容易实现的，有了它，虽可以测三次定一圆（见上双线法）解出rcg,但通常多采用调配反射计法。这是一种典型的点频计量方法。 按测回损进行连接，在同轴反射电桥上作开路与短路校正，再将反射电桥接到同轴变波导上。在同轴变波导口接上一只四螺钉匹配器，后面再接上一只滑动负载。rri T T T T m!11I1 洞负载，图 2.24反复调节四螺钉匹配器，使得拉动滑动负载时反射系数的幅值不变（即回损不变或驻波比不变，并不要求为零），此时即可认为反射计已完成调配（误差一0）。用调配后的反射计测试出的r值，即可认为是真值。3.提高扫频测试准