基于時域反射和傳輸?shù)腟參數(shù)測量(07-100)

　　數(shù)字取樣示波器主要用于測量快速瞬變的基本脈沖參數(shù)，如上升、下降、過沖、抖動時間等，還用了同軸線、電纜、微帶線、同軸元件和連接器等的時域反射(TDR)和時域傳輸(TDT)的特性，它的分辨率可達到1mm測量從短路到開路的反射系數(shù)、傳輸系數(shù)和阻抗。十年前，測試測量專家已證實通過TDR/TDT測量，借助FFT變換和反變換導(dǎo)出S參數(shù)是可行的。當(dāng)時受到數(shù)字取樣示波器的等效帶寬不夠高，F(xiàn)FT變換的計算機運算時間不夠快，同軸校準(zhǔn)元件不夠精確，只獲得實驗室的測量成果，等效帶寬在10GHz左右?，F(xiàn)在測量條件有很大改進，基于TDR/TDT的S參數(shù)測量從實驗室成果變成實用成果。

　　圖3 時域反射/傳輸參數(shù)與S參數(shù)的類比

　　基于TDR/TDT的S參數(shù)測量的取樣數(shù)據(jù)首先從數(shù)字示波器獲得，然后利用計算程序?qū)⑷訑?shù)據(jù)變換成頻域的S參數(shù)。例如兩端口的4個TDR/TDT值分別相當(dāng)于4個S參數(shù)，即正向TDR→S11，正向TDT→S21，反向TDR→S22，反向TDT→S12，如圖3所示。最簡單的測量配置是一臺具有TDR/TDT插件的數(shù)字取樣示波器，一臺快速階躍脈沖發(fā)生器，一套同軸線校準(zhǔn)工具和時域—頻域變換程序，如圖4所示。射頻儀器的標(biāo)準(zhǔn)配置都是同軸線和同軸接頭輸出，即外殼接地的單端輸出，而不是差分的雙端輸出。為了測量平行微帶結(jié)構(gòu)或差分信號，需要選用差分輸出的TDR/TDT插件。校準(zhǔn)工具通常選用短路—開路—負(fù)載—直通(SOLT)校準(zhǔn)技術(shù)，根據(jù)同軸線型號提供套件，目的是建立一個校準(zhǔn)平面，消除測量系統(tǒng)引入的誤差，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。校準(zhǔn)平面實際上就是測量夾具與被測元器件之間的時間參考零點，校準(zhǔn)平面前面的測量系統(tǒng)的輸出阻抗就應(yīng)處于完全匹配狀態(tài)，如圖5所示。

　　圖4 時域反射測量系統(tǒng)的構(gòu)成