反射測(cè)量是網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的重要組成部分，以光波傳輸為例：當(dāng)入射光遇到某種光學(xué)元件如透鏡時(shí)，一部分光被反射離開(kāi)透鏡，但大部分光通過(guò)透鏡繼續(xù)傳輸，如果光學(xué)元件的表面是鏡面，大部分光將被反射，只有很少的光或沒(méi)有光繼續(xù)傳輸。

1.入射光 2.反射光 3.傳輸光

圖1 光的反射和傳輸

對(duì)于射頻信號(hào)，當(dāng)兩個(gè)連接器件的阻抗不同時(shí)就會(huì)發(fā)生反射。反射測(cè)量就是測(cè)量反射信號(hào)和入射信號(hào)間的比值關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)分析儀用R接收機(jī)測(cè)量入射信號(hào)，用A接收機(jī)測(cè)量反射信號(hào)，因此反射測(cè)量經(jīng)常表示為A與R的比值(A/R)，我們可以用A和R接收機(jī)信號(hào)的幅度和相位信息完全量化表征被測(cè)件的反射特性。在S參數(shù)術(shù)語(yǔ)中，S11表示被測(cè)件端口1(輸入端口)的反射，S22表示被測(cè)件端口2(輸出端口)的反射。進(jìn)行反射測(cè)量的目的是確保射頻能量有效的傳輸，如果能量被反射，就意味著有很少的能量被傳輸?shù)较Ｍ竭_(dá)的地方；另外，如果反射的能量太大，可能會(huì)燒毀器件，如輸出功率放大器。

一、反射測(cè)量的表達(dá)

在進(jìn)行反射測(cè)量時(shí)，反射數(shù)據(jù)能用多種方式呈現(xiàn)。不同的表達(dá)方式都是根據(jù)同樣的反射測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的，每一種表達(dá)方法能用一種或多種圖形格式顯示出來(lái)。

1.1回波損耗

表示反射數(shù)據(jù)最容易的方式是回波損耗，回波損耗是一個(gè)標(biāo)量，單位為 dB。回波損耗是反射信號(hào)和入射信號(hào)之間的dB差值，當(dāng)阻抗完全匹配時(shí)，回波損耗為無(wú)窮大；對(duì)于開(kāi)路、短路或無(wú)損的電抗電路，回波損耗為0dB。例如，在網(wǎng)絡(luò)分析儀上使用對(duì)數(shù)格式進(jìn)行測(cè)量時(shí)，顯示的反射測(cè)量數(shù)據(jù)為-18dB；表示回波損耗時(shí)，可以忽略負(fù)號(hào)，說(shuō)器件有18dB的回波損耗。

1.2駐波比

兩組波在同一根傳輸線上沿相反的方向傳輸時(shí)就會(huì)引起駐波，這種情況可以用電壓駐波比，(VSWR 或簡(jiǎn)寫(xiě)為 SWR)表示。SWR 定義為在給定頻率上最大射頻包絡(luò)電壓與最小射頻包絡(luò)電壓的比值，是一個(gè)標(biāo)量，當(dāng)阻抗完全匹配時(shí)，SWR 等于1；對(duì)于開(kāi)路、短路或無(wú)損的電抗電路為無(wú)窮大。

1.3反射系數(shù)

另一種表示反射測(cè)量的方法是反射系數(shù)(Γ)，Γ包括幅度和相位信息，Γ的幅度部分稱為ρ，反射系數(shù)是反射電壓與入射電壓的比值，ρ的取值范圍為0～1。當(dāng)傳輸線用特性阻抗進(jìn)行端接時(shí)，所有的能量都傳遞給負(fù)載，沒(méi)有能量被反射，ρ＝0。當(dāng)傳輸線用開(kāi)路器或短路器進(jìn)行端接時(shí)，所有的能量都被反射，ρ＝1，ρ沒(méi)有單位。

1.4阻抗

阻抗是表示反射數(shù)據(jù)的另外一種方式。如圖2所示的史密斯圓圖是將被測(cè)件的反射測(cè)量數(shù)據(jù)映射成阻抗的工具，圖上的每個(gè)點(diǎn)都代表由一個(gè)實(shí)電阻(R)和虛電抗(±jX)組成的復(fù)阻抗，通過(guò)光標(biāo)可以讀取被測(cè)件的電阻值、電抗值及電抗等效的電容值和電感值。

圖2史密斯圓圖格式

a.史密斯圓圖的中心水平軸線代表純電阻，水平軸的中心點(diǎn)代表系統(tǒng)阻抗；水平軸的最左邊電阻為零，代表短路；水平軸的最右邊電阻無(wú)窮大，代表開(kāi)路。

b.史密斯圓圖上與水平軸相交圓上的點(diǎn)有相等的電阻值。

c.史密斯圓圖上與水平軸相切弧線上的點(diǎn)有相等的電抗值。

d.史密斯圓圖上半部分的電抗為正，因此為感性區(qū)。

e.史密斯圓圖下半部分的電抗為負(fù)，因此為容性區(qū)。

二、VNA實(shí)測(cè)結(jié)果演示

如下圖，普尚SP826P(900Hz ~ 26.5 GHz)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量13~15GHz的帶通濾波器主要參數(shù)。圖中分別呈現(xiàn)了S參數(shù)幅度和相位，群延時(shí)，Smith圓圖，以及駐波的測(cè)量結(jié)果。尤其是通過(guò)傳輸損耗S21和S12看出來(lái)，這個(gè)濾波器遠(yuǎn)端的抑制度可以做到80dBc左右，帶寬也達(dá)到了近2GHz。

圖3 普尚SP826P(900Hz ~ 26.5 GHz)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量帶通濾波器結(jié)果

普尚SP826P除了支持基礎(chǔ)的S參數(shù)測(cè)量之外，還可以進(jìn)行時(shí)域的阻抗測(cè)量和眼圖仿真。圖3中的Smith圓圖也可以看阻抗，但主要是頻域的阻抗；而實(shí)際應(yīng)用中，我們會(huì)更為關(guān)注時(shí)域的阻抗。如圖4，圖5，分別展示了TDR時(shí)域阻抗和眼圖仿真的結(jié)果，DUT是多個(gè)級(jí)聯(lián)轉(zhuǎn)接器。從圖中可以看出，多級(jí)連接的轉(zhuǎn)接器在接口處會(huì)出現(xiàn)阻抗的突變和不連續(xù)點(diǎn)。

圖4 普尚SP826P時(shí)域阻抗測(cè)試結(jié)果

圖5 普尚SP826P TDR功能的眼圖仿真

SP800P系列是普尚多年的射頻微波測(cè)試技術(shù)積累成果，其出色的射頻特性和豐富的分析功能可以幫助工程師應(yīng)對(duì)各種嚴(yán)峻的測(cè)試挑戰(zhàn)。

配有TDR選件的SP8003B/P增強(qiáng)時(shí)域分析軟件適用于SP820B、SP850B和SP800P系列矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，是一款綜合的高速時(shí)域互連分析解決方案，能夠進(jìn)行阻抗、S參數(shù)和眼圖仿真等功能，適用于差分線纜測(cè)試和高速線纜測(cè)試。簡(jiǎn)單明了的單一視圖可同時(shí)進(jìn)行時(shí)域和頻域測(cè)量分析，幫助客戶查找阻抗不連續(xù)、反射和串?dāng)_的源頭。

另外，還具備基于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的仿真眼圖生成及分析功能，可在仿真眼圖上施加抖動(dòng)、噪聲等干擾，通過(guò)預(yù)加重和均衡等校正算法的加入，模擬真實(shí)環(huán)境下高速鏈路不同位置的仿真眼圖，方便研發(fā)人員快速調(diào)整硬件或PCB設(shè)計(jì)。

普尚電子創(chuàng)立二十年來(lái)專注于無(wú)線通信和射頻微波領(lǐng)域，自主研發(fā)、生產(chǎn)和銷售測(cè)試測(cè)量?jī)x表，重點(diǎn)致力于中高端矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、信號(hào)分析儀和信號(hào)源的研發(fā)和生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)口測(cè)試測(cè)量?jī)x表的國(guó)產(chǎn)化替代，并致力于為客戶提供高性價(jià)比的測(cè)試測(cè)量解決方案。如有更多技術(shù)交流及合作意向請(qǐng)聯(lián)系我們，普尚歡迎您的加入！