矢量网络分析仪时域功能在同轴电缆故障定位上的应用
同轴电缆特性阻抗测试方法及应用研究
同轴电缆特性阻抗测试方法及应用研究周军霞【摘要】主要介绍了TDR(时域测试法)、史密斯图法、谐振频率法等测试同轴电缆特性阻抗的方法,对以上三种方法的应用作了详细阐述,并进行了对比分析.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2010(039)006【总页数】4页(P35-38)【关键词】射频电缆;特性阻抗;史密斯图法;TDR测试法【作者】周军霞【作者单位】珠海汉胜科技股份有限公司,广东珠海,519180【正文语种】中文【中图分类】TN913.32+51 引言同轴电缆性能主要体现在电气和机械两个方面，而电气性能中的特性阻抗、衰减常数、VSWR是电缆实际应用中尤为重要的三个电缆二次传输参数，通信电缆线路传输质量的好坏与电缆传输的二次参数有很大的关系，其中阻抗的不均匀性会引起驻波反射，从而会造成图像或信号不清或畸变。
在传输理论中，传输效率取决于电缆的终端负载阻抗与该电缆的特性阻抗的匹配情况，所以有必要在此对特性阻抗特性进行重点阐述。
2 特性阻抗的电路模型分析在做电路分析时，通信电缆的电特性可以看成是一个四端网络，其等效电路图如图1。
特性阻抗从电气意义上说，它表示导体之间的电势差与流过该导体间电流的比值（如公式 1）。
图1 传输线的等效电路图电路输入端的电压V （z），输出端V （z＋z1），对应的电流I（z）和I（z＋z1）。
可以看出，输出电压不等于输入电压，这是由于有电感和电阻的串联；同样，输出电流不等于输入电流，这是由于有电导和电容的并联。
但是，均匀传输线任意一点的电压和电流比值为常数，这就是特性阻抗。
在无线通信中，最常用的特性阻抗是50Ω，在有线电视系统中，常用的为75Ω ［1］。
3 特性阻抗测试方法特性阻抗有很多种测试方法，可以采用TDR测试法（时域测试法）、史密斯图法、谐振频率法测试同轴电缆的特性阻抗。
各种测试方法存在各自的优劣，一般TDR用于测试跳线类射频电缆；Smith图法常用于非跳线类；谐振频率法通常用于75同轴电缆，实际操作中可以根据客户的要求结合具体情况选择合适的测试方法。
传输矢量信号测量中矢量网络分析仪的应用探讨
传输矢量信号测量中矢量网络分析仪的应用探讨传输矢量信号测量是一种重要的电子测试技术，广泛应用于无线通信、广播电视、雷达等领域。
矢量网络分析仪是传输矢量信号测量的重要仪器，它能够精确地测量复杂的高频信号和系统性能，对于信号的传输特性和系统的调试具有非常重要的意义。
本文将探讨矢量网络分析仪在传输矢量信号测量中的应用。
矢量网络分析仪是基于S参数原理设计的仪器。
它能够测量输入端和输出端之间的电学参数，如传输系数、反射系数等。
除了测量传输特性外，矢量网络分析仪还能够分析各种反射、衰减、带通等的特性，从而分析信号的传输特性和系统的性能。
在无线通信系统中，矢量网络分析仪可用于测试天线及其附件之间的传输特性，以确定系统的总效率、传输和接收信号的强度。
当测试毫米波段和高频干扰时，矢量网络分析仪也可用于检测接收到的信号的反射系数。
此外，矢量网络分析仪还可进行全波匹配，从而提高信号的传输特性并消除干扰，确保信号质量和传输能力的稳定性。
在广播电视系统中，矢量网络分析仪可用于测试传输系统的各个环节。
它可以测量视频信号的传输系数、音频信号的带宽、信噪比、调制深度等，从而确定信号的质量和传输能力。
在广播电视系统的调试过程中，矢量网络分析仪能够及时发现各种故障并进行修复。
此外，矢量网络分析仪还可用于信号的虚拟频道和网络管理。
在雷达系统中，矢量网络分析仪可用于测试发射器和接收器之间的传输特性，以及回波信号的强度和方向性。
当雷达系统在复杂环境下工作时，矢量网络分析仪可以快速分析各种干扰、反射等因素，从而优化系统性能，提高雷达检测和跟踪的准确性。
总之，矢量网络分析仪在传输矢量信号测量中具有广泛的应用。
它能够通过精确的测试和分析，发现各种故障和隐患，并及时修复和优化。
在未来的无线通信、广播电视、雷达等领域中，矢量网络分析仪将会变得越来越重要，为我们提供更加高效和精确的测试和分析服务。
矢量网络分析仪学习
矢量网络分析仪学习矢量网络分析仪（Vector Network Analyzer，VNA）是一种用来测量网络参数的仪器，主要用于研究和设计微波和射频电路。
它能够精确测量反射系数、传输系数、相位和群延时等参数，为电路设计和信号分析提供重要的工具。
本文将对矢量网络分析仪的原理、应用和使用方法进行详细介绍。
一、矢量网络分析仪的原理矢量网络分析仪的信号源产生高度稳定的射频信号，并通过测试通道将信号发送给被测设备。
测试通道通常由方向耦合器和同轴、微带线等传输线组成，用于控制和分配信号。
接收器接收来自被测设备的反射和透射信号，并将其转换为电压或功率信号。
计算机对接收到的信号进行处理和分析，通过数学算法计算出被测试设备的网络参数。
二、矢量网络分析仪的应用1.网络分析：矢量网络分析仪可以测量和分析被测试设备的频率响应、增益和相位等参数，帮助工程师设计和优化电路。
2.频率响应测试：矢量网络分析仪可以测量被测设备在特定频率范围内的频率响应，帮助工程师分析和解决信号衰减、失真和干扰等问题。
3.滤波器设计：矢量网络分析仪可以通过测量和分析滤波器的传输系数和反射系数，帮助工程师设计和调整滤波器的性能。
4.天线测试：矢量网络分析仪可以测量天线的增益、驻波比和波束宽度等参数，帮助工程师优化天线设计和性能。
5.信号分析：矢量网络分析仪可以测量和分析信号的相位、群延时和频率特性，帮助工程师了解信号的传播和失真情况。
三、矢量网络分析仪的使用方法1.设备连接：将测试端口与被测试设备连接，并确保连接可靠和稳定。
2.仪器校准：在进行测量之前，需要对矢量网络分析仪进行校准。
常见的校准方法包括开路校准、短路校准和负载校准等。
校准操作将确定参考平面和参考电阻等参数，确保测量的准确性。
3.参数设置：根据具体需求，设置待测设备的频率范围、功率级别和测量模式等参数。
4.数据采集：通过控制软件或前面板操作，启动测量并收集数据。
矢量网络分析仪将发送射频信号，并接收被测设备的反射和透射信号。
矢量网络分析仪
矢量网络分析仪矢量网络分析仪是一种广泛应用于通信、无线电设备和电子电路实验的精密测试仪器。
它可以测量电路中各种参数，如反射系数、传输系数和阻抗等，并为分析电路的性能提供数学模型。
本文将对矢量网络分析仪的原理、结构和应用进行详尽介绍。
一、矢量网络分析仪的原理矢量网络分析仪的原理是基于麦克斯韦方程组和电磁场理论。
在基础电磁理论的基础上，矢量网络分析仪将电信号分为正弦波和相位两部分进行测量，通过计算这些部分的幅度和相位差异，可以确定电路中各种参数的值。
这里简单介绍一下矢量网络分析仪的基本工作原理。
1.1 反射系数的测量反射系数是指信号在电路中反射时与源信号之间的关系。
在矢量网络分析仪的测量中，反射系数的测量可以通过向电路输入一个特定频率的正弦信号，并在电路的接收端检测到其反射信号，然后测量两个信号之间的相位和振幅差异，来计算反射系数的值。
1.2 传输系数的测量传输系数是指信号从电路的输入端到输出端的传输效率。
在矢量网络分析仪的测量中，传输系数可以通过在电路的输入端和输出端分别加入正弦信号，并测量两个信号之间的相位和振幅差异，来计算传输系数的值。
1.3 阻抗的测量阻抗是指电路对电流和电势差的响应，其强度和方向受到电路的各种参数的影响。
在矢量网络分析仪的测量中，阻抗可以通过向电路输入一个特定频率的正弦信号，并通过测量电路中的电流和电势差，来计算阻抗的值。
二、矢量网络分析仪的结构矢量网络分析仪的结构主要分为三部分：源信号、接收器和计算机控制系统。
源信号负责向电路中输入正弦信号，接收器负责检测电路中的反射和传输信号，计算机控制系统则负责数据处理和分析。
下面将对这些部分的结构和功能进行详细介绍。
2.1 源信号源信号是矢量网络分析仪的核心部分之一。
它主要通过向电路中输入不同频率和振幅的信号来测量电路的性能。
源信号通常由射频信号发生器（RF signal generator）或特定的示波器（oscilloscope）提供，其输出功率和波形必须具有高度稳定性和可控制性。
矢量网络分析仪时域测量技术分析与MATLAB仿真
矢量网络分析仪时域测量技术分析与MATLAB仿真申龙（中国空空导弹研究院，河南洛阳471009）摘要:矢量网络分析仪因具有频率测量范围宽、测试精度高等优点，被广泛应用与射频微波领域。
时域测量技术作为其一项重要的拓展功能,在进行时间域分析及解决特定场景下的测试问题时十分有用。
分析了矢量网络分析仪的时域测量理论基础，探究了时、频域转换及时域选通实现的原理及方法，同时通过使用MATLAB软件对整个过程进行了仿真，实现了时域选通的过程并对结果与原始频域响应进行了对照分析。
关键词:网络分析仪;时域选通;时域门;线性调频Z变换;MATLAB中图分类号:O1/3文献标识码:A国家标准学科分类代码：460.4022DOI：17.159//ii.1004-6941.ZOH.4.002The Analysit of VNA Time Domain Technique and MATLAB Simulation/HEN LotAbstract:VNA is wiaty us；in rania fyquency ank microwave feias becnnsy of O s winn fyquency ranae ank high pacisiok in meesy re.As at importakt fukctioo of VNA,timn Somain meesyrement tecnkoloou is usefut foe time Somain analysis ank solvink proOlem in syeciftc situatioos.This paner was coocentraten oo timn Somain mens-urement theore in VNA ank anpOen MATLAB software te estanlisy mathematicnt moOets Uo realizing the process of time-Uequency<31X610(1ank time-gatink WchricOooy.The simulatioo resylts were analyzen with the originat Uequency Somain resyoosy ank the validite of mathematicnt mokets were verifien.Keeworat:betworU analyzer；time Somain gating；time-gating；Chire-Z；MATLAB0引言矢量网络分析仪（VNA）是一种基于频域扫频测量的精密仪器,用于测量在单或多端口条件下网络的散射参数（/参数），并通过内置的数据处理模块将其在频域上以不同的参数形式表示出来。
向量网络分析仪的原理与应用
向量网络分析仪的原理与应用向量网络分析仪是一种可以对电路参数进行测量的专用电子仪器，广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
它可以测量信号的幅度、相位、插入损耗、回波损耗等各种重要参数，在信号处理、系统优化等方面具有非常重要的作用。
本文将从向量网络分析仪的原理和应用两个方面进行探讨。
一、向量网络分析仪的原理向量网络分析仪是通过对电路中的信号进行反射和传输的测量，以确定电路的特性和参数。
它主要是利用微波技术的三种基本元件：定向耦合器、相移器和反射器。
在测量过程中，向量网络分析仪几乎可以实现无失真测量，保证了测量数据的精确性。
1. 定向耦合器的原理定向耦合器是将一部分信号从一个端口向另一个端口传递，并将另一个端口的反向信号从另一个端口向一个端口返回的装置。
它可以将一个场景中的能量确定地分成两个部分，一部分能量从一个端口进入，另一部分能量从第二个端口向一个端口返回，而且这两个部分可以在方向和幅度上确定。
定向耦合器的原理是根据耦合器内部设计的传输线和阻抗变化，使信号以一定的比例从一个端口传输并把另一个端口的反向信号反射回来，从而达到测量的目的。
2. 相移器的原理相位移器是一种能够改变微波信号相位的电路元件。
它通过改变传输线的长度或绕线数来改变传输线的电路长度，从而实现对信号的相位进行调节。
在向量网络分析仪中，相位移器常用于相量分析，即对于多个信号的相位关系进行测量和分析。
3. 反射器的原理反射器是将入射波全部或部分反射回来的装置，用于衡量电路中反射损耗等参数。
反射器的原理是将电流反射回来，利用反射后波和原来波的干涉来衡量相对相位差的大小。
通过对反射波和入射波的干涉分析，可以得到入射波和反射波之间的相位差和幅度比值。
二、向量网络分析仪的应用向量网络分析仪除了在电路测量中广泛应用外，还有很多其他的应用场景。
1. 无线通信向量网络分析仪在无线通信方面有着非常广泛的应用。
它可以帮助测试无线设备的输入输出电平、信道传输特性、增益损耗等参数，从而提高无线传输的效率和可靠性。
矢量网络分析仪的时域功能在天线测量中的应用
一
文献 标识 码 ： Ａ
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∞
射 影响 ， 测 量的 结果更精 确 。 使
关键 词 矢量 时域 天 指 啦 一 ： 网络分 析仪 ； 技 术 ； 线测 量 ； 标
如何用网络分析仪测试同轴电缆
同轴电缆需要测试的技术指标同轴电缆的主要技术指标包括：插入损耗、回波损耗、阻抗和驻波比。
其中，插入损耗是属于传输测量技术指标；回波损耗、阻抗和驻波比是属于反射测量技术指标。
测量过程，网络分析仪的扫频信号源发出扫频信号，信号通过仪器输出口送到待测电缆，信号通过待测电缆后通过仪器信号输入口送回网络分析仪。
由于待测电缆的阻抗与网络分析仪输出阻抗不可能理想匹配，必然会反射一部分信号。
网络分析仪对输出和输入信号进行比较可得出待测设备的传输指标，如插入损耗等；对输出和反射信号进行比较可得出待测设备的反射指标，如回波损耗、阻抗和驻波比等。
测试需要准备的附件测试同轴电缆的传输技术指标需要直通连接线就可以了；如果测试同轴电缆的反射指标，我们就需要对网络分析仪进行反射校准，所以另外还需要一部分校准配件：开路器、短路器和标准负载。
根据不同的接头形式和线缆转接方式还需要相应接头形式的射频连接器，对校准器件也要确定相应的射频连接器。
根据通常的经验，同轴电缆的测试一般是抽测，测试30米、60米或者100米，具体根据客户订单要求出具检测报告，因为网络分析仪的输入和输出口都是N型阴头，所以待测电缆的接头大多做成N型阳头，这样可以减少中间的转换接头，从而降低测试误差。
测试注意事项在测试之前请看清测试的线缆是75欧姆还是50欧姆的，50欧姆线缆的针比75欧姆的针粗，如果不小心把50欧姆的线缆在没有通过阻抗变换器情况下直接连连到75欧姆的仪器上，会损坏75欧姆仪器的输入和输出口，所而造成仪器的损坏。
各项技术指标的测试测量前的准备工作1.在给仪器加电前将网络分析仪和待测设备进行统一接地。
网络分析仪和待测设备的地电位相同是很重要的，既保证测试人员在测量时的安全，也避免对设备造成损坏。
2.在开始测量前先将仪器预热30分钟，待仪器的电路系统全部达到稳定状态后，再进行校准和测量。
测量同轴电缆的【插入损耗】插入损耗是指信号在经过同轴电缆传输的时候，由于同轴电缆介质对于信号的衰减作用，从而造成降低了通过信号的强度，一般同轴电缆是通过信号频率越高，对信号的衰减作用越强。
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参考 通道 和测 量通 道 ； 收 机 分为 参 考 接 收机 和测 量 接 接
ｔ ｃ ｒａ ｎ ｔ ｅ Ｂｒ ａ ｎ ｔ ｅ Ｃｏ ｘ ａ ｏ Ａｓ ｅ ｔ ｉ ｈ ｅ ｋ ｉ ｈ ａ ｉ Ｃａ ｌ ｂｅ
汤 辉 刘 丽
（ 国空 空 导 弹研 究 院 ， 南 洛 阳 ４ １０ ） 中 河 ７０９
摘 要 ： 文从 矢 网工 作 原 理 着 手 ， 重 介 绍 了矢 网时 域 测 试功 能 ， 用 电 缆 时域 测 试 的 实 例很 好 地 阐释 了 矢 网 时 域 功 能 在 同轴 电 缆 故 障 定 位 方 面 的 本 着 并
上 一口 １ ： 口 ｒｕ Ｄ 一
ｌ
（） Ｉ， １
式中：ｏ Ｐ 一被 测 件 的反 射 系数 ； ｂ一人 射 波 和 ａ 、 反射 波波 量 。
接 收机 的射频 部 分实 现 了矢 网 的外 差 原 理 ， 试 端 测 口的射频 信号 （ Ｆ 和 本 振信 号 （ Ｏ 经 过 混 频 器 混 频 后 Ｒ） Ｌ） 得 到一个 中频 信 号 （Ｆ ， Ｉ） 这表 示 被 测 信号 变 换 到 某 一 中
口 ； 试装 置 在测 试端 口将入 射波 和反射 波分 离 ， 馈人 测 并
将 射频变换 到较 低 中频 的 原 因 是 因 为 Ａ Ｄ转 换 器 ／
的限制 带宽决定 了它不 能 工作 在 微 波 或 毫米 波 范 围 ， 所
以高频 信号不 能通过 Ａ Ｄ直接 取样 ， 须 经过 本 振 混 频 ／ 必
数 的 测试 。但 是 ， 电压驻 波 比、 入损 耗等 这些指 标 只是 插
电缆整 体性 能 的一个 反 映 ， 比如 电压 驻 波 比大说 明电缆 反射大、 匹配差 ， 插入 损 耗大说 明信号 用户界 面和远 程控 制界 面 。 信号 源核 心是一个 可调 范 围较 宽 的 电调 振 荡 器 ， 产 生正弦 激励信 号 ， 通过 锁 相 环等 技 术 保证 信号 源 必 要 并 的频率稳 定度 和频谱 纯度 。测试装 置 主要通 过定 向元 件 实现输 入 Ｄ Ｔ的入射 波和 由 Ｄ Ｔ输 出 的反 射波 的 分离 ， Ｕ Ｕ
１ 矢量 网络分 析仪 的 时域功 能介 绍 １ １ 矢 网工 作原 理简介 ．
个相 同的信号 ， 路 送 至参 考 通 道 （ 为 ｏ ） 另 一 路 通 一 记 ，
过定 向元件送 至 Ｄ Ｔ 记 为 ｎ ， 经被测 件反 射 的信号 Ｕ（ ） 而 被定 向元件耦 合送 至测量 接 收机 （ 记为 ｂ ） 从 而 实 现 了 ，， 被测件 反射参 量 的测试 。用公 式表示 为 ：
始测 量数据 ； 计算 机部 分 的 功能 是 进 行 系统 误 差 校 正 并
将 接收机输 出的原始 测 量数 据 处 理后 显 示 出来 ， 同时 它
测 试结 果或 是产 品性 能 。衡量 电缆组 件质量 的指标 通 常
是其 Ｓ参 数 ， 括 电压 驻 波 比、 入 损 耗 、 位 以及 延 包 插 相 时 ， 矢量 网络 分析 仪 频域 测 试 可 以方 便 地 实现 这 些参 用
《 量 与 溺 试 技 术）０ １ 第 ３ 计 ２１年 ８卷 第 ６期
矢 量 网络 分 析 仪 时域 功 能在 同轴 电缆 故 障定 位 上 的应 用
Ｔ ｅＡ ｐ ｉ ｔ ｎ ｏ ｅｔｒＮ ｔ ｏｋＡｎ ｌ ｅ ’ ｉ ｈ ｐ ｌ ａｉ ｆＶ ｃ ｅｗ ｒ ａｙ ｒ ＳＴｍｅ—ｄ ｍａｎＦｕ ｃ ｏ ｃ ｏ ｏ ｚ ｏ ｉ ｎ ｔ ｎ ｉ
较 大 的损 失 ， 造 成 电缆 反 射 大 的原 因却 不得 而 知 。矢 而
网的 时域 功能恰 恰 能 帮我 们 完成 这 一 分 析定 位 工 作 ， 通
过时 域分 析可 以确 定 出电缆故 障点 的位置 。下 面就从 矢 网工 作原 理及 其 时域 功能 展 开 ， 结 合 实例 重 点介 绍 一 并 下矢 网 时域功 能在 电缆 故 障定 位 上的应用 。
应用。
关 键 词 ： 量 网 络分 析仪 ； 域 ； 矢 时 同轴 电 缆
０ 引 言
机相连 ， 接 收 机 又 由 射 频 信 号 部 分 和 数 字 信 号 处 理 而
（ Ｓ 部分 构 成 ， 收机 的输 出是 由复 数 数值 表示 的 原 Ｄ Ｐ） 接
在 射频 、 微波 领域 ， 同轴 电缆 无论在 测试 中还是 产 品 级联 中应 用 都相 当普 遍 ， 以电缆 组 件 的 质量 直 接 影 响 所
定 向元 件常用 的是 电压 驻 波 比电桥 和 定 向耦 合 器 ， 们 它 具有互 补 的频 率范 围 ， 波 比电桥 通 常适 用 于 几 ｋ ｚ 驻 Ｈ 到 ４ Ｈ 的频 率范 围 ， 向耦合 器 可 以覆 盖 １ Ｈ Ｏｚ 定 Ｇ ｚ到 １０ Ｈ １Ｇ ｚ 以上 的频率范 围 。实际 中先 由功分器 将激 励信 号分 成两
频， 同时保 留了被测 信号 的 幅度 和相 位 信 息 。频 率 关 系 用 公式 表示为 ：
图 １ 外 差 型 二 端 口 矢 量 网 络 分 析 仪 组 成 框 图
＝
Ｉ ， ０ 一 ｌ
（） ２
目前广 泛使 用 的矢 网是 基 于外 差 型 原理 设 计 的 ， 主 要 包括 四个 部分 ： 号源 、 信 测试 装置 、 接收机 和计算 机 （ 见 组成 框 图 １ 。信号 源提供 射频 （ Ｆ） ） Ｒ 信号 ， 该信 号称 为激 励 ， 号 源切换 器将 激 励 信 号传 送 到 相应 的有 源测 试 端 信