第2章 时域测量02
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现代时域测量第二章
fuping
脉冲标准——脉冲测量与分析
确定脉冲幅度的方法
定义法 积分法——适于分析与参考脉冲波形形状近似的波形
eu(t) er(t)
tr1 tu1
fuping
tu2 tr2
tu 2
tr 2
eu (t)dt er (t)dt
tu1
tr1
tu 2
tr 2
eu (t) 2dt er (t) 2dt
TD
t
TD
t
阶跃响应
冲激响应
fuping
e(ω)
F( j)
1
2
0
1 RC
频率响应
RC电路响应脉冲参数估计
阶跃响应
t
k (t) (1 e RC )u(t)
冲激响应
t
h(t) e RC (t)
频率响应
H ( j) E1( j) / E2( j) (1 jRC)1
fuping
RC电路响应脉冲参数估计
t f(t)
t
f (t) h()d
k
t
ek22 d
t
归一化
0.5cerf (kt)
t 0
f
(kt)
0.5[1
erf
(kt)]
0t
可查表
fuping
高斯系统参数估计
高斯系统过渡持续时间
（10%~90%）
f(kt)
1.0
0.5cerf(kt2)=0.1
0.9
0.5[1+erf(kt1)]=0.9
波形存在时间的扩展与压缩
扩展：
时间扩展 波形缩小 观察整体 用于确定量值或时间参考线
压缩：
时间压缩 波形放大 观察细节 用于确定时间或量值特性
脉冲标准——脉冲测量与分析
确定脉冲幅度的方法
定义法 积分法——适于分析与参考脉冲波形形状近似的波形
eu(t) er(t)
tr1 tu1
fuping
tu2 tr2
tu 2
tr 2
eu (t)dt er (t)dt
tu1
tr1
tu 2
tr 2
eu (t) 2dt er (t) 2dt
TD
t
TD
t
阶跃响应
冲激响应
fuping
e(ω)
F( j)
1
2
0
1 RC
频率响应
RC电路响应脉冲参数估计
阶跃响应
t
k (t) (1 e RC )u(t)
冲激响应
t
h(t) e RC (t)
频率响应
H ( j) E1( j) / E2( j) (1 jRC)1
fuping
RC电路响应脉冲参数估计
t f(t)
t
f (t) h()d
k
t
ek22 d
t
归一化
0.5cerf (kt)
t 0
f
(kt)
0.5[1
erf
(kt)]
0t
可查表
fuping
高斯系统参数估计
高斯系统过渡持续时间
（10%~90%）
f(kt)
1.0
0.5cerf(kt2)=0.1
0.9
0.5[1+erf(kt1)]=0.9
波形存在时间的扩展与压缩
扩展：
时间扩展 波形缩小 观察整体 用于确定量值或时间参考线
压缩：
时间压缩 波形放大 观察细节 用于确定时间或量值特性
仪器仪表时域测量
添加项标题
电子测量应用案例：介绍电子测量在各个领域的应用案例， 如通信、电力、汽车、航空航天等。
信号强度测量： 用于测量信号 的幅度、频率
等参数
信号质量评估： 评估信号的清 晰度、失真度
等
干扰分析：分 析信号干扰的 类型、来源和
影响
故障诊断与排 查：通过测量 信号参数的变 化，判断通信 设备的故障位
《仪器仪表时域测量》 PPT课件
汇报人：PPT
目录
课件介绍
仪器仪表概述
时域测量原理
仪器仪表时域 测量技术
仪器仪表时域 测量应用
总结与展望
课件介绍
课件的背景和目的 课件的内容和结构 课件的特点和优势 课件的应用和价值
帮助学生掌握 仪器仪表时域 测量的基本原 理和操作方法
提高学生解决 实际问题的能 力，增强实践
时域测量原理
时域测量原理：通 过测量信号随时间 变化的特征来描述 信号的性质
时域测量方法：采 用示波器、信号发 生器、数字万用表 等仪器进行测量
时域测量特点：直 观、实时、操作简 便
时域测量应用：在 电子、通信、控制 等领域得到广泛应 用
实时性：能够实时反映信号的变化情况 直观性：通过图形或曲线直接展示信号特征 灵活性：适用于各种不同类型的信号测量 高精度：能够实现高精度的信号测量和分析
汽车电子测量技术发展趋势：探讨汽车电子测量技术的发 展趋势，如智能化、网络化、集成化等。
汽车电子测量应用前景：分析汽车电子测量应用的前景， 如提高汽车性能、降低油耗、减少排放等。
飞机飞行状态监测：利用仪器仪表对飞机飞行过程中的各种状态参数进 行实时测量，如速度、高度、加速度等。
航空发动机性能测试：通过仪器仪表对航空发动机的各项性能指标进行 测量，如推力、耗油量、排气温度等，以评估发动机的工作状态和性能。
电子测量应用案例：介绍电子测量在各个领域的应用案例， 如通信、电力、汽车、航空航天等。
信号强度测量： 用于测量信号 的幅度、频率
等参数
信号质量评估： 评估信号的清 晰度、失真度
等
干扰分析：分 析信号干扰的 类型、来源和
影响
故障诊断与排 查：通过测量 信号参数的变 化，判断通信 设备的故障位
《仪器仪表时域测量》 PPT课件
汇报人：PPT
目录
课件介绍
仪器仪表概述
时域测量原理
仪器仪表时域 测量技术
仪器仪表时域 测量应用
总结与展望
课件介绍
课件的背景和目的 课件的内容和结构 课件的特点和优势 课件的应用和价值
帮助学生掌握 仪器仪表时域 测量的基本原 理和操作方法
提高学生解决 实际问题的能 力，增强实践
时域测量原理
时域测量原理：通 过测量信号随时间 变化的特征来描述 信号的性质
时域测量方法：采 用示波器、信号发 生器、数字万用表 等仪器进行测量
时域测量特点：直 观、实时、操作简 便
时域测量应用：在 电子、通信、控制 等领域得到广泛应 用
实时性：能够实时反映信号的变化情况 直观性：通过图形或曲线直接展示信号特征 灵活性：适用于各种不同类型的信号测量 高精度：能够实现高精度的信号测量和分析
汽车电子测量技术发展趋势：探讨汽车电子测量技术的发 展趋势，如智能化、网络化、集成化等。
汽车电子测量应用前景：分析汽车电子测量应用的前景， 如提高汽车性能、降低油耗、减少排放等。
飞机飞行状态监测：利用仪器仪表对飞机飞行过程中的各种状态参数进 行实时测量，如速度、高度、加速度等。
航空发动机性能测试：通过仪器仪表对航空发动机的各项性能指标进行 测量，如推力、耗油量、排气温度等，以评估发动机的工作状态和性能。
网络分析仪时域测量使用介绍
图5
信息产业部信息传输线质量监督检验中心
第5页
共7页
图6
4
计算机与网络分析仪结合，更进一步达到类似TDR 的测试能力。 4.1其实现阶段，在一般的应用场合，无论是测量距离以及位置进度来讲，网络分析仪 已经能够替代实现大部分的TDR 的功能，但是对于那些早期的网络分析仪并没有时 域测量功能, 我们如何用早期的网络分析仪来实现时域测量呢。 4.2我们通过计算机对网络分析仪进行数据采集转换来实现时域功能。如图7。
信息产业部信息传输线质量监督检验中心
第4页
共7页
图3
图4
3.3
脉冲回波损耗（pulse return loss ）测量。 3.3.1 脉冲回波损耗 p 的定义为：
p 20 lg x win
式中：
（11 ）
x ——见公式（3）；
win ——常数，由仪器设置决定；
3.3.2 测试步骤： 3.3.2.1 将网络分析在进行校准（S11或S22）； 3.3.2.2 接上负载进行回波测试，见图5； 3.3.2.3 切换到时域状态， 在被测件的测试范围内就为被测件的脉冲回波损耗， 见图6；
n——频域测量时的测试点数； 2.2.3.3 时域分辨率 xmin
xmin tmin C0 Vc
3 网络分析仪时域测量的具体应用
（10）
3.1利用时域功能来消除不需要测量部分的影响 在线缆测试过程中， 特别是电缆组件测试过程中， 经常会遇到需要剔除端部连接器 影响的测试情况，这时就需要用到时域门。 3.1.1 第一步，校准仪器获取电缆的原始测试数据，见图2① 3.1.2 第二步，利用网络分析仪的时域功能进行反傅里叶变换获得时域数据，图2 ②； 3.1.3 第三步，选定时域范围，将不需要测试的部分去除，图2③； 3.1.4 第四步，对选定的时域范围进行傅里叶变换得到频域数据，见图2④。 注：后3步也可以通过计算机程控在PC上完成。
02 自动控制原理—第二章
Tm J
Tm
d dt
K u u a K m (Ta
dM c dt
Mc)
电感La较小，故电磁时间常数Ta可以忽略 ，则
Tm
d dt
K uua K m M c
如果取电动机的转角 （rad）作为输出，电枢电压ua （V），考 虑到 d ，可将上式改写成
2.举例 ①一个自变量：励磁电流成正 比，但if增加到某个范围后，磁路饱和，发电机的电势与励磁电流呈 现一种连续变化的非线性函数关系。 设：x—励磁电流， y—发电机的输出电势。 y=f(x)
设原运行于某平衡点（静态工作点） A点：x=x0 , y=y0 ,且y0=f(x0) B点：当x变化△ x， y=y0+△ y 函数在（x0 , y0 ）点连续可微，在A 点展开成泰勒级数，即
y k x
df ( x ) k dx x x0
②两个自变量： y=f(x1， x2) 静态工作点： y0=f(x10， x20) 在y0=f(x10， x20) 附近展开成泰勒级数，即
f 1 2 f f 2 f 2 f y f ( x10 , x 20 ) ( x1 x10 ) ( x 2 x 20 ) ( x1 x10 ) 2 ( x1 x10 )( x 2 x 20 ) ( x 2 x 20 ) 2 2 2 x 2! x x 2 x1x 2 x 2 1 1
例2-2
解 设回路电流i1和i2为中间变量。根据基尔霍夫电压定律对前一回 路，有
u i R1i1
对后一回路，有
1 C1
(i
1
i 2 ) dt
1 C2
Tm
d dt
K u u a K m (Ta
dM c dt
Mc)
电感La较小，故电磁时间常数Ta可以忽略 ，则
Tm
d dt
K uua K m M c
如果取电动机的转角 （rad）作为输出，电枢电压ua （V），考 虑到 d ，可将上式改写成
2.举例 ①一个自变量：励磁电流成正 比，但if增加到某个范围后，磁路饱和，发电机的电势与励磁电流呈 现一种连续变化的非线性函数关系。 设：x—励磁电流， y—发电机的输出电势。 y=f(x)
设原运行于某平衡点（静态工作点） A点：x=x0 , y=y0 ,且y0=f(x0) B点：当x变化△ x， y=y0+△ y 函数在（x0 , y0 ）点连续可微，在A 点展开成泰勒级数，即
y k x
df ( x ) k dx x x0
②两个自变量： y=f(x1， x2) 静态工作点： y0=f(x10， x20) 在y0=f(x10， x20) 附近展开成泰勒级数，即
f 1 2 f f 2 f 2 f y f ( x10 , x 20 ) ( x1 x10 ) ( x 2 x 20 ) ( x1 x10 ) 2 ( x1 x10 )( x 2 x 20 ) ( x 2 x 20 ) 2 2 2 x 2! x x 2 x1x 2 x 2 1 1
例2-2
解 设回路电流i1和i2为中间变量。根据基尔霍夫电压定律对前一回 路，有
u i R1i1
对后一回路，有
1 C1
(i
1
i 2 ) dt
1 C2
时域测量(part2)
4.Y放大器 4.Y放大器 放大器使示波器具有观测微弱信号的能力。 Y放大器使示波器具有观测微弱信号的能力。Y放大器应该有 稳定的增益、较高的输入阻抗、足够宽的频带和对称输出的 稳定的增益、较高的输入阻抗、 输出级。 输出级。
Y输出放大器大都采用推挽式放大器，有利于提高 输出放大器大都采用推挽式放大器， 共模抑制比。 共模抑制比。可采用改变负反馈的方法改变放大 面板上的“ 10”开关 器的增益 （面板上的“×5”或“×10 开关 ）。 或
（1）衰减器
u1 Z2 = u 2 Z1 + Z 2
Z1 = R1 R2 , Z2 = 1 + jωC1R1 1 + jωC 2 R2
当
R1C1 = R 2C 2
+ u1 −
R1
Z1C1R2Fra bibliotekZ2+
C2
u2 −
u1 Z2 R2 C1 = = = u2 Z1 + Z 2 R1 + R 2 C1 + C 2
6.4.3 通用示波器的水平通道
水平通道包括触发电路、扫描电路和水 平放大器等部分，其主要任务是产生随时间 线性变化的扫描电压，再放大到足够的幅度， 然后输出到水平偏转板，使光点在荧光屏的 水平方向达到满偏转。
触 信 发 号 触 源 发 选 择
触 耦 发 合 方 选 式 择 放 整 大 形 电 路
通常把Y放大器分成前置放大器和输出放大器两部分。 通常把Y放大器分成前置放大器和输出放大器两部分。
U f
宽频带、 宽频带、高增益差分放大 示波器售价主要决定带宽
主要按钮：垂直（ 主要按钮：垂直（Y）位移-----调Y放大器直流电位，使水平基 位移-----调 放大器直流电位， ----线上下移动。 线上下移动。 寻迹-----有时Y增益过大,基线跑出屏幕, -----有时 寻迹” 寻迹-----有时Y增益过大,基线跑出屏幕,按“寻迹” 使增益大大降低拉回基线 倍率-----若把“倍率”置于“ 5”,则负反馈减小 -----若把 则负反馈减小， 倍率-----若把“倍率”置于“×5”,则负反馈减小， 增益增加5 这便于观测微弱信号。 增益增加5倍，这便于观测微弱信号。
时域相位测量
写出对应的复振幅
~ U1 ( P) A1 ( P)ei1 ( P ) ~ U 2 ( P) A2 ( P)ei 2 ( P )
4
2012-12-31
二者叠加合成为
~ ~ ~ i1 ( P) i2 ( P) U (P) U1(P) U2 (P) A1(P)e A2 (P)e
一幅图像拆成N幅(称为N点法)。假设数字化的图样表示为l(m，n)，
则
16
2012-12-31
I i (m, n) I (i mN, n) i 0,1,, N 1
I0,I1,…,In-1相当于N-1次相移所得到的N幅条纹图
像，可以用时域移相法的公式来计算。常见的方法是
使相邻像素的相位差为
n表示第n帧条纹图(n=0，1，⋯，N-1)。 I(x,y)是摄像机接收到的光 强值R(x，y)是物体表面不均匀的反射率，A(x,y)是背景强度，
B ( x, y) n 是条纹对比度， ( x, y) 为附加的相位值。相位 A( x, y )
n
中
包含了物体面形h(x,y)的信息，具体关系取决于系统结构参数。
24即光栅每次移动
此时，条纹图的相位被移动
2 N
，产生一个新的强度函数In(x,y)，用
1 N
个周期，
三个或更多的不同相移值的条纹图，所求物面上的相位分布可表示为:
( x, y ) arctan[N 0 1
0
I
N 1
n
( x, y ) sin(2n ( x, y ) cos(2n
时域相位测量
内容提要
① 相位测量的一般原理
② 时域相位测量算法
③ 实例分析 ④ 误差分析及算法评价
时域测量与频域测量
时域测量与频域测量测量被测物件在不同时间的特性，即把它看成是一个时间的函数f(t)来测量，称为时域测量。
例如，对图中a的信号f(t)可以用示波器显示并测量它的幅度、宽度、上升和下降时间等参数。
把信号f(t)输入一个网络，测量出其输出信号f(t)，与输入相比较而求得网络的传递函数h(t)。
这些都属於时域测量。
对同一个被测物件，也可以测量它在不同频率时的特性，亦即把它看成是一个频率的函数S(ω)来测量，这称为频域测量。
例如，对信号f(t)可以用频谱分析仪显示并测量它在不同频率的功率分布谱S(ω)，如图b。
把这个信号输入一个网络,测量出其输出频谱S′(ω)，与输入相比较而求得网络的频率回应G（ω）。
这些都属於频域测量。
用一个频率可变的正弦（单频）信号作输入，测量出在不同频率时网络输出与输入功率之比，也得到G(ω)。
这仍然是频域测量。
时域与频域过程或回应，在数学上彼此是一对相互的傅里叶变换关系，这里*表示卷积。
时域测量与频域测量互相之间有唯一的对应关系。
在这一个域进行测量，通过换算可求得另一个域的结果。
在实际测量中，两种方法各有其适用范围和相应的测量仪器。
示波器是时域测量常用的仪器，便於测量信号波形参数、相位关系和时间关系等。
频谱分析仪是频域测量常用的仪器，便於测量频谱、谐波、失真、交调等。
1.最简单的解释频域就是频率域，平常我们用的是时域，是和时间有关的，这里只和频率有关，是时间域的倒数。
时域中，X轴是时间，频域中是频率。
频域分析就是分析它的频率特性！2. 图像处理中：空间域，频域，变换域，压缩域等概念！只是说要将图像变换到另一种域中，然後有利於进行处理和计算比如说：图像经过一定的变换（Fourier变换，离散yuxua DCT 变换），图像的频谱函数统计特性：图像的大部分能量集中在低，中频，高频部分的分量很弱，仅仅体现了图像的某些细节。
2.离散傅立叶变换一般有离散傅立叶变换和其逆变换3.DCT变换示波器用来看时域内容，频普仪用来看频域内容！！！时域是信号在时间轴随时间变化的总体概括。
《时域测量》课件
时域测量通常采用示波器、信号发生 器和相关软件等工具进行。
时域测量的应用领域
通信领域
用于信号传输、调制解 调等方面的测试和调试
。
电子测量
用于测量电子设备的性 能参数，如放大器、滤
波器等。
自动控制
用于控制系统的信号处 理和调试。
音频工程
用于音频信号的处理、 录制和播放等方面的测
试和调试。
时域测量的重要性
时域测量能够提供信号在时间域 内的完整信息，帮助工程师更好
地理解信号的特性和行为。
时域测量具有实时性，能够快速 捕捉和记录信号的变化，对于故
障排查和调试非常有帮助。
时域测量方法简单直观，易于掌 握，是电子工程领域的基本技能
之一。
02
CATALOGUE
时域测量的方法和技术
示波器法
总结词
通过示波器观察信号波形，测量信号的幅度、频率和相位等 参数。
利用数字信号处理算法，对信号进行滤波、去噪、特征提取等处理，以实现时域测量。
详细描述
数字信号处理技术是一种较为通用的时域测量方法，通过利用数字信号处理算法，可以对信号进行滤波、去噪、 特征提取等处理，以实现时域测量。数字信号处理技术具有较高的灵活性和可编程性，可以根据不同的测量需求 进行定制和优化。
详细描述
示波器法是一种常用的时域测量方法，通过观察信号波形， 可以测量信号的幅度、频率和相位等参数。示波器通常具有 高速采样和实时显示功能，能够捕捉信号的瞬态变化。
频谱分析法
总结词
通过分析信号的频谱，测量信号的频率成分和功率分布。
详细描述
频谱分析法是一种常用的时域测量方法，通过将信号转换为频域进行分析，可 以测量信号的频率成分和功率分布。频谱分析仪通常具有高分辨率和宽动态范 围，能够准确测量信号的频谱特性。
时域测量的应用领域
通信领域
用于信号传输、调制解 调等方面的测试和调试
。
电子测量
用于测量电子设备的性 能参数，如放大器、滤
波器等。
自动控制
用于控制系统的信号处 理和调试。
音频工程
用于音频信号的处理、 录制和播放等方面的测
试和调试。
时域测量的重要性
时域测量能够提供信号在时间域 内的完整信息，帮助工程师更好
地理解信号的特性和行为。
时域测量具有实时性，能够快速 捕捉和记录信号的变化，对于故
障排查和调试非常有帮助。
时域测量方法简单直观，易于掌 握，是电子工程领域的基本技能
之一。
02
CATALOGUE
时域测量的方法和技术
示波器法
总结词
通过示波器观察信号波形，测量信号的幅度、频率和相位等 参数。
利用数字信号处理算法，对信号进行滤波、去噪、特征提取等处理，以实现时域测量。
详细描述
数字信号处理技术是一种较为通用的时域测量方法，通过利用数字信号处理算法，可以对信号进行滤波、去噪、 特征提取等处理，以实现时域测量。数字信号处理技术具有较高的灵活性和可编程性，可以根据不同的测量需求 进行定制和优化。
详细描述
示波器法是一种常用的时域测量方法，通过观察信号波形， 可以测量信号的幅度、频率和相位等参数。示波器通常具有 高速采样和实时显示功能，能够捕捉信号的瞬态变化。
频谱分析法
总结词
通过分析信号的频谱，测量信号的频率成分和功率分布。
详细描述
频谱分析法是一种常用的时域测量方法，通过将信号转换为频域进行分析，可 以测量信号的频率成分和功率分布。频谱分析仪通常具有高分辨率和宽动态范 围，能够准确测量信号的频谱特性。
第二章 测量基础知识
2、时域、复域和频域
数学模型建立在一定的论域内。常用的有时域、复域和频域
A.时域
信号在时域内表现为时间的函数u(t)、y(t)。常微分方程是 描述系统特性最常用的数学模型，它表现为输入信号u(t)和 输出信号y(t)的各阶导数的相互关系，即
n
m
ai pi y(t) b j p ju(t)
i0
j0
p为算子 d dt
时域模型的主要缺点是计算复杂和试验精度低。
B.复域
借助于拉普拉斯变换
[u(t)] u(t)est dt U (s) 0
当初始条件为零时，时域模型转变为复域模型
n
m
ai siY (s) b j s jU (s)
i0
j0
s jw
复域模型的优点是简化计算，但难以直接表达信号系统的
特性，也无法用试验方法求得或分析研究。
C.频域
但σ=0，s=jw时，拉普拉斯变换成为傅里叶变换
F[u(t)] u(t)e jwt dt U ( jw)
复域模型转变为频域模型
n
m
ai ( jw)i Y ( jw) b j jw jU ( jw)
准确度ε：它表明仪表指示值与真值的偏离程度。 准确度是系统误差大小的标志,准确度高,意味着系统误差小。
精 度：它是精密度与准确度的综合反映, 精度高, 表示精 密度和准确度都比较高。在最简单的情况下,可取两者的代 数和,即τ=δ+ε。精度常以测量误差的相对值表示。
下图表示的射击打靶例子有助于加深对精密度、准 确度和精确度三个概念的理解。
特点：测量过程简单而迅速。
直接测量又可分为两种：直接比较和间接比较。
直接比较：直接把被测物理量和标准作比较的测 量方法。如 ⊙天平测物体质量
数学模型建立在一定的论域内。常用的有时域、复域和频域
A.时域
信号在时域内表现为时间的函数u(t)、y(t)。常微分方程是 描述系统特性最常用的数学模型，它表现为输入信号u(t)和 输出信号y(t)的各阶导数的相互关系，即
n
m
ai pi y(t) b j p ju(t)
i0
j0
p为算子 d dt
时域模型的主要缺点是计算复杂和试验精度低。
B.复域
借助于拉普拉斯变换
[u(t)] u(t)est dt U (s) 0
当初始条件为零时，时域模型转变为复域模型
n
m
ai siY (s) b j s jU (s)
i0
j0
s jw
复域模型的优点是简化计算，但难以直接表达信号系统的
特性，也无法用试验方法求得或分析研究。
C.频域
但σ=0，s=jw时，拉普拉斯变换成为傅里叶变换
F[u(t)] u(t)e jwt dt U ( jw)
复域模型转变为频域模型
n
m
ai ( jw)i Y ( jw) b j jw jU ( jw)
准确度ε：它表明仪表指示值与真值的偏离程度。 准确度是系统误差大小的标志,准确度高,意味着系统误差小。
精 度：它是精密度与准确度的综合反映, 精度高, 表示精 密度和准确度都比较高。在最简单的情况下,可取两者的代 数和,即τ=δ+ε。精度常以测量误差的相对值表示。
下图表示的射击打靶例子有助于加深对精密度、准 确度和精确度三个概念的理解。
特点：测量过程简单而迅速。
直接测量又可分为两种：直接比较和间接比较。
直接比较：直接把被测物理量和标准作比较的测 量方法。如 ⊙天平测物体质量
网络分析仪时域测量
20
对第二个不连续性进行选通
21
网络内部的遮蔽现象
22
传输线阻抗变化的遮蔽现象
22
离散不连续性的遮蔽现象
23
多重不连续性的遮蔽现象
23
传输线损耗的遮蔽现象
24
测量范围
25
测量范围计算举例
25
识别假象响应
26
对测试范围的小结
26
分辨率
27
响应分辨率
27
确定幅度相等的响应的响应分辨率（或 50% 冲击宽度）
时域反射测量技术（TDR）：指利用快速阶跃信号发生器和接收机来进 行传输或反射的测量方法。TDR 是对具有这种测试能力的示波器的通称。 请注意，安装了适当的软件之后，用 TDR 方法测量（时域内的测量）也可 以得到 S 参数（频域内的参数），（见图 1）。
矢量网络分析仪（VNA）：指用矢量网络分析仪（VNA）进行比值测 量的方法，这种方法是用一个反射信号接收机或传输信号接收机对扫频连 续波（CW）激励源进行跟踪，测试结果通常显示为 S 参数（反射信号或 传输信号与激励信号之比）。这份资料主要讲述如何把用矢量网络分析仪 测到的 S 参变换成时域测试结果。
3
虽然我们过去惯用的 TDR 示波器作为定性测试工具一直非常有用，但 存在一些影响其测试精度和有效性的限制因素：a）TDR 输出的阶跃信号 的上升时间—测量结果在空间上的分辨率取决于阶跃信号上升时间的快 慢；b ）不是 特别 理想 的信 噪比 － 这是 由于 示波 器宽 带 接收 机的 结构引起 的。［8］
6
连续函数
取样函数
连续函数
取样函数
频率幅度 时间幅度
频率(Hz) 图 3a.连续函数和离散（取样）函数
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由几级宽带 放大器组成
以使被测信号比扫 描电压延迟到达示 波管的垂直偏转板
进一步放大信号，提供 满足y轴频率特性和输 出幅度的偏转电压
2.2.4 垂直系统
1 耦合方式
S1接法：DC：信号直接通过 AC：信号经C1耦合， 隔离直流和变化慢的 GND：信号通路断开,C1预充电，当转拔到AC 时，不会发生光迹短时间内大幅度偏移。
通常采用共发共基差分放大电路，由VT1,VT2,VT3,VT4四只管子组成，输入单端 信号经VT1,VT2两管对称倒相放大，受控制后由VT3,VT4输出。
• 晶体管VT5是恒流管，可以提高放大电路的共模抑制能力； • 开关管S2改变共发电路发射极间耦合电阻大小，使扩展增 益*5，RP3为校准*5时的增益； • R3,R4,RP4组成电路放大后的信号分流电路，调节RP4就 可以改变负载R47,R48上的电压，达到增益微调的目的； • RP5校准增益*1； • 开关S3，改变垂直放大信号的“+”，“-”极性； • 调节RP6，改变上的电流大小，达到显示垂直信号位移的 目的 • RP1是使共发电路输出电平平衡； • RP2和C11对放大电路起频率响应补偿作用。
2.2.4 垂直系统
示波器既要能观测小信号（mV数量级），又要能观 测大信号（几十~几百伏），而示波管的垂直偏转灵敏度 一般为4~10V/cm；需要设置垂直系统（y轴放大器）， 通过放大或衰减，显示大范围的被测信号。 垂直系统主要由输入电路、前置放大器、延迟线和后 置放大器等组成。
包括衰减器 和跟随器
VT1,VT2构成差分共发射极放大器，驱动延迟线YC1，电阻R2,R3是延迟线终端匹配电阻 ; VT3,VT4构成共基极电路，其输入阻抗极低，起着缓冲隔离延迟线驱动放大器负载分布 电容影响，保证高频特性良好匹配作用。 针对VT1和VT2为了能驱动大电容，及高频增益低的特点，采用串联电容C26的方法补偿
5 垂直通道极性转换电路
S置“+”：R61接-12 V,VD2,3,6,7导通，信号顺向通过，而另一R45接+12V， VD1,4,5,8截止，没有信号通过，这时，y2通道信号是正极性； 反之，S置“-”， y2通道信号是正极性。
6 垂直通道开关转换电路（电子开关）
y1单踪显示：S1接地电平， IC4A的R端为高态“1”，在输出端Q产生高态“1”， 被测信号通过y1通道放大器，y2通道被阻断； _ y2单踪显示：R接地电平， IC4A的S端为高态“1”，在输出端Q产生高态“1”， 被测信号通过y2通道放大器，y1通道被阻断；
防止热漂移
低输出电阻的计算
• R0=(R46+RP2+R48)//R19//rbe2/(1+ββ2) ≈ rbe2/(1+ββ2) • 当rbe2 =1k， β =100,则 R0= 10 Ω 恰与低阻分压器R19系列匹配。
4 前置放大器
将单端输入信号变成双端对称输出信号
她的增益要求不高，但频带宽度要比整体的频响指标宽； 实现控制功能——增益微调，增益扩展，变换极性和垂直位移
2 衰减器
10倍衰减电路
•当输入电压u1为低频信号时 C6,C7不起作用，衰减比取 决于电阻比。 当u1为高频信号时7，使衰减比与信号频率无关， 称为最佳补偿，上例中 C6=R11C7/R9=100k*22/900k≈2.4pF。
上图中调节C6还有与探极线的阻抗匹配作用。
2.2.3 示波管及直流供电系统
正高压+4800v加至后加速极，电子获得能量，高速轰击荧光屏，显示增亮
•高压发生器产生的负高 压(-1200v)加至2脚使阴 极为极低负电位； •经R2,R3,RP1分压加至 5脚进行聚焦控制； •RP3低压送至9脚进行 辅助聚焦控制； •RP01调节电压加至4脚 改善聚焦和几何图形畸 变； •RP02调整电压加至6脚 校正几何图形； •RP03调整电压加至13 脚改变栅网电压，消除 二次电子,使屏幕清晰； •偏转线圈了L1,其感应电 压由RP04调整可使图像 旋转,使水平扫描光迹平 行水平轴； •调节RP4改变栅极偏压 改变辉度起始点； •RP2改变示波管屏幕亮 暗度。
• Y1+Y2显示：R,S分别被VD1，2控制在低 — 态“0”， IC4A的输出端Q,Q产生高态“1”， 被测信号y1和y2相加，通过放大器显示；
7 延迟线功能及驱动放大器
水平锯齿波信号起始点与触发信号间有一 段延迟时间，为了观测前沿就必须在y轴 放大器中插入延迟线，使被测信号的起点 与扫描信号起点同步。 对延迟线的要求：延迟时间应足够长和稳 定以补偿x通道扫描电路启动时间的延迟。 图a.扫描是从td1开始 图b.当uy达到A点，其uA大于触发电平Uf 时扫描电压ux由0开始增加，此时，荧光 屏上不能显示信号的起始部分（OA段） 如图c
3 混合阻抗变换电路
VT1，VT2，VT3组成 源极-射极跟随器，获 得高阻输入Ri≥1M，低 阻输出R0 AT1，AT2为高阻衰减 可以为阻容分立元件 R19为低阻衰减 被测信号经R3和R5 分压网络送A1的反向 端，由R46，RP2和 R48分压反馈到A1的 同相端经A1比较放大， 其输出改变恒流管 VT3的导通电平，对 VT1的源极进行误差 修正，维持VT2输出 高度稳定
对称螺旋延迟电缆
串臂是螺旋线的电感，并臂是螺旋线与外部导体间的分布电容
单位时间的延时时间为: t1=(LC)
1/2
若示波器延时电缆为2米，每米约延时50ns,总延时为100ns 。 延迟线的特性阻抗：在双端平衡传输时一般不超过几百欧，所 以在输入端要用低输出阻抗驱动，终端用低输出阻抗电路缓冲.
共发共基型延迟线驱动缓冲电路
当y轴输入端上的接探极线时，也要保证整机的频率特性。为了避免 因连接导线的寄生参数影响而产生谐振，因此当交流正弦信号频率大于 1MHz或测试脉冲信号时，均需用探极线连接，其等效电路如下
• 例：如上图，已知输入阻抗Ri=1MΩ,Ci=33pF， 为了得到最佳补偿，在R1=9.1MΩ时，有
C1=Ri*Ci/R1 =1M*33/9.1M ≈3.6 pF