如何用网络分析仪测试同轴电缆
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。
关于同轴电缆特性阻抗的测试方法
关于同轴电缆特性阻抗的测试方法自动化工程学院 闵亚军 201421070142摘要：特性阻抗是指当电缆无限长时电磁波沿着没有反射情况下的均匀回路传输时所遇到的阻抗，特性阻抗是射频同轴电缆传输的重要参数之一。
本文主要介绍几种同轴电缆特性阻抗的常用测试方法，包括TDR(时域测试法)、史密斯图法、谐振频率法，并简单介绍其基于的原理。
关键字：同轴电缆 特性电阻 时域测试法 史密斯图法引言特性阻抗是指当电缆无限长时电磁波沿着没有反射情况下的均匀回路传输时所遇到的阻抗，它是由电缆的电导率、电容以及阻值组合后的综合特性，正常的物理运行依靠整个系统电缆与连接器具有恒定的特性阻抗。
传输线匹配的条件就是线路终端的负载的阻抗正好等于该传输线的特性阻抗，此时没有能量的反射，因而有最高的传输效率，相反，传输效率会受到影响，所以特性阻抗值是整个传输回路中非常重要的一个参数。
接下来将简单介绍下测试这一参数的各种方法及其所基于的原理。
一、特性阻抗同轴电缆的特性阻抗定义为：入射电压跟入射电流的比值或者反射电压跟反射电流的比值，所以也称作波阻抗。
通过传输线理论的推导 ，我们可以很容易地得到特性阻抗的公式 ：Cj G L j R Z c ωω++= （1） 输人阻抗定义为从电缆的某一个方向看进去，其电压和电流的比值 。
局部特性阻抗：电缆沿线长度方向上各点的特性阻抗。
平均特性阻抗：为特性阻抗在高频时的渐进值。
平均特性阻抗是沿线的所有局部特性阻抗的算术平均值。
二、常用测试方法2.1 时域测试法TDR(time domain reflection ，时域测试法)是一种通用的时域测试技术，广泛应用于PCB 、电缆、连接器等测试领域。
这种技术可以测出传输线的特性阻抗，并显示出每个阻抗不连续点的位置和特性(阻抗、感抗和容抗)。
相对于其他技术，TDR 能够给出更多的关于系统宽带相应的信息。
TDR 基于一个简单的概念：当能量沿着媒介传播时，遇到阻抗变化，就会有一部分能量反射回来。
如何手工测试同轴
如何手工进行同轴电缆的测试说明：常规的网络分析仪有两种系统，一种是按照50欧设计的，另一种是按照75欧设计的；一般，50欧的网络分析仪测50欧的电缆，75欧的网络分析仪测75欧的电缆。
如果用户需要用50欧的网络分析仪来测试75欧的电缆，那么需要两个阻抗匹配转换器(一般推荐使用Agilent的11852B-CFG002)和相应的校准件，将转换器安装在网络分析仪的端口上，达到将50欧的系统转换为75欧系统的目的。
国内的生产厂家，用网络分析仪手动测试同轴电缆，常见的测试参数有：特性阻抗、衰减常数、回波损耗等。
1．（平均）特性阻抗校准：不需要校准测量参数：Meas->S21频率设置：Center设为200MHz、Span设为30。
（Span的设置和待测的同轴电缆的长度有关系，一般情况下，30米的待测电缆Span可以设置成30，10米的待测电缆可以设置成100，具体的Span根据测试的波形个数来设置）测量点数1601点，带宽1000Hz，线性扫描。
同轴电缆的具体接法：将同轴电缆做好接头，网络分析仪的Port1接50欧的三通，用一根直通校准线接三通右端的端口和Port2端口。
同轴线的一端接三通的左端，另一端一般保持开路状态，注意不可以接地。
此时，网络分析仪上面会出现若干个类似于正弦波的波形，数10个左右波形的波峰，记下第一个波形波峰和第11个波形波峰处的频率值F1和F2。
如果网络分析仪显示的波形少于10个，请调整扩大Span的值，直到屏幕上出现10个以上的波形为止。
用电容表或者其他合适设备测出同轴电缆的电容值，记为C。
根据下面的公式计算特性阻抗的值。
c f Z **2106∆=f ∆ ＝ （F2-F1）／n ；（MHz ）C ：待测电缆的总电容，pF 。
另外还有一种比较常用的测试阻抗的方法，即在网络分析仪上用史密斯圆图来测试阻抗。
具体方法是：1）先执行两端口校准。
2）将网络分析仪的显示格式设置为Smith 圆图，Format ――Smith Chart3）史密斯圆图测试阻抗有两种方法，方法一 开短路方法， 方法二 负载法。
利用天馈线测试仪进行同轴电缆的测试
利用天馈线测试仪进行同轴电缆的测试摘要：本文主要介绍利用3680B天馈线测试仪进行同轴电缆的测试方法，主要包括回波损耗、电缆损耗、故障定位等相关特性的测试。
关键词：天馈线测试仪回波损耗电缆损耗故障定位电缆测试1概要在当今信息化时代，同轴电缆应用非常广泛，因此对其性能指标的测试就十分重要。
美国贝尔实验室在1929年发明了同轴电缆，此后经过了近百年的不断发展，同轴电缆多次改进。
早期的电缆采用实芯材料作为填充介质，但是由于它对高频信号衰减较大，目前主要用于视频信号的传输。
后期，人们又把聚乙烯通过化学发泡或物理发泡后作为填充介质，其中物理发泡电缆的填充介质的发泡率高，介质主要成分为氮气，气泡之间是相互隔离的，具有防潮和低损耗的特点，是目前综合性能最好的电缆。
本文接下来的内容将主要介绍通过3680系列天馈线测试仪进行同轴电缆相关参数的测试。
3680系列天馈线测试仪是中电科思仪科技股份有限公司研发生产的一款专门用于天馈线测试的一款测试仪表，具有体积小、重量轻、方便携带、人机界面友好、测试精度高等特点。
这款测试仪能够对网络的反射参数进行全面测量，既可完成对网络驻波比、回波损耗、特性阻抗和相位的测量，还可对线路故障点进行精确定位。
这款仪表在飞机原位测试、天馈系统测试等领域应用十分广泛。
2测试方法2.1 术语以及概念电缆是一种非常常见的两端口器件，特性参数主要分为反射参数和传输参数，传输参数有插损、群时延、相位等，反射参数有回波损耗、驻波比、阻抗等。
矢量网络分析仪是测量单端口、多端口、有源、无源等器件的专业仪表，能够快速高效地进行S参数的测试，具有测试精度高、测试功能强大等特点，被称为“仪器之王”。
本文所用的3680系列天馈线测试仪本质上是一款单端口矢量网络分析仪，能够进行器件的反射参数的测试，能够对电缆进行高精度的测量。
首先，了解几个概念：反射系数Г=驻波比SWR=回波损耗RL=-20•回波损耗回波损耗是反射信号与入射信号的比值，是一个标量，单位为dB，阻抗完全匹配时，阻抗分布连续，信号完全传输过去，没有发生反射，那么回波损耗无穷大，就像光线在介质中传输，如果介质密度完全一样，则光线就不会发生反射和折射。
同轴电缆阻抗测试方法
同轴电缆阻抗测试方法同轴电缆是常用的一种传输信号或电力的电缆，其具有一对同轴导体，分别是内导体和外导体，中间隔着一层绝缘材料。
同轴电缆的阻抗测试是为了确定电缆的特性阻抗值，保证信号传输的质量和稳定性。
本文将介绍两种常用的同轴电缆阻抗测试方法。
一、快速测定法快速测定法是比较常见的同轴电缆阻抗测试方法之一，具有测试速度快的优点。
其测试原理是利用高频信号在同轴电缆中的传输特性进行测定。
具体步骤如下：1.准备测试设备：信号源、频谱分析仪或网络分析仪、同轴电缆样品。
2.将信号源的输出端连接到同轴电缆的输入端，将频谱分析仪或网络分析仪的输入端连接到同轴电缆的输出端。
3.调整信号源的频率为待测频率，发送高频信号。
4.通过频谱分析仪或网络分析仪测量输出端的信号，得到电缆传输特性的频率响应曲线。
5.通过频率响应曲线，计算出同轴电缆的阻抗值。
二、传统测量法传统测量法是另一种常用的同轴电缆阻抗测试方法，具有测试准确度高的优点。
其测试原理是利用传统LCR桥进行测定。
具体步骤如下：1.准备测试设备：LCR桥、同轴电缆样品。
2.将同轴电缆的两个端口分别连接到LCR桥的测试端口。
3.调节LCR桥的测量参数为阻抗测量，并设置待测频率。
4.启动LCR桥进行测量，得到同轴电缆的电阻、电感、电容等参数。
5.综合计算得到同轴电缆的特性阻抗值。
以上两种方法虽然有一些区别，但都能够准确测定同轴电缆的阻抗值。
在实际应用中，可以根据不同的需求选择合适的测试方法。
需要注意的是，同轴电缆阻抗测试时要在合适的测试环境下进行，避免外部干扰对测试结果的影响。
另外，测试设备的选择应根据待测电缆的特性和测试要求进行合理搭配。
同时，测试操作的准确性和仪器的准确性也是保证测试结果准确性的重要因素。
综上所述，同轴电缆阻抗测试方法主要包括快速测定法和传统测量法。
通过这些方法，可以准确测定同轴电缆的阻抗值，保证信号传输的质量和稳定性。
同时，合适的测试环境和仪器设备的选择也是保证测试准确性的关键因素。
同轴电缆端阻抗测试
同轴电缆端阻抗测试结构不均匀性测试有关测量方法测试仪器原理阻抗测试：分频域测试方法和时域测试方法。
1.频域测试方法：和1楼说的差不多。
利用网络分析仪，例如Agilent N5230A 等（安捷伦的矢网和技术支持是业界最好的。
）测得电缆的S参数。
如果你的网络分析仪有时域010选件，那么可以直接在网络分析仪里看到阻抗值。
如果没有购买这个选件，那么你需要在仿真软件中将回波损耗S11分量进行傅立叶反变换得到时域脉冲响应，再得到阶跃响应曲线，换算成阻抗值就好。
说这么多，你肯定晕了。
如果你有ADS软件，那么在ADS中有直接的函数将S参数转成阻抗曲线。
2.时域测试方法：简单。
测试仪器：示波器，例如泰克的TDS系列，和agilent 的8000系列都可以。
时域测试阻抗很简单，网上的文章也很多。
你找一下就好了。
结构测试：我不懂哦！如果结构不对称很厉害的话，可以引起阻抗变化，但是一般微弱的结构变化，阻抗不是很敏感！楼上的那位给你参考，你可以看一下！---------测试原理：频域阻抗测试：参考Agilent的《使用网络分析仪进行时域分析》/agilent/redirector.jspx?action=ref&cname=AGIL ENT_EDITORIAL&ckey=923465&lc=chi&cc=CN&nfr=-11143.0.00时域阻抗测试：随便搜索“TDR”，有很多这方面资料的。
/agilent/redirector.jspx?action=ref&cname=AGIL ENT_EDITORIAL&cc=CN&lc=chi&ckey=914308&nid=-35186.536883565.00& pid=331958----你说的结构不称问题，是不是就是指电缆中1根线比另一根线长，造成长度不等、传输延时不对称？如果这样的话也是用TDR测试。
如何精准校准校验网络分析仪的传输线
广凯讯通信技术有限公司如何精准校准校验网络分析仪的传输线传输线的测量广凯讯通信技术有限公司维修事业部版本号：201506A本文主要介绍网络分析仪在使用中如何测量同轴传输线的回波损耗、衰减、阻抗及电缆屏蔽度的一些测量。
方便精确于仪器测试DUT的具体参数。
深圳市龙华新区民治路南贤商业广场13A02如何精准校准校验网络分析仪的传输线同轴线缆的测量一、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，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。
同轴电缆阻抗测试方法
v p = 2 × l × Δf
则：
（5）
Zc =
1 1 1 = = v p C 2 × l × Δf × C 2 × Δf × Cl
（6）
在IEC 61106 2005同轴通信电缆标准中，还涉及到以下参数和公式： 相移常数：
β(f )=
式中：
ϕ exp ( f )
lsample
（7）
ϕ exp ( f ) ：频率 f 时测得的扩展相移；
1 β ( f ) ϕexp ( f ) ϕexp ( f ) × = = C 2π × f 2πfCl 2πfCl
（12）
Cl ：电缆总电容，F。
2、传输线输入阻抗、终端负载Байду номын сангаас反射系数的关系
信息产业部信息传输线质量监督检验中心
第 3页
终端端接负载的传输线的输入阻抗和反射系数的关系为：
Z in = Z c
信息产业部信息传输线质量监督检验中心
第 4页
第三步，按下式(18)计算电缆结构反射系数阻抗 ΓSRC 。
ΓSRC =
Z in − Z avg Z in + Z avg
(18)
第四步，按下式计算电缆的结构回波损耗SRL：
SRL = 20 lg ΓSRC
注意，（18）式中 Z avg 为正实数，而 Z in 为具有实部和虚部的复数。
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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。
从下边的数值可以看出这种衰减趋势：
用网络分析仪进行测试的具体步骤如下：
Step 1、 CH1 键选择测量通道1（选择哪一个逻辑通道是任意的），按下 MEAS [传输测量]。
完成选择
通道1为传输测量通道。
Step 2、按下 START 键，再按数字键 1 ，这时位于液晶显示器右边显示[GHz]、[MHz]、[KHz]、[Hz]按下。
完成起始频率1MHz的设置。
Step 3、按下 STOP 键，再按数字键 3 ，再按[GHz] 。
完成输入终止频率3GHz的设置。
Step 4、按下 DISP 键，再选择其中的 [双通道关] 项。
Step 5、按下 AVG 键，再选择其中的 [中频带宽手动] 项，再按数字键 1，这时位于
[GHz]、[MHz]、[KHz]、[Hz]按下，用直通线连接网络分析仪的输出口和输入口，然后按下 CAL 键，选择其中的第
一项[通用校准]，这样就完成了插入损耗
标识显示CH1+Cr。
Step 6、按下 MARKER 键，选择其中的第一项[频标1/开]，再按下数字键 1 ，选择[MHz]；以此类推，按[频标2/开]－[频标8/开]
从而完成了同轴电缆插入损耗的测试，得到下边的一幅图片：
插入损耗测试
测量同轴电缆的【回波损耗】、【阻抗】和【驻波比】
有线电视系统中要求设备器材的输入、输出阻抗和同轴电缆特性阻抗都是75Ω，理想情况下，各部分阻抗完全匹配，则系统的反射损耗无穷大。
而实际中不可能完全阻抗匹配，反射损耗就可以反映设备器材的阻抗是否标准。
测量步骤
Step 1、因为要测量同轴电缆的反射损耗，所以按下 CH2 键选择测量通道2（选择哪一个逻辑通道是任意的），按下 MEAS [反射测量]，完成选择
通道2为反射测量通道。
Step 2、按下 START 键，再按数字键 1 ，这时位于液晶显示器右边显示[GHz]、[MHz]、
按下。
完成起始频率1MHz的设置。
Step 3、按下 STOP 键，再按下数字键 3 ，再按[GHz] 。
完成输入终止频率3GHz 的设置。
Step 4、按下 CAL 键，然后选择其中的 [3校准菜单]，出现的子菜单中选择[反射端口[开路器]，[短路器]，[负载]，[结束]四个选项。
Step 5、在网络分析仪的信号输出口（RF OUT）接开路器，然后按下[开路器]，将短路器接到信号输出口然后按下[短路器]，将标准负载接到信号输出口，按下[负
载]，最后按下[结束]。
只有按下[结束]才能完成校准，否则校准无效。
开路
器，短路器和负载的连接顺序不是固定的。
Step 6、按下 MARKER 键，选择其中的第一项[频标1/开]，再按下数字键 1 ，选
择[MHz]；以此类推，按[频标2/开]－[频标8/开]，键入需要观测的频率值。
Step 6、将被测同轴电缆的一端连接到网络分析仪的信号输出口，同轴电缆的另外一端接上一个标准负载，从而测出同轴电缆的回波损耗，得到下边的一幅图片：
测量同轴电缆回波损耗
要想看阻抗和驻波比，只需要在此画面下，按仪器面板的 FORMAT 键，然后选择[下一页]，选择[驻波比]看驻波比，选择[史密斯图]看阻抗,选择[阻抗幅度]看阻抗平均。
存储配置文件
按面板上的Save/Recall ,选择[保存配置文件]，选择[文件管理]，可对保存的配置文
完成上述步骤后，对同轴电缆的测试完成。
在下次测试同轴电缆的时候，步骤简化为：1、开机
2、按面板上的Save/Recall ,选择[调用配置文件]
3、通过MARKER点读取测试结果。