網(wǎng)絡(luò)分析儀與時(shí)域反射計(jì)(TDR)是射頻器件測試領(lǐng)域使用廣泛的測試儀器；前者通過測量被測器件(DUT)在各頻率上的散射參數(shù)，得到DUT的頻率響應(yīng)；而基于采樣示波器的TDR通過向DUT提供脈沖或階躍激勵(lì)，并對反射信號(hào)電壓進(jìn)行采樣分析，得到DUT的時(shí)域響應(yīng)。
圖1-1 采樣示波器TDR原理示意圖
TDR通過時(shí)域反射波測量可揭示DUT各位置上的特性阻抗，被廣泛應(yīng)用于電纜與印刷電路板的故障定位。類似地，對傳輸信號(hào)的時(shí)域測量，可直觀地展示DUT的時(shí)域傳輸特性，對系統(tǒng)噪聲、串?dāng)_等干擾因素的分析提供有力幫助。
圖1-2 TDR故障定位原理
現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)向著高速率、低功耗方向發(fā)展，前者為系統(tǒng)提供更快的數(shù)據(jù)傳輸、處理能力，而后者通過降低信號(hào)電平顯著降低系統(tǒng)功耗。然而這對系統(tǒng)設(shè)計(jì)與測試工程提出了更高的要求：高比特率的數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)導(dǎo)致信號(hào)通路間的時(shí)序偏移裕度下降，阻抗失配等原因引發(fā)的發(fā)射與損耗將引發(fā)更嚴(yán)重的信號(hào)失真，因雜散引入串?dāng)_與耦合也將產(chǎn)生更強(qiáng)的噪聲干擾。而信號(hào)電平的降低也導(dǎo)致信噪比的進(jìn)一步惡化。為了實(shí)現(xiàn)對上述問題的測試與分析，要求相關(guān)測量儀器必須具有更高的測試精度。
由于脈沖與階躍信號(hào)中的高頻分量占比較小，傳統(tǒng)TDR在高頻段的測量更易受到噪聲干擾，加之其測試帶寬受制于模擬前端電路頻率特性與內(nèi)部信號(hào)采樣率；采用傳統(tǒng)TDR方案實(shí)現(xiàn)DUT高頻段特性測試成本較高。
在采用更低信號(hào)電平的數(shù)字系統(tǒng)測試中，傳統(tǒng)TDR不得不降低其激勵(lì)信號(hào)功率，防止損壞DUT；但這將要求測試信號(hào)具有更高的信噪比，以防止測試精度下降。
在多傳輸通道時(shí)序測試中，為實(shí)現(xiàn)傳輸通道時(shí)序偏差的精準(zhǔn)測量，要求TDR提供精準(zhǔn)同步的激勵(lì)信號(hào)；隨著數(shù)字信號(hào)的比特率不斷提高，激勵(lì)信號(hào)的同步要求也愈加難以實(shí)現(xiàn)。
為滿足上述測試要求，基于示波器的TDR方案開發(fā)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)成本顯著增加；而矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)作為射頻頻域測試儀器，通過傅里葉逆變換的基本方法實(shí)現(xiàn)對DUT的時(shí)域測試功能，可作為傳統(tǒng)TDR方案的替代方案。
1、基于VNA的TDR原理
VNA通過向DUT提供單頻正弦波激勵(lì)，測量并計(jì)算輸入信號(hào)與傳輸(反射)信號(hào)的矢量幅度比，以散射參數(shù)的形式給出。VNA在進(jìn)行測量時(shí)，激勵(lì)信號(hào)頻率在某一頻率范圍內(nèi)上進(jìn)行掃描，從而獲得DUT在該頻率范圍內(nèi)的頻率響應(yīng)。
VNA工作原理
VNA在單頻正弦波激勵(lì)下分別對入射波與反射(傳輸)波進(jìn)行矢量測量，以獲取其功率及相位信息進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算與分析；因此在VNA測試端口存在用于測量入射波的參考接收機(jī)與用于測量反射(傳輸)波的測量接收機(jī)，并采用定向耦合器用于分離不同傳輸方向的行波信號(hào)。由于接收機(jī)總是僅需測量某單一頻率上的信號(hào)，VNA通常采用與射頻激勵(lì)源進(jìn)行同步頻率掃描的內(nèi)部本振源將測試信號(hào)混頻至中頻，并在接收機(jī)前引入中頻濾波器濾除其他頻率上的干擾信號(hào)。
對于多傳輸通道時(shí)序測試，VNA通常采用對各單端激勵(lì)情形進(jìn)行分別進(jìn)行矢量測量，輸入信號(hào)的波動(dòng)在輸出信號(hào)與輸入信號(hào)矢量比計(jì)算中被抵消，規(guī)避了激勵(lì)信號(hào)難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)同步的問題。
圖2-1 VNA硬件框圖
基于VNA的TDR方案的基本思想是對DUT頻率響應(yīng)進(jìn)行傅里葉逆變換可得到其單位沖激響應(yīng)，對沖激響應(yīng)進(jìn)行積分可得階躍響應(yīng)。VNA頻率測試點(diǎn)總是離散的，而直接使用離散傅里葉逆變換來實(shí)現(xiàn)時(shí)域變換，時(shí)域響應(yīng)的分辨率與頻域測試帶寬、時(shí)域響應(yīng)長度與頻域測試步進(jìn)頻率分別成反比關(guān)系。在測量點(diǎn)數(shù)固定的情形下，時(shí)域分辨率與頻域分辨率是不可兼得的；為解決這一矛盾，VNA通常采用線性調(diào)頻Z變換(Chirp-Z transform)來實(shí)現(xiàn)從頻域響應(yīng)到時(shí)域響應(yīng)的變換，由此獲得任意時(shí)間內(nèi)的時(shí)域響應(yīng)。
此方案的另一問題在于VNA的頻域測試范圍總是有限的，在頻域測試范圍內(nèi)的測試精度相對穩(wěn)定，但無法測得DUT的零頻(直流)與超出VNA測試頻帶外的頻率響應(yīng)。零頻響應(yīng)在計(jì)算時(shí)域沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)時(shí)是所需的參數(shù)，故VNA需要通過測試頻帶內(nèi)的頻率影響來估計(jì)零頻響應(yīng)；為了獲得較好的估計(jì)效果且方便進(jìn)行變換，通常要求頻域測試點(diǎn)的起始頻率等于步進(jìn)頻率，讓測試頻率位于過零點(diǎn)的直線上。而帶外頻率響應(yīng)卻難以估計(jì)，通常將其視為零；而截?cái)嘈?yīng)將導(dǎo)致變換所得的時(shí)域響應(yīng)中存在過沖與旁瓣；而盡管傳統(tǒng)TDR模擬前端電路本身存在帶寬限制，但其高頻響應(yīng)相對較為光滑，并不會(huì)產(chǎn)生明顯的截?cái)嘈?yīng)。
VNA采用對頻域響上應(yīng)用窗函數(shù)的方法抑制截?cái)嘈?yīng)，但其代價(jià)是降低時(shí)域分辨率；從在時(shí)域上看，窗函數(shù)增大了沖激激勵(lì)的沖激寬度(階躍激勵(lì)的上升時(shí)間)，可應(yīng)用于分析不同上升時(shí)間的數(shù)字信號(hào)傳輸性能。
2、兩種TDR方案對比
相較于基于示波器的TDR方案，基于VNA的TDR方案在高速率、低功耗的現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與測試中具有更大優(yōu)勢。
一、VNA方案實(shí)現(xiàn)成本更低
一，對于工作于較高頻段的被測設(shè)備，VNA方案實(shí)現(xiàn)成本更低。如前所述，示波器方案在高頻段受限于模擬前端電路頻率特性與信號(hào)采樣率，當(dāng)測試頻率上升時(shí)，其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)成本將大幅上升。而VNA方案采用單頻正弦波激勵(lì)、中頻測量的工作模式，接收模擬電路工作于固定中頻上，實(shí)現(xiàn)較大測試帶寬的成本相對容易。
二、VNA方案有利于提高信號(hào)信噪比
第二，VNA方案有利于濾除噪聲干擾，提高測試信號(hào)信噪比。由于激勵(lì)信號(hào)中高頻分量占比小，示波器方案在進(jìn)行高頻測量時(shí)對噪聲干擾更敏感，在對低功耗系統(tǒng)的測試時(shí)更為嚴(yán)重，需要使用具有更低噪聲干擾的信號(hào)源與模擬電路設(shè)計(jì)。而VNA方案采用單頻正弦波激勵(lì)，在整個(gè)測試帶寬內(nèi)的測試信號(hào)功率變化幾乎可以維持不變；而在接收采樣電路中還引入中頻濾波器，以濾除其他頻段的噪聲干擾，接收信號(hào)信噪比明顯提高。
中頻濾波器的引入可有效地提升信噪比，但它也降低了測量速率，導(dǎo)致VNA在單個(gè)頻率測量時(shí)間延長。示波器方案具有更短的測量時(shí)間，因此可利用多次測量取平均的方法排除噪聲對測量的干擾。
為了分析在相同測量時(shí)間內(nèi)兩方案可達(dá)到的動(dòng)態(tài)范圍，可做簡略的定量分析。若示波器方案采用物理采樣頻率fps的采樣電路進(jìn)行等效采樣率為fes的等效時(shí)間采樣，在信號(hào)時(shí)間長度為T的情形下，采樣點(diǎn)數(shù)量M為
測量時(shí)間TS0為：
而VNA方案的單個(gè)測量點(diǎn)測量時(shí)間反比于中頻濾波器帶寬fBW，因此VNA方案的總測量時(shí)間TS1為：
因此在VNA測量時(shí)間內(nèi)，示波器可進(jìn)行重復(fù)測量，噪聲衰減倍率N0與重復(fù)測量測試成正比：
假定測試信號(hào)中存在帶寬為fn的白噪聲，中頻濾波器可將噪聲功率衰減倍率N1為：
由于動(dòng)態(tài)范圍與噪聲衰減成正比，那么在相同測量時(shí)間內(nèi)，VNA方案較示波器方案所得的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大倍率為：
在實(shí)際測量中，噪聲帶寬fn等于采樣示波器的截止頻率fc，而后者遠(yuǎn)高于物理采樣頻率fps；VNA方案的動(dòng)態(tài)范圍要明顯高于采樣示波器方案。
三、VNA方案更易于實(shí)現(xiàn)
第三，對多條傳輸線時(shí)序測試時(shí)，示波器方案需要嚴(yán)格時(shí)序同步的激勵(lì)信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)波動(dòng)直接影響測試精度，在高頻段測量時(shí)實(shí)現(xiàn)難度很大；而VNA方案采用矢量比測量方法消除了激勵(lì)信號(hào)波動(dòng)對各傳輸線性能測試的影響，易于實(shí)現(xiàn)。
四、VNA方案可以減少信號(hào)間干擾
第四，對上電工作狀態(tài)下的DUT進(jìn)行測量時(shí)，VNA方案可通過調(diào)整頻率掃描點(diǎn)避開DUT內(nèi)部信號(hào)頻率，實(shí)現(xiàn)測試信號(hào)與DUT內(nèi)部信號(hào)的互不干擾。而示波器方案難以排除DUT內(nèi)部信號(hào)干擾，無法進(jìn)行上電DUT測試。
(a) 存在DUT上電干擾時(shí)無法正常進(jìn)行阻抗測量
(b) 調(diào)整頻率掃描規(guī)避上電干擾信號(hào)
圖3-1 Hot TDR功能效果示意圖
五、VNA方案更便于分析
第五，VNA方案有利于將頻域測試與時(shí)域測試相結(jié)合，有利于分析與仿真頻域補(bǔ)償方案對DUT傳輸性能的影響，例如在接收端引入均衡濾波器等。
3、工程應(yīng)用實(shí)例
本部分將介紹基于VNA的TDR方案在實(shí)際研發(fā)測試中的兩種典型應(yīng)用場景：印刷電路板布線故障分析與高速數(shù)字信號(hào)傳輸性能分析。
1、 印刷電路板布線故障分析
印刷電路板(PCB)上布線故障分析是TDR的常見的應(yīng)用場景，基于VNA的TDR方案可結(jié)合頻域測試的優(yōu)勢提供相同的測試功能。
準(zhǔn)備工作
在進(jìn)行實(shí)際測量之前，需要對VNA進(jìn)行校準(zhǔn)，以便在后續(xù)測量結(jié)果中排除測試系統(tǒng)誤差。為獲得高的測量精度，使用標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件對VNA測試端口進(jìn)行OSL校準(zhǔn)。
圖4-1 VNA校準(zhǔn)
若被測傳輸線具有與VNA系統(tǒng)阻抗不同的特征阻抗值，應(yīng)當(dāng)在進(jìn)行實(shí)際測試前將VNA測試端口阻抗設(shè)置為傳輸線特征阻抗值。
TDR進(jìn)行故障定位的基本原理是通過反射信號(hào)相對于激勵(lì)的延時(shí)計(jì)算反射點(diǎn)所在的位置，但電磁波的傳播速率因介質(zhì)而異，因此為方便地讀取DUT上各故障點(diǎn)所在的位置，可進(jìn)行實(shí)際測試前設(shè)置DUT中介質(zhì)介電常數(shù)或傳播常數(shù)(計(jì)算時(shí)默認(rèn)磁導(dǎo)率為1.0)。
圖4-2 VNA-TDR參數(shù)配置
在射頻及以上頻段，為將PCB上的測試電路引入測試通路中，須借助PCB上的射頻測試端口或射頻探針。但PCB設(shè)計(jì)所提供的射頻測試點(diǎn)并不總是能夠?qū)崿F(xiàn)將待測試的部分直接引入，有時(shí)不得不將待測試電路兩端的其他電路一并作為DUT進(jìn)行測試；而射頻探針本身也將影響測試結(jié)果。TDR需要使用夾具去嵌入方法對測試結(jié)果進(jìn)行校正，VNA方案給出的夾具去嵌入方案基于S參數(shù)矩陣的夾具網(wǎng)絡(luò)特性描述，只需仿真方法獲得射頻測試點(diǎn)至待測電路之間的網(wǎng)絡(luò)S參數(shù)矩陣或直接導(dǎo)入射頻探針生產(chǎn)商給出的SNP文件即可從測試結(jié)果中去除夾具網(wǎng)絡(luò)的影響。
圖4-3 使用VNA-TDR進(jìn)行PCB測試
圖4-4 PCB測試夾具網(wǎng)絡(luò)去嵌入
為方便地獲得DUT各點(diǎn)處的阻抗值，使用低通階躍模式進(jìn)行測試；將時(shí)域響應(yīng)以阻抗格式顯示，橫軸時(shí)間代表反射波達(dá)到校準(zhǔn)參考面(夾具靠近DUT的端口)所需時(shí)間，可用于定位跡線上各點(diǎn)對應(yīng)的傳輸線位置。利用光標(biāo)可讀出傳輸線上各處對應(yīng)的特征阻抗值，通過分析阻抗隨時(shí)間軸的變化可分析傳輸線上的故障類型。
若DUT的阻抗分布如下圖所示，可觀察到圖中存在多個(gè)阻抗失配點(diǎn)。由于前面的失配點(diǎn)處部分測試信號(hào)被反射，將導(dǎo)致到達(dá)后續(xù)失配點(diǎn)的測試信號(hào)偏小，從而影響對后續(xù)失配點(diǎn)反射系數(shù)的計(jì)算精度；這被稱作多重失配的掩蔽現(xiàn)象。如果測試信號(hào)在DUT傳輸過程中無損耗的傳輸，那么可根據(jù)之前時(shí)刻接收到的反射信號(hào)推算到達(dá)DUT后續(xù)部分的實(shí)際入射信號(hào)，從而解決上述問題；但如果測試信號(hào)在DUT傳輸過程中存在較大的損耗或旁路泄漏，使用此法不可獲得真實(shí)入射信號(hào)值，反而可能引起更大的精度問題。
(a) 未啟用掩蔽補(bǔ)償
(b) 啟用掩蔽補(bǔ)償
圖4-5 掩蔽補(bǔ)償功能效果
上圖為某存在兩段阻抗失配的傳輸線TDR測試結(jié)果。在未啟用掩蔽補(bǔ)償時(shí)，可觀察到在光標(biāo)標(biāo)識(shí)的位置存在阻抗失配現(xiàn)象；但時(shí)域上在一個(gè)阻抗失配點(diǎn)(由光標(biāo)1標(biāo)識(shí))之后的入射波電壓下降，導(dǎo)致根據(jù)后續(xù)的反射波電壓計(jì)算的后續(xù)失配點(diǎn)阻抗(由光標(biāo)2標(biāo)識(shí))存在誤差。此外，后續(xù)反射波在多個(gè)失配點(diǎn)處多次反射，導(dǎo)致反射波部分功率延后到達(dá)測試端口，因此可觀察到在每一段失配后存在錯(cuò)誤的失配鏡像(由紅色方框標(biāo)識(shí))。
在啟用多重失配掩蔽補(bǔ)償功能后，可消除因掩蔽現(xiàn)象導(dǎo)致的誤差；使用光標(biāo)讀出各段的阻抗值及所在位置，并根據(jù)阻抗變化情況判斷故障類型。在上圖中可讀出在距離校準(zhǔn)參考面(或夾具端口)后約300mm及650mm處分別存在阻抗約為20、75Ω的失配段。
在進(jìn)行實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)修正之前，可利用TDR的時(shí)域門控功能對時(shí)域響應(yīng)進(jìn)行帶阻濾波，以模擬某一部分故障排除后的系統(tǒng)頻域響應(yīng)；或?qū)r(shí)域響應(yīng)進(jìn)行帶通濾波，分析某一故障對系統(tǒng)頻域響應(yīng)的影響。TDR時(shí)域門控的基本原理是在時(shí)域上進(jìn)行濾波，然后再將其變換到頻域；而VNA方案中可直接在頻域上與濾波器進(jìn)行卷積實(shí)現(xiàn)時(shí)域門控效果。
由于濾波器通帶紋波、截止速率與旁瓣電平對時(shí)域門控效果存在一定影響，因此才使用窗函數(shù)法進(jìn)行濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，可對窗函數(shù)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)配置，以獲得理想的門控效果。
此外，由于在時(shí)域?yàn)V波前的時(shí)域響應(yīng)受到多重失配掩蔽現(xiàn)象的影響，時(shí)域門控并不能全部得到理想的頻域響應(yīng)。例如，在保留時(shí)間軸左側(cè)較嚴(yán)重的失配點(diǎn)，并對后續(xù)的失配點(diǎn)時(shí)域位置進(jìn)行帶阻濾波時(shí)；由于后續(xù)失配點(diǎn)處的時(shí)域響應(yīng)受到掩蔽現(xiàn)象的影響，故所得的頻域響應(yīng)與理想值相比可能存在較大偏差。
為展示時(shí)域門控功能在測試中的應(yīng)用，現(xiàn)將對某傳輸線上添加兩個(gè)旁路電容，對其進(jìn)行TDR測量所得結(jié)果如下圖(a), (b)所示。為獲得一個(gè)旁路電容對傳輸線頻率響應(yīng)的影響，或者模擬消除第二個(gè)旁路電容影響后的系統(tǒng)響應(yīng)，對第二個(gè)失配點(diǎn)(光標(biāo)2標(biāo)識(shí)處)執(zhí)行時(shí)域帶阻選通，所得頻率響應(yīng)如下圖(c)所示。
(a) 啟用門控前的時(shí)域響應(yīng)
(b) 啟用門控前的頻率響應(yīng)
(c) 啟用門控后的頻率響應(yīng)
圖4-6 時(shí)域門控功能效果
2、 高速數(shù)字信號(hào)傳輸性能分析
利用TDR的時(shí)域傳輸測量功能可對數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)性能進(jìn)行測試與分析，同樣是TDR的重要應(yīng)用場景。在高速數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)測試領(lǐng)域，基于VNA的TDR方案通過傳輸S參數(shù)測量更容易在高頻段實(shí)現(xiàn)此功能。
在進(jìn)行實(shí)際測量之前，同樣需要對VNA進(jìn)行校準(zhǔn)，根據(jù)傳輸系統(tǒng)輸入阻抗、輸出阻抗調(diào)整VNA測試端口阻抗。如有必要使用夾具實(shí)現(xiàn)DUT連接，應(yīng)當(dāng)對每個(gè)測試端口執(zhí)行夾具去嵌入。如需分析傳輸系統(tǒng)物理長度，可配置傳輸系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)介電常數(shù)或傳播常數(shù)。
為獲得高的測量精度，使用標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件對VNA測試端口進(jìn)行SOLT或SOLR校準(zhǔn)(全二端口校準(zhǔn))。
圖4-7 使用VNA-TDR進(jìn)行信號(hào)傳輸性能測試
為分析數(shù)字信號(hào)傳輸性能，采用低通階躍模式進(jìn)行測試；將時(shí)域響應(yīng)以電壓或傳輸系數(shù)格式顯示，跡線顯示達(dá)到接收測試端口(夾具靠近DUT的端口)的時(shí)域信號(hào)。利用光標(biāo)可讀出信號(hào)傳輸延時(shí)及傳輸系統(tǒng)的物理長度(若介質(zhì)介電常數(shù)或傳播常數(shù)被正確地配置)。
分析高速數(shù)字信號(hào)傳輸性能時(shí)，信號(hào)傳輸畸變是重要的測試內(nèi)容。在基于VNA的TDR方案中，通過調(diào)整時(shí)域變換時(shí)應(yīng)用的窗函數(shù)參數(shù)可模擬DUT對不同上升時(shí)間階躍激勵(lì)的響應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)對DUT在實(shí)際工作條件下性能的測試。
為探究DUT傳輸性能導(dǎo)致的信號(hào)畸變，可使用游標(biāo)搜索中的上升時(shí)間搜索功能獲取傳輸端接收到的時(shí)域信號(hào)上升時(shí)間，結(jié)合激勵(lì)信號(hào)上升時(shí)間對信號(hào)畸變程度進(jìn)行初步估計(jì)，并預(yù)估DUT對傳輸信號(hào)抖動(dòng)(jitter)高容限以及特定碼率下碼間串?dāng)_的嚴(yán)重程度。
下圖為使用基于VNA的TDR功能對某傳輸線的測試結(jié)果，激勵(lì)階躍信號(hào)上升時(shí)間為120ps。從測試結(jié)果可觀察到由于傳輸系統(tǒng)的高頻衰減較大，傳輸信號(hào)的上升時(shí)間明顯變長；當(dāng)傳輸數(shù)字信號(hào)比特率高于傳輸信號(hào)上升時(shí)間的倒數(shù)，將產(chǎn)生嚴(yán)重的碼間串?dāng)_問題。此外，在時(shí)域測量結(jié)果中還能觀察到明顯的上升沿畸變現(xiàn)象，可用于初步估計(jì)信號(hào)傳輸質(zhì)量。
(a) 時(shí)域測量結(jié)果
(b) 頻域測量結(jié)果
圖4-8 VNA-TDR傳輸測量結(jié)果
若測試所得的傳輸系統(tǒng)性能不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為減少設(shè)計(jì)與測試成本，通?？紤]在不重新進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的前提下，對原系統(tǒng)輸入或輸出端級(jí)聯(lián)一個(gè)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，以改善其傳輸效果。對于高速數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)而言，傳輸信號(hào)發(fā)生畸變的主要原因在于信號(hào)高頻分量的衰減強(qiáng)于低頻分量；在此情形下，對高頻分量進(jìn)行增益補(bǔ)償是在頻域上改善其性能的常用方法。在輸入端，可采用預(yù)加重技術(shù)預(yù)先放大輸入數(shù)字信號(hào)高頻分量；在輸出端，可級(jí)聯(lián)一個(gè)高通濾波器實(shí)現(xiàn)信號(hào)各頻率分量的增益均衡。
基于VNA的TDR方案很容易實(shí)現(xiàn)預(yù)加重與增益均衡濾波這樣的頻域補(bǔ)償仿真，只需給出主要技術(shù)參數(shù)即可通過仿真分析不同補(bǔ)償策略下的系統(tǒng)修正效果。
信號(hào)完整性分析也是高速數(shù)字傳輸系統(tǒng)測試的重要內(nèi)容之一。利用基于VNA的TDR方案同樣的原理，將DUT頻域響應(yīng)變換到時(shí)域，得到DUT的單位沖激響應(yīng)；計(jì)算DUT在任意輸入下的零狀態(tài)響應(yīng)，從而繪制在符號(hào)率、碼型的輸入情形下的眼圖。利用眼圖可更直觀地分析信號(hào)傳輸中的噪聲、抖動(dòng)、碼間串?dāng)_等問題。
圖4-9 VNA-TDR增益均衡仿真配置
圖4-10 VNA-TDR方案的擴(kuò)展——眼圖測試
4、總結(jié)
我們介紹了基于VNA的TDR方案的實(shí)現(xiàn)原理，并與基于示波器的TDR傳統(tǒng)方案進(jìn)行對比。顯然，VNA方案在高速率、低功耗數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)測試中具有明顯優(yōu)勢，能夠提供更大的動(dòng)態(tài)范圍、更高的激勵(lì)信號(hào)與測試穩(wěn)定性。VNA-TDR可充分發(fā)揮頻域與時(shí)域測量相結(jié)合的優(yōu)勢，提供更多便利的分析功能，為相關(guān)領(lǐng)域研發(fā)與測試工作提供有力幫助。
