如何用示波器直接測量和補償高頻電纜的損耗？
2015-09-04
使用VNA 或 TDR測量和表征電纜損耗，是非常傳統的方法。 VNA是一種測量被測件頻率響應的儀器，正弦波掃頻輸入到 被測對象，然后計算輸入參考信號與傳輸信號或反射信號間的矢量幅度比，得到整個掃頻范圍內的S21、S11參數，接收器內的帶通濾波器會把測量中的噪聲和無用信號濾除掉，以提高測量精度。 TDR的工作原理是將階躍信號( 很快的上升沿)發送到 被測對象，然后測量其傳輸和反射波形，根據所產生的反射來描述被測對象特性，現在的TDR示波器都可以將傳輸反射參數轉化為S參數。
當然，VNA和TDR的操作方法，完全不同于實時示波器，需要專門的技術知識，如果不能正確測量電纜特性，所獲得的S參數文件將是無效的，可惜實時示波器軟件無法區別是有效文件還是無效文件，它只是基于該文件建立傳遞函數，這意味著有產生的錯誤的危險（但如果建立了壞文件，波形變換通常會警告用戶）。因為使用VNA或TDR獲得電纜的S參數文件文件，不是一件容易的工作，甚至很繁瑣復雜，所以實時示波器的用戶往往寧愿忽略電纜損耗，也不愿去尋找一臺網絡儀或TDR，并花費數小時的時間，最后得到只是幾個ps的設計容限。許多工程師干脆做出電纜沒有損耗的假設，不幸的是隨著高速串行信號變得越來越快，電纜損耗的測量和補償也變得越來越重要，它已不再能忽略不計。
那么有沒有可能不使用單獨的TDR(采樣示波器)或VNA(矢量網絡分析儀)，而得到電纜的S參數文件呢？安捷倫最近推出了一種新的方法，基于 Agilent Infiniium實時示波器，開發一個叫做N2809A PrecisionProbe( 精密探接)的軟件。 PrecisionProbe( 精密探接)是一種直接使用實時示波器本身，獲得電纜或探頭的S參數，并對其損耗進行校準和補償的軟件，它的主要優點是不需借助其它儀器儀表，只使用實時示波器本身，幾分鐘的時間就能完成，而不是幾個小時的時間；另一個優點是該軟件將自動實時補償電纜或探頭帶來的損耗，不需要通過其它軟件，比如去嵌入軟件，來完成校準或補償的動作。
PrecisionProbe( 精密探接)軟件的工作原理是，利用Infiniium實時示波器自身的階躍信號(快跳變沿，通常用于示波器自校準，Agilent 90000 X系列的邊沿小于15ps），經平均處理，再施加微分函數，把它變成一個脈沖，然后對該脈沖進行快速傅里葉變換，這樣就能在頻域表征該跳變沿。 PrecisionProbe( 精密探接)軟件，先根據上面的步驟做一次測量，得到基準參數，然后如圖1所示那樣添加新電纜測量，對基準參數和新測量結果進行比較。兩者的不同是因為增加了電纜，因此就能得到S21特性。軟件中有一個向導引導用戶完成每一步驟，整個過程不到五分鐘。由于操作十分簡單，工程師不再需要忽略電纜或探頭的損耗，而是可以用示波器表征和補償電纜或探頭的損耗。
從前面的介紹可以看到，電纜插入損耗帶來測量誤差，擠壓電氣容限，但往往被工程師和示波器用戶忽略。電纜損耗被忽略的原因，在很大程度上是因為需要額外的設備、繁瑣的測試過程和專門的技術知識，而并非因為電纜損耗可以忽略。忽略電纜損耗的后果是公司因示波器帶寬被浪費而讓大筆資金的投入顯得不值。為解決這一難題，實時示波器廠商，安捷倫科技，發明了基于實時示波器硬件優勢的新軟件， Agilent N2809A PrecisionProbe( 精密探接)軟件。工程師能用該軟件快速測量和補償電纜、夾具或開關矩陣損耗，而不需要其它設備。這一新軟件使工程師能找回原來因電纜等連接件的損耗而喪失的寶貴電氣容限，從而使產品更快進入市場。
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