反射測量是網(wǎng)絡(luò)測量的重要組成部分，以光波傳輸為例：當(dāng)入射光遇到某種光學(xué)元件如透鏡時，一部分光被反射離開透鏡，但大部分光通過透鏡繼續(xù)傳輸，如果光學(xué)元件的表面是鏡面，大部分光將被反射，只有很少的光或沒有光繼續(xù)傳輸。

1.入射光 2.反射光 3.傳輸光

圖1 光的反射和傳輸

對于射頻信號，當(dāng)兩個連接器件的阻抗不同時就會發(fā)生反射。反射測量就是測量反射信號和入射信號間的比值關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)分析儀用R接收機(jī)測量入射信號，用A接收機(jī)測量反射信號，因此反射測量經(jīng)常表示為A與R的比值(A/R)，我們可以用A和R接收機(jī)信號的幅度和相位信息完全量化表征被測件的反射特性。在S參數(shù)術(shù)語中，S11表示被測件端口1(輸入端口)的反射，S22表示被測件端口2(輸出端口)的反射。進(jìn)行反射測量的目的是確保射頻能量有效的傳輸，如果能量被反射，就意味著有很少的能量被傳輸?shù)较Ｍ竭_(dá)的地方；另外，如果反射的能量太大，可能會燒毀器件，如輸出功率放大器。

一、反射測量的表達(dá)

在進(jìn)行反射測量時，反射數(shù)據(jù)能用多種方式呈現(xiàn)。不同的表達(dá)方式都是根據(jù)同樣的反射測量數(shù)據(jù)計算出來的，每一種表達(dá)方法能用一種或多種圖形格式顯示出來。

1.1回波損耗

表示反射數(shù)據(jù)最容易的方式是回波損耗，回波損耗是一個標(biāo)量，單位為 dB。回波損耗是反射信號和入射信號之間的dB差值，當(dāng)阻抗完全匹配時，回波損耗為無窮大；對于開路、短路或無損的電抗電路，回波損耗為0dB。例如，在網(wǎng)絡(luò)分析儀上使用對數(shù)格式進(jìn)行測量時，顯示的反射測量數(shù)據(jù)為-18dB；表示回波損耗時，可以忽略負(fù)號，說器件有18dB的回波損耗。

1.2駐波比

兩組波在同一根傳輸線上沿相反的方向傳輸時就會引起駐波，這種情況可以用電壓駐波比，(VSWR 或簡寫為 SWR)表示。SWR 定義為在給定頻率上最大射頻包絡(luò)電壓與最小射頻包絡(luò)電壓的比值，是一個標(biāo)量，當(dāng)阻抗完全匹配時，SWR 等于1；對于開路、短路或無損的電抗電路為無窮大。

1.3反射系數(shù)

另一種表示反射測量的方法是反射系數(shù)(Γ)，Γ包括幅度和相位信息，Γ的幅度部分稱為ρ，反射系數(shù)是反射電壓與入射電壓的比值，ρ的取值范圍為0～1。當(dāng)傳輸線用特性阻抗進(jìn)行端接時，所有的能量都傳遞給負(fù)載，沒有能量被反射，ρ＝0。當(dāng)傳輸線用開路器或短路器進(jìn)行端接時，所有的能量都被反射，ρ＝1，ρ沒有單位。

1.4阻抗

阻抗是表示反射數(shù)據(jù)的另外一種方式。如圖2所示的史密斯圓圖是將被測件的反射測量數(shù)據(jù)映射成阻抗的工具，圖上的每個點(diǎn)都代表由一個實電阻(R)和虛電抗(±jX)組成的復(fù)阻抗，通過光標(biāo)可以讀取被測件的電阻值、電抗值及電抗等效的電容值和電感值。

圖2史密斯圓圖格式

a.史密斯圓圖的中心水平軸線代表純電阻，水平軸的中心點(diǎn)代表系統(tǒng)阻抗；水平軸的最左邊電阻為零，代表短路；水平軸的最右邊電阻無窮大，代表開路。

b.史密斯圓圖上與水平軸相交圓上的點(diǎn)有相等的電阻值。

c.史密斯圓圖上與水平軸相切弧線上的點(diǎn)有相等的電抗值。

d.史密斯圓圖上半部分的電抗為正，因此為感性區(qū)。

e.史密斯圓圖下半部分的電抗為負(fù)，因此為容性區(qū)。

二、VNA實測結(jié)果演示

如下圖，普尚SP826P(900Hz ~ 26.5 GHz)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量13~15GHz的帶通濾波器主要參數(shù)。圖中分別呈現(xiàn)了S參數(shù)幅度和相位，群延時，Smith圓圖，以及駐波的測量結(jié)果。尤其是通過傳輸損耗S21和S12看出來，這個濾波器遠(yuǎn)端的抑制度可以做到80dBc左右，帶寬也達(dá)到了近2GHz。

圖3 普尚SP826P(900Hz ~ 26.5 GHz)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量帶通濾波器結(jié)果

普尚SP826P除了支持基礎(chǔ)的S參數(shù)測量之外，還可以進(jìn)行時域的阻抗測量和眼圖仿真。圖3中的Smith圓圖也可以看阻抗，但主要是頻域的阻抗；而實際應(yīng)用中，我們會更為關(guān)注時域的阻抗。如圖4，圖5，分別展示了TDR時域阻抗和眼圖仿真的結(jié)果，DUT是多個級聯(lián)轉(zhuǎn)接器。從圖中可以看出，多級連接的轉(zhuǎn)接器在接口處會出現(xiàn)阻抗的突變和不連續(xù)點(diǎn)。

圖4 普尚SP826P時域阻抗測試結(jié)果

圖5 普尚SP826P TDR功能的眼圖仿真

SP800P系列是普尚多年的射頻微波測試技術(shù)積累成果，其出色的射頻特性和豐富的分析功能可以幫助工程師應(yīng)對各種嚴(yán)峻的測試挑戰(zhàn)。

配有TDR選件的SP8003B/P增強(qiáng)時域分析軟件適用于SP820B、SP850B和SP800P系列矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，是一款綜合的高速時域互連分析解決方案，能夠進(jìn)行阻抗、S參數(shù)和眼圖仿真等功能，適用于差分線纜測試和高速線纜測試。簡單明了的單一視圖可同時進(jìn)行時域和頻域測量分析，幫助客戶查找阻抗不連續(xù)、反射和串?dāng)_的源頭。

另外，還具備基于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的仿真眼圖生成及分析功能，可在仿真眼圖上施加抖動、噪聲等干擾，通過預(yù)加重和均衡等校正算法的加入，模擬真實環(huán)境下高速鏈路不同位置的仿真眼圖，方便研發(fā)人員快速調(diào)整硬件或PCB設(shè)計。

普尚電子創(chuàng)立二十年來專注于無線通信和射頻微波領(lǐng)域，自主研發(fā)、生產(chǎn)和銷售測試測量儀表，重點(diǎn)致力于中高端矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、信號分析儀和信號源的研發(fā)和生產(chǎn)，實現(xiàn)進(jìn)口測試測量儀表的國產(chǎn)化替代，并致力于為客戶提供高性價比的測試測量解決方案。如有更多技術(shù)交流及合作意向請聯(lián)系我們，普尚歡迎您的加入！