如何從S參數(shù)中獲得時(shí)間長(zhǎng)度的概念

匿名用戶:

菜鳥向各位大佬請(qǐng)教一個(gè)問題：

就是如何從S參數(shù)獲得TDR的結(jié)果。

進(jìn)一步提問，能否用高中生能聽得懂的語(yǔ)言，說一下，如何從S參數(shù)中獲得時(shí)間長(zhǎng)度的概念。

在網(wǎng)上能查到很多，關(guān)于S參數(shù)逆傅里葉變換可以得到TDR響應(yīng)，可是我始終不能明白，能否不講明完整的步驟，就解釋一下這個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度的概念，是從哪里來的。

我的理解是S參數(shù)就只是記錄了幅度和相位，或者說是實(shí)部和虛部，實(shí)際是把DUT當(dāng)成一個(gè)黑盒子，只記錄了端口的響應(yīng)。舉個(gè)例子，一個(gè)DUT長(zhǎng)度是5ns,那么S參數(shù)轉(zhuǎn)換的時(shí)候，是怎么知道這個(gè)5ns的呢？

請(qǐng)教大神深入淺出的說一下，不要求講清楚全過程，就想知道這個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度的概念是從哪個(gè)信息里可以透出來。

dawn: 被測(cè)件S參數(shù)有起止頻率，頻域上，最大頻率（或者說帶寬）與時(shí)域上脈沖沿速度（或者說是脈充寬度）對(duì)應(yīng)。

原因是時(shí)域波形是一系列傅里葉變換中所述的各頻率信號(hào)的時(shí)域積分所形成。信號(hào)變化越快，就需要積分里面有高頻頻率的信號(hào)來對(duì)應(yīng)。

所以，時(shí)域速度對(duì)應(yīng)頻率有多大；頻率有多大，對(duì)應(yīng)信號(hào)變化有多快。 對(duì)于表述一個(gè)被測(cè)件，如果要表達(dá)出其足夠的時(shí)域響應(yīng)速度，在使用S參數(shù)時(shí)，則要求S參數(shù)中，頻率范圍足夠。

需要有如你說的被測(cè)件延遲有5ns，那么在頻率上至少要在1/5ns的X倍數(shù)上。

會(huì)議專家答疑：

時(shí)域沖激響應(yīng)是頻域的S參數(shù)反傅里葉變換得到的。時(shí)域和頻域數(shù)據(jù)是等效的，頻域采樣（矢網(wǎng)測(cè)量）等效于時(shí)域的周期性延展。

所以頻域測(cè)量的步進(jìn)的倒數(shù)就是時(shí)域周期；頻域測(cè)量頻寬的倒數(shù)是時(shí)域分辨率（系統(tǒng)上升時(shí)間）。

矢網(wǎng)測(cè)量時(shí)是不知道您的DUT長(zhǎng)5ns的，但如果您設(shè)置了10MHz的頻率步進(jìn)，對(duì)應(yīng)的時(shí)域無混疊測(cè)量時(shí)間范圍為100ns。通過對(duì)頻域S參數(shù)做逆傅里葉變換，可以得到器件的時(shí)域特性，通過T21沖激響應(yīng)可以看出器件的長(zhǎng)度。因?yàn)闆_激響應(yīng)相當(dāng)于在0時(shí)刻激勵(lì)一個(gè)沖激信號(hào)，經(jīng)過器件后在某個(gè)時(shí)刻有相應(yīng)。因此您會(huì)看到?jīng)_激信號(hào)經(jīng)過器件后跑到了5ns的位置。

彭洋洋:

TDR反應(yīng)的是信號(hào)在時(shí)域反射情況。理想情況下，輸入信號(hào)為脈沖信號(hào)，被測(cè)器件對(duì)此脈沖信號(hào)產(chǎn)生響應(yīng)，產(chǎn)生反射信號(hào)，觀察反射信號(hào)和入射信號(hào)的關(guān)系，就可以了解被測(cè)器件特性。

從頻域來看，時(shí)域的脈沖信號(hào)是包含有無限頻譜的頻域信號(hào)。所以如果知道待測(cè)器件對(duì)于各個(gè)頻點(diǎn)的頻域響應(yīng)，在頻域用S參數(shù)一樣可以將反射信號(hào)的頻域信號(hào)求解出來，再把頻域信號(hào)傅立葉變換，就可以得到反射信號(hào)的時(shí)域信號(hào)。

所以Keysight一些S參數(shù)網(wǎng)絡(luò)分析儀可以測(cè)試TDR，利用的就是這個(gè)原理。頻率信息越寬，時(shí)域波形越陡峭，得到的TDR波形分辨率也越高。 對(duì)應(yīng)你舉的例子，頻域里其實(shí)并不知道DUT長(zhǎng)度是5ns，但頻域可以反映出對(duì)于某個(gè)頻點(diǎn)的反射信號(hào)與入射信號(hào)的相位差，這個(gè)相位差就可以求解出延時(shí)信息。





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