在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，電纜作為信號傳輸?shù)奈锢砻浇椋湫阅苤苯佑绊懴到y(tǒng)表現(xiàn)。除了標(biāo)準(zhǔn)的50Ω同軸電纜，工程師們經(jīng)常需要測試非標(biāo)稱阻抗的線纜，如75Ω同軸線、雙絞線以及高速差分?jǐn)?shù)據(jù)線等。這些線纜的阻抗參數(shù)、S參數(shù)（如插入損耗、回波損耗/駐波比、Smith圓圖）以及眼圖特性，是評估其信號完整性的重要依據(jù)。

測試挑戰(zhàn)與難點(diǎn)

使用網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）測試這些非標(biāo)稱線纜時(shí)，面臨一個(gè)普遍的難題：測試系統(tǒng)的端口通常是標(biāo)準(zhǔn)的50Ω同軸接口。為了連接被測線纜（DUT），往往需要使用轉(zhuǎn)接頭或?qū)Ｓ脢A具。這些附加部件的散射參數(shù)未知，會(huì)引入額外的反射和諧振，從而掩蓋被測線纜的真實(shí)特性。

傳統(tǒng)的解決方法，如去嵌入（De-embedding）或夾具移除法，依賴于精確設(shè)計(jì)的夾具和微帶校準(zhǔn)件。然而，實(shí)際制作的夾具參數(shù)往往與理論設(shè)計(jì)值存在偏差，這可能導(dǎo)致實(shí)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)不必要的波動(dòng)，甚至導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。

時(shí)域門控測試原理

為了解決上述問題，本文介紹一種基于網(wǎng)絡(luò)分析儀時(shí)域分析功能的通用測試方法——時(shí)域門控（Time Domain Gating）。

時(shí)域分析是矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的一項(xiàng)重要功能。其核心原理是利用快速傅里葉變換（FFT）的正反變換，將頻域測量得到的S參數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)域的脈沖響應(yīng)或階躍響應(yīng)。在均勻介質(zhì)傳輸中，時(shí)間軸等效于距離軸。通過在時(shí)域響應(yīng)上設(shè)置一個(gè)“門”（Gate），選通對應(yīng)于被測線纜物理位置的時(shí)間片段，并抑制掉接頭、夾具以及其他非關(guān)注區(qū)域的響應(yīng)，從而有效排除它們對測量結(jié)果的影響。

為了獲得準(zhǔn)確的時(shí)域結(jié)果，需要合理設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀的參數(shù)。根據(jù)被測件的電長度LLL來界定模糊距離，從而定義合適的頻率間隔Δf\Delta fΔf；根據(jù)所需的電長度分辨率（時(shí)間間隔分辨率），來定義掃描的頻率寬度（SPAN）。

測試方法與步驟

1. 準(zhǔn)備工作：被測線纜（阻抗范圍可為10Ω~1kΩ）需焊接標(biāo)準(zhǔn)50Ω同軸接頭（如SMA、N型）。若是差分線纜，需確保每對線纜的接頭外殼導(dǎo)體互聯(lián)并連接屏蔽層。

2. 校準(zhǔn)：在測試前，使用標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件（如SOLT）對網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)，以消除測試端口的系統(tǒng)誤差。

3. 雙通道測試配置：

通道1（Ch1）- 插入損耗測試：測量S21參數(shù)。選擇帶通沖擊響應(yīng)模式，設(shè)置時(shí)域門控，選通第一個(gè)響應(yīng)峰值，并確保至少包含一對時(shí)域副瓣，以獲取完整的傳輸特性。

通道2（Ch2）- 阻抗測試：測量Z11參數(shù)。選擇低通階躍響應(yīng)模式，設(shè)置時(shí)域門控，選通范圍通常覆蓋被測線纜長度的50%~80%，以準(zhǔn)確評估其特性阻抗。

案例驗(yàn)證

以一根75Ω同軸電纜（長度914mm，頻率范圍3GHz）為例。

S21插損測試：初始測試結(jié)果可能包含了夾具和接頭的影響，曲線不夠平滑。通過設(shè)置合適的時(shí)域門控，選通電纜主體部分，再轉(zhuǎn)換回頻域觀察，可以清晰地看到修正后的插損曲線消除了不必要的諧振峰，更真實(shí)地反映了電纜的傳輸損耗特性。

S21插損，門控選通修正測試結(jié)果：

Z11阻抗測試：通過低通階躍響應(yīng)配合門控，可以觀察到電纜主體部分的阻抗值穩(wěn)定在75Ω左右，有效排除了兩端接頭阻抗不連續(xù)帶來的干擾。

結(jié)論

利用網(wǎng)絡(luò)分析儀的時(shí)域門控功能，可以有效地對非標(biāo)稱阻抗電纜進(jìn)行精確測試。該方法不依賴于復(fù)雜的夾具設(shè)計(jì)和精確的校準(zhǔn)件模型，操作簡便，能夠直觀地分離并消除測試夾具和接頭的影響，從而獲得被測線纜真實(shí)的阻抗、插入損耗等關(guān)鍵參數(shù)，是電纜研發(fā)與生產(chǎn)測試中一種強(qiáng)有力的工具。