一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法技术

本发明专利技术提供了一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法，包括测试系统，测试系统包括频率设置单元、时间设置单元、时域参数设置单元、DUT测量设置单元、眼图测量设置单元、数据处理单元和显示单元。频率设置单元、时间设置单元、时域参数设置单元、DUT测量设置单元、眼图测量设置单元和显示单元均与数据处理单元相连，时域参数设置单元与眼图测量设置单元相连。本发明专利技术可方便用户同时获得混合模下的S参数近端、远端串扰和损耗等频域测试参数，以及眼图、延时抖动、阻抗等时域测试参数，充分利用矢量网络分析仪现有的测试及校准技术，方便用户实时观测传输线的时域和频域测试指标，一体化测试方式可大大提高测试效率，节约测试成本。

An Integrated Cable Testing Method Based on Vector Network Analyser

The invention provides an integrated cable testing method based on vector network analyzer, including a testing system, which comprises a frequency setting unit, a time setting unit, a time domain parameter setting unit, a DUT measuring setting unit, an eye diagram measuring setting unit, a data processing unit and a display unit. Frequency setting unit, time setting unit, time domain parameter setting unit, DUT measuring setting unit, eye chart measuring setting unit and display unit are all connected with data processing unit, and time domain parameter setting unit is connected with eye chart measuring setting unit. The invention can facilitate users to simultaneously obtain S-parameter near-end, far-end crosstalk, loss and other frequency-domain test parameters under mixed mode, as well as eye diagram, delay jitter, impedance and other time-domain test parameters. The existing test and calibration technology of vector network analyzer is fully utilized to facilitate users to observe the time-domain and frequency-domain test indexes of transmission lines in real time. The integrated test method can greatly improve the test efficiency. Rate, save test cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法
本专利技术涉及线缆测试领域，具体涉及一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法。
技术介绍
随着航空航天、武器制造技术的飞速发展，带动着高速连接线、数字电缆、高速数字接口等的传输速率也在不断提高，各种单端或差分的传输线、接口等的传输可靠性测试需求日益增大。目前传输线缆测试的一体化解决方案还比较欠缺，各大测试仪器厂家也正在陆续推出各有特色的测试解决方案。传输线的射频相关测试指标可分为频域测试指标和时域测试，频域测试包括串扰、插入损耗、回波损耗等；时域测试包括阻抗、眼图、延时抖动等。因为测试指标包括频域参数和时域参数，因此无论基于时域还是基于频域的测试方案，都需要额外提供时频域转换功能模块，以便增加缺失的测试功能。时域测试解决方案中的示波器的大测试带宽导致测量动态范围小，且频域测试指标和校准技术需要另外增加测试软件才能解决；矢量网络分析仪加分析软件模式是频域测试解决方案的基本模式，这种测量模式可以充分利用矢量网络分析仪的动态范围大、扫描速度快、测量精确以及测试功能丰富诸多优点，可以获得被测件比时域解决方案更精确的测量结果。基于时域的测试解决方案往往受限于示波器的动态范围和校准技术，无法去除连接器引入的误差，小动态范围在串扰等频域指标测试时，无法获得精确的测试结果；基于频域的测试解决方案，虽然可以充分利用矢量网络分析仪的大动态范围和强大的校准技术，然而外加的时域指标测试软件，通常无法获得实时的时域测试结果，且操作较为繁琐，对熟悉矢量网络分析仪操作的用户往往感觉操作不便，降低测试效率。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺点，本专利技术提供了一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法。本专利技术采用以下的技术方案：一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法，包括测试系统，测试系统包括频率设置单元、时间设置单元、时域参数设置单元、DUT测量设置单元、眼图测量设置单元、数据处理单元和显示单元；频率设置单元、时间设置单元、时域参数设置单元、DUT测量设置单元、眼图测量设置单元和显示单元均与数据处理单元相连，时域参数设置单元与眼图测量设置单元相连；测试方法包括以下步骤：步骤1：用户根据测试系统界面设置被测件连接关系，若需要精确测量，则在测量前调用矢量网络分析仪校准向导对矢量网络分析仪进行精确校准，包括全双端口校准等，以去除矢量网络分析仪测量误差；执行估计被测件长度功能时，系统通过计算最大反射点位置估计被测件长度；步骤2：通过频率设置单元确定测试频率，通过时间设置单元确定时间范围，不设置时采用系统默认设置，并对频率信息进行修正和扩展；步骤3：用户通过时域参数设置单元确定被测件速度因子特性参数以获得准确的长度测量结果；步骤4：用户通过DUT测量设置单元确定需要测量的参数：损耗、串扰、延时、上升时间和阻抗；步骤5：数据处理单元根据用户设置创建必要轨迹，通过运算获得最终的测量结果；步骤6：系统的显示处理单元在屏幕上增加辅助显示信息。优选地，所述步骤2包括：用户通过频率设置单元设置测量频率范围：如果被测件扩展到直流点，则采用谐波方式设置测量频率，谐波方式设置测量频率有三种方式可以选择：起始频率为基准、终止频率为基准和步进频率为基准三种方式；选择起始频率为基准时，设起始频率为f0，各点频率关系为fn＝n*f0；选择终止频率为基准时，设终止频率为f1，各点频率为fn＝n*f1/N，N为总测量点数；选择步进频率为基准时，设步进频率为fs，各频率点关系为fn＝n*fs；当用户被测件可以扩展到直流点时，允许用户直接输入DC扩展值，否则系统将采用插值算法直接将现有测量频率扩展到直流点；从文件导入支持用户选择已有的snp文件，系统将snp中的频率、点数测量信息导入到系统中。优选地，所述步骤2包括：用户通过时间设置单元确定时间范围：当用户选择自动设置时域测量范围时，矢量网络分析仪根据±1/频率步进的范围设置时间范围；若选择按照距离方式显示，用户选择距离单位、起始时间、终止时间变为起始距离和终止距离；选择限制在一个周期内，则用户设置时间范围不能超过±1/频率步进，若不选择，则用户可以任意设置测量时间；反射参数转换为阻抗格式对阶跃响应的反射参数轨迹自动变换为阻抗格式。优选地，所述步骤3包括：时域参数设置单元用于设置频域数据，通过FFT算法转换为时域数据时，模拟阶跃信号的上升时间或者冲激信号脉冲宽度，上升时间越短，时域响应越陡峭；时域参数设置单元包括带通模式、速率因子和介电常数；带通模式用于被测件不能扩展到直流的情况下；速率因子是介电常数平方根的倒数，速率因子和介电常数根据被测线缆特性设置，用于计算被测件的实际长度，时刻T延时处的被测件实际长度计算公式为：L电缆＝速率因子*光速*T延时；如果输入电缆损耗，系统在每个测量点的测量值上加上相应的损耗值；默认时域测量结果归到1U上，若用户改变信号幅度，则测量结果归到用户设置的幅度上。优选地，所述步骤4包括：DUT测量设置单元指定测量线缆之间的延时差和线缆阶跃响应的实际上升时间，用户根据后面的迹线列表选择测量哪个端口的线缆延时和上升时间，延时和时间采用网络仪光标模式显示；估计被测件长度时系统按最大时间范围来测得被测件的最大反射点，根据最大反射点到测量端面的时间，确定实际测量范围，系统计算的电缆延时显示在被测件延时中；扩展测量参考面调用网络仪的端口延伸功能，它自动计算出用户指定端口的测量端面的延时和损耗，用于将测量端面扩展到计算后的位置上，去除夹具等连接器引入的延时误差，提高线缆测量精度；损耗测试通过测量被测件的频域反射系数获得，串扰测试通过测量被测件的频域传输系数获得；损耗测试和串扰测试以界面指定的端口为准；自定义轨迹运算功能调用矢量网络分析仪高级计算器功能，方便用户输入自己的运算公式对多条测量迹线进行运算，从而得到复杂运算后的测量结果；被测件与矢量网络分析仪端口的连接关系，能帮助用户确定当前要测试的线缆与网络仪的连接关系，差分选中时，表明当前被测件是差分结构，此时创建的参数为差分参数。优选地，所述步骤5包括：数据处理单元接收界面设置结果，根据设置处理用户测试需求，得到测量结果，其处理步骤如下：步骤5.1：指定DUT测量设置单元与矢量网络分析仪端口的映射关系，在此基础上创建对应接口的测量参数；步骤5.2：调用矢量网络分析仪自动端口延伸功能，扩展测量参考面，补偿端口延时和损耗：步骤5.3：估计被测件长度：被测件直通或者空气开路，系统以最低频率为频率步进进行后台扫描，获得被测件端口反射参数和直通参数的频域测量结果，将频域数据转换为时域结果，并查找最大幅度响应值的位置，将结果显示在被测件延时框中，用户也可以根据自己的估计填入延时值；步骤5.4：进行频率扩展和修正：低通时将频率按照用户指定的谐波修正方式进行频率修正；根据用户指定的直流值来扩展频率或者系统自动插值方式获得直流扩展点；步骤5.5：确定起始和终止时间：设置时间范围为根据估计的被测件长度*2，若被测件长度未估计或者延时为0，则范围＝2/频率步进；步骤5.6：根据指定的阶跃上升时间或脉冲冲激宽度确定时域变换时的滤波带宽，通过ChirpZ算法完成频域到时域的转换；步骤5.7：串扰测试和损耗测试自动根据测试端口创建传输、反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法，其特征在于，包括测试系统，测试系统包括频率设置单元、时间设置单元、时域参数设置单元、DUT测量设置单元、眼图测量设置单元、数据处理单元和显示单元；频率设置单元、时间设置单元、时域参数设置单元、DUT测量设置单元、眼图测量设置单元和显示单元均与数据处理单元相连，时域参数设置单元与眼图测量设置单元相连；测试方法包括以下步骤：步骤1：用户根据测试系统界面设置被测件连接关系，若需要精确测量，则在测量前调用矢量网络分析仪校准向导对矢量网络分析仪进行精确校准，以去除矢量网络分析仪测量误差；执行估计被测件长度功能时，系统通过计算最大反射点位置估计被测件长度；步骤2：通过频率设置单元确定测试频率，通过时间设置单元确定时间范围，不设置时采用系统默认设置，并对频率信息进行修正和扩展；步骤3：用户通过时域参数设置单元确定被测件速度因子特性参数以获得准确的长度测量结果；步骤4：用户通过DUT测量设置单元确定需要测量的参数：损耗、串扰、延时、上升时间和阻抗；步骤5：数据处理单元根据用户设置创建必要轨迹，通过运算获得最终的测量结果；步骤6：系统的显示处理单元在屏幕上增加辅助显示信息。...

【技术特征摘要】
1.一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法，其特征在于，包括测试系统，测试系统包括频率设置单元、时间设置单元、时域参数设置单元、DUT测量设置单元、眼图测量设置单元、数据处理单元和显示单元；频率设置单元、时间设置单元、时域参数设置单元、DUT测量设置单元、眼图测量设置单元和显示单元均与数据处理单元相连，时域参数设置单元与眼图测量设置单元相连；测试方法包括以下步骤：步骤1：用户根据测试系统界面设置被测件连接关系，若需要精确测量，则在测量前调用矢量网络分析仪校准向导对矢量网络分析仪进行精确校准，以去除矢量网络分析仪测量误差；执行估计被测件长度功能时，系统通过计算最大反射点位置估计被测件长度；步骤2：通过频率设置单元确定测试频率，通过时间设置单元确定时间范围，不设置时采用系统默认设置，并对频率信息进行修正和扩展；步骤3：用户通过时域参数设置单元确定被测件速度因子特性参数以获得准确的长度测量结果；步骤4：用户通过DUT测量设置单元确定需要测量的参数：损耗、串扰、延时、上升时间和阻抗；步骤5：数据处理单元根据用户设置创建必要轨迹，通过运算获得最终的测量结果；步骤6：系统的显示处理单元在屏幕上增加辅助显示信息。2.根据权利要求1所述的一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法，其特征在于，所述步骤2包括：用户通过频率设置单元设置测量频率范围：如果被测件扩展到直流点，则采用谐波方式设置测量频率，谐波方式设置测量频率有三种方式可以选择：起始频率为基准、终止频率为基准和步进频率为基准三种方式；选择起始频率为基准时，设起始频率为f0，各点频率关系为fn＝n*f0；选择终止频率为基准时，设终止频率为f1，各点频率为fn＝n*f1/N，N为总测量点数；选择步进频率为基准时，设步进频率为fs，各频率点关系为fn＝n*fs；当用户被测件可以扩展到直流点时，允许用户直接输入DC扩展值，否则系统将采用插值算法直接将现有测量频率扩展到直流点；从文件导入支持用户选择已有的snp文件，系统将snp中的频率、点数测量信息导入到系统中。3.根据权利要求1所述的一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法，其特征在于，所述步骤2包括：用户通过时间设置单元确定时间范围：当用户选择自动设置时域测量范围时，矢量网络分析仪根据±1/频率步进的范围设置时间范围；若选择按照距离方式显示，用户选择距离单位、起始时间、终止时间变为起始距离和终止距离；选择限制在一个周期内，则用户设置时间范围不能超过±1/频率步进，若不选择，则用户可以任意设置测量时间；反射参数转换为阻抗格式对阶跃响应的反射参数轨迹自动变换为阻抗格式。4.根据权利要求1所述的一种基于矢量网络分析仪的一体化线缆测试方法，其特征在于，所述步骤3包括：时域参数设置单元用于设置频域数据，通过FFT算法转换为时域数据时，模拟阶跃信号的上升时间或者冲激信号脉冲宽度，上升时间越短，时域响应越陡峭；时域参数设置单元包括带通模式、速率因子和介电常数；带通模式用于被测件不能扩展到直流的情况下；速率因子是介电常数平方根的倒数，速率因子和介电常数根据被测线缆特性设置，用于计算被测件的实际长度，时间为T延时时刻的被测...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丹，袁国平，李树彪，郭永瑞，李明太，
申请(专利权)人：中电科仪器仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37