反射測量是網(wǎng)絡測量的重要組成部分，以光波傳輸為例：當入射光遇到某種光學元件如透鏡時，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系。網(wǎng)絡分析儀用R接收機測量入射信號，用A接收機測量反射信號，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_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

在進行反射測量時，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)絡分析儀上使用對數(shù)格式進行測量時，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電壓與最小射頻包絡電壓的比值，是一個標量，當阻抗完全匹配時，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。當傳輸線用特性阻抗進行端接時，所有的能量都傳遞給負載，沒有能量被反射，ρ＝0。當傳輸線用開路器或短路器進行端接時，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，圖上的每個點都代表由一個實電阻(R)和虛電抗(±jX)組成的復阻抗，通過光標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，因此為容性區(qū)。

二、VNA實測結果演示

如下圖，普尚SP826P(900Hz ~ 26.5 GHz)矢量網(wǎng)絡分析儀測量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，以及駐波的測量結果。尤其是通過傳輸損耗S21和S12看出來，這個濾波器遠端的抑制度可以做到80dBc左右，帶寬也達到了近2GHz。

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

普尚SP826P除了支持基礎的S參數(shù)測量之外，還可以進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；而實際應用中，我們會更為關注時域的阻抗。如圖4，圖5，分別展示了TDR時域阻抗和眼圖仿真的結果，DUT是多個級聯(lián)轉接器。從圖中可以看出，多級連接的轉接器在接口處會出現(xiàn)阻抗的突變和不連續(xù)點。

圖4 普尚SP826P時域阻抗測試結果

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對各種嚴峻的測試挑戰(zhàn)。

配有TDR選件的SP8003B/P增強時域分析軟件適用于SP820B、SP850B和SP800P系列矢量網(wǎng)絡分析儀，是一款綜合的高速時域互連分析解決方案，能夠進行阻抗、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)、反射和串擾的源頭。

另外，還具備基于網(wǎng)絡參數(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域，自主研發(fā)、生產(chǎn)和銷售測試測量儀表，重點致力于中高端矢量網(wǎng)絡分析儀、信號分析儀和信號源的研發(fā)和生產(chǎn)，實現(xiàn)進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。如有更多技術交流及合作意向請聯(lián)系我們，普尚歡迎您的加入！