同轴电缆阻抗测试方法

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1、信息产业部信息传输线质量监督检验中心第1页同轴电缆阻抗测试方法特性阻抗作为电缆的重要指标一直是人们关注的对象，随着测试技术的不断发展，测试方法也随之不断变化。阻抗测量可以采用时域测量的方法，也可以采用频域测量的方法。时域测量法可以采用时域反射仪（TDR）或信号源加示波器组合两种方式；而频域测量法则采用网络分析仪或等似等同的设备。频域测量方法中，按测试信号方向来看又可分为传输测量和反射测量两种方法；按测试信号性质来看又可分为标量测量和矢量测量两种方法。一、电缆阻抗的概念1、特性阻抗（Zc）定义为：入射电压与入射电

2、流之比或反射电压与反射电流之比（即波阻抗）。2、输入阻抗（Zin）定义为：当电缆终端端接与电缆本身阻抗一致的负载或电缆为无限长时（任意频率下），电缆始端呈现的阻抗。3、平均特性阻抗（Z∞）定义为特性阻抗在高频时的渐进值。二、阻抗计算公式的推导和结构回波损耗的计算1、传输线特性阻抗与传输速率的关系：传输线特性阻抗与传输速率的原理公式为：1Zc=（1）vpC式中，C：为单位长度电缆电容；c：光速；vp：相位传输速度；l因为vp=，所以：tp1tptpZc===（2）vpCl×CCl式中，tp：电缆总相位延时；Cl：

3、电缆总电容。当用矢量网络分析仪测量电缆传输相位（s21）时，一个相位变化周期为2π，则相位传输速度与相应2π相位变化的频率差Δf关系为：信息产业部信息传输线质量监督检验中心第2页vp=l×Δf（3）则：111Zc===（4）vpCl×Δf×CΔf×Cl当采用电缆终端开路或终端短路的谐振法测量阻抗时，相邻两个并联谐振或串联谐振点之间差半个波长，即相位差π,则传输速度与相邻谐振频率差Δf关系为：vp=2×l×Δf（5）则：111Zc===（6）vpC2×l×Δf×C2×Δf×Cl在IEC611062005同轴通信电

4、缆标准中，还涉及到以下参数和公式：相移常数：ϕ(f)expβ()f=（7）lsample式中：ϕexp()f：频率f时测得的扩展相移；lsample：试样长度，m。群延迟：Δβτg=（8）Δω相位延迟：βτp=（9）ω传播速度：2πfv=（10）β电长度：β×cle=lmech（11）2π×f由（1）、（7）及（10）式得，当频率为f时，电缆的特性阻抗为：()1β(f)ϕexp(f)ϕexp(f)Zf=×==（12）cC2π×f2πfCl2πfCl式中，C：电容，F/m；f：频率，MHz；C：电缆总电容，F。l

5、2、传输线输入阻抗、终端负载和反射系数的关系信息产业部信息传输线质量监督检验中心第3页终端端接负载的传输线的输入阻抗和反射系数的关系为：1+ΓZin=Zc1−Γ（13）式中，Zc：传输线的特性阻抗；Γ：反射系数。当用网络分析仪反射测量时，反射系数Γ可通过S参数s11或s22获得。此时，电缆（输入端）作为网络分析仪测试端的终端负载，并将对网络分析仪测试端产生反射，经校准的网络分析仪反射测试端为标准的系统标称阻抗（即标准50Ω或75Ω）。反射系数Γ与电缆输入阻抗Zin和网络分析仪系统阻抗Z0（50Ω或75Ω）的关系

6、式为：Zin−Z01+ΓΓ=或Z=Z（14）Z+Zin0in01−Γ3、传输线的特性阻抗与其终端开路和终端断路输入阻抗的关系传输线的特性阻抗与其终端开路和终端断路的传输线的输入阻抗之间的关系为：Zc=Zshort×Zopen（15）式中，Zshort：终端短路时的输入阻抗；Zopen：终端开路时的输入阻抗。4、ANSI/SCTE662003（IPSTP006）标准中的同轴电缆平均阻抗测试方法ANSI/SCTE662003（IPSTP006）标准中的同轴电缆阻抗测试方法为用计算机分别计算在整个频率范围内网络分析仪

7、测试采集数据的实部(R)的总和除以数据点数以及虚部(jX)的总和除以数据点数，然后计算平均阻抗的辐值(Z)。22Zavg=Ravg+Xavg（16）这里：nRnXiiRavg=∑Xavg=∑（17）i=1ni=1n式中：Ri：电缆尾部端接负载时所测得的电缆各个频率下阻抗的实部值；Xi：电缆尾部端接负载时所测得的电缆各个频率下阻抗的虚部值。5、结构回波损耗的计算结构回波损耗是相对于电缆自身阻抗的回波损耗。作为频率函数的电缆阻抗是从矢量回波损耗计算而来，整个要求的频率范围内的阻抗的平均值作为电缆参考阻抗，结构回波损

8、耗是从频率函数的电缆阻抗和电缆参考阻抗计算而来。计算电缆结构回波损耗之前，首先要将终端接负载的电缆连接到矢量网络分析仪完成回波损耗测量。第一步，按式（14）计算电缆阻抗：第二步，按（16）、（17）计算电缆的平均阻抗。信息产业部信息传输线质量监督检验中心第4页第三步，按下式(18)计算电缆结构反射系数阻抗ΓSRC。Zin−ZavgΓSRC=(18)Zin+Zavg第四步，按下式计算电缆