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是德矢量网络分析仪上设定了电延迟,如何通过频率计算等效相位延迟

时间:2020-04-07 点击:718次

根据电延迟,可通过以下公式计算等效相位延迟:
θ°= Ftest * Delay * 360
其中:
θ° = 等效相位
Ftest = 频率(Hz)
Delay = 延迟(秒)
360 = 弧度到度数的转换系数

例如:

  • 起始频率:1.0 GHz;终止频率:2.0 GHz;点数:201
  • 通过是德电子校准件(ECal)进行完整的双端口校准
  • 单通道,双迹线,两个窗口,每个窗口显示一条迹线
  • 被测件――Keysight N4419AK20,3.5mm 阳头至 3.5mm 阴头电缆组件。
  • 上边的窗口,‘Tr1’,S21,Format Phase(格式相位),Delay = 0S(无电延迟)
  • 下边的窗口,‘Tr2’,S21,Format Phase(格式相位),Delay = 3.623045-9S(通过在 PNA 网络分析仪上选择 Marker Function – Delay,自动应用延迟)。

PNA Screen Capture

图 1――PNA 截屏,单通道,S21 相位,两个窗口,Tr1 无延迟,Tr2 自动延迟; 查看大图

下面的图 2 显示了捕获到的 Tr1 和 Tr 2 迹线数据/离散数据点的部分样本。这些样本导入到 Microsoft Excel

S21 Phase as Imported to Excel

图 2――S21 相位,迹线 1(Tr1)和迹线 2(Tr2),部分数据,点 1...28/201 导入到 Excel 中; 查看大图

样本计算:

等效相位延迟,频率 = 1.0 GHz。
θ° = Ftest * Delay * 360
θ° = 1E9 * 3.623045E-9S * 360°
θ° = 1304.2962°

其他说明:

是德矢量网络分析仪默认相位格式以 ±180° 为一圆周。如果相位弧度超过 360°(等于一个波长),则必须对计算出的等效相移进行处理。因此对合成数据进行*函数运算。此外,如果模函数的结果大于180°,则需要从结果(即从余数)中再减去360°。如果模函数的结果小于 180°,则剩余部分就是结果。

*函数计算的是一个数‘X’除以另一个数‘Y’的余数。此处,模 可以表示为模 (X,Y),其中 X = 计算出的相位,Y = 360˚。

根据上面的说明,1.0 GHz 时的等效插入相位(θ°)= 1304.2962° 按照以下方法计算:

使用函数, (1304.2962, 360) = 224.2962°。
应用规则:
如果
( (1304.2962, 360)) > 180
那么
( (1304.2962, 360)-360)
否则
( (1304.2962, 360))

“那么”条件为真,因为 (1304.2962, 360) = 224.2962(即 > 180°)。减去 360° 或
修正后的等效插入相位 = 224.2962° - 360°
修正后的等效插入相位 = -135.7038°

1.0 GHz 频率和 3.623045nS 延迟时的修正后等效插入相位 = -135.7038°。

1 GHz 频率和 0 nS 延迟时 Tr1 的初始 S21 相位参数 = 134.5573˚(从上面的图 2“Exported PNA PRN S21 Phase Trace Data Tr1 & Tr2”(导出的 PNA PRN S21 相位迹线数据 Tr1 和 Tr2)中得出)。1.0 GHz 频率和 3.623045nS 延迟时的插入相位(Tr2) = -1.1465˚(同样从上面的图 2“Exported PNA PRN S21 Phase Trace Data Tr1 & Tr2”(导出的 PNA PRN S21 相位迹线数据 Tr1 和 Tr2)中得出)。

延迟的相位(‘Tr2’相位) = 初始相位(即指定频率和 0s 延迟时的‘Tr1’相位) + 修正后的等效插入相位;
具有延迟的最终相位 = 初始相位 + 修正后的等效插入相位
最终相位 = 134.5573˚ + -135.7038˚
最终相位 = -1.1465˚.
1 GHz 频率和 3.623045nS 延迟时的最终相位(绝对、Tr2) = -1.1465˚。从而,与 1 GHz 频率、Tr2、3.623045nS 延迟时的相位数据进行关联。

相位相关校验的余数以及相关计算如下所示:

Phase correlation checks and related computations

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