射頻電纜的長度和時延

咱們常使用的射頻同軸電纜，其信號是經過介質傳輸的，並非經過導體，導體只是只是引導信號傳輸的方向，因爲使用了介質，因此電磁波的實際傳輸速度並非光速，它會慢下來，慢多少則取決於導線的構造和其使用的絕緣物質。這和光的傳輸很類似，光在真空中的傳輸速度和電磁波和速度相同（3*10的8次方米每秒），但在水中則慢了不少，若是在玻璃中因爲玻璃的密度更高則又慢了不少。對於電纜而言，這就是速度因子，有些規格書上可能會寫「傳輸速率」單位是%。

一般，時延等於羣延遲（Group Delay），然而它們只是相關的，不可等同。羣延遲是相位對於頻率的導數。某些狀況下，羣延遲更爲直觀，由於它能夠近似於估算一個信號經過一段路徑的傳輸時間。羣延遲平坦度（羣延遲變化的一種度量）是某些系統中的一個重要度量，由於它清楚地表徵了待測設備輸出端上延遲的任意突變。

因爲羣時延是由相位信息獲得的，可是VNA在測試相位的時候，會有360°的週期模糊，也就是說頻率間隔若是過大，以致於兩個測試點之間會有多於180度的相位變化，就是對相位響應的欠採樣，以下圖：

當使用f4和f3點計算羣延時的時候，就會出現錯誤的值，爲了不這種錯誤，須要保證在360度的區間內，至少有3個採樣點，這就要求測試時較小的頻率間隔。

頻率間隔等於速度因子乘以光速之和再除以2倍的電纜物理總長，好比筆者拿了一根總長爲10m的RG316同軸電纜做爲樣品進行測量。網上可查RG316的速度因子通常爲0.7，將10m總長一併帶入上面公式能夠得出頻率間隔爲10.5MHz。我校準10MHz~8GHz頻率，800點。校準完首先我先用200點進行羣時延的測量，具體設置步驟爲：【Display】-->【Trace Format】-->【Phase】，【Response】-->【S21】，一個窗口顯示兩條跡線。以下圖：

中心頻率設置爲4GHz，此時頻率間隔是40MHz，會發現羣時延是負的3.0755ns，這明顯是異常的，因爲採樣點不夠。接下來將採樣點設置爲267個，以下圖，時延看起來是正值，可是相位又不對了，但是時延的數值也不應是13.5918ns，以0.7的傳輸速率大概應是47ns左右，因此仍是不對。

正面將點數增長到400個點時延又變成負值了。

最後將點數增長到800個點發現時延的結果是46.9237ns與理論數值幾乎接近，而且頻率間隔小於10MHz，因此此時的測量結果是正確的。

（頻率間隔能夠經過Mark點的功能來查看，每轉一隔看一下頻率差是多少，就是頻率間隔）

因此對於電纜時延的測試須要考慮到校準點數的部分，不然會直接影響到測量結果的真實性。

好了，今天就到這兒，不足之處歡迎評論指出。

本文分享自微信公衆號 - 測試那些事兒（Jackiy_455750304）。
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