S参数定义、矢量网络分析仪基础知识和S参数测量

2.3 多对双绞线电缆的测试

在电脑网络连线中，用到了多对双绞线电缆，而且提出了技术要求，如何用常规单端（一线一地制，如同轴线）仪器进行测试呢？

一．技术要求: 有关单位对于5类线（四对双绞线）的技术要求见下表（每对绕成双绞线

的线又有多股与单股之分。相当线号为24AWG—26AWG）。

注：在执行5类线标准验收时，有的用户要求按输入阻抗为100±15Ω来验收，其理由为既然有特性阻抗为100±15Ω的要求，而现在线很长（300m），因此只测其输入阻抗来代替前两项要求。

对于理想的均匀线，这个要求还勉强说得过去，问题是线既不理想也不均匀，这个要求就超出了标准范围，否则就没有必要定第二栏的要求。对于100MHz，标准规定回损

为16dB，假如按输入阻抗要求则为23dB，超过标准7dB；因此把特性阻抗验收标准改成按输入阻抗验收，是不符合标准的作法。另外有的仪器有|Z|坐标，这是一种电路参数而不是传输线参数，用|Z|≤100±15Ω来要求传输线的输入阻抗，是会闹笑话的。比如Zin=j100Ω,是完全符合|Z|≤100±15Ω要求的，而对于传输线而言却是全反射，根本不能用。

二．测试方法 这儿只讨论用矢量网络分析仪来测试双绞线，不涉及市售电脑线专用测试设备。

1．直接用单端仪器测试 这是一种原则性的错误，因为平衡受到破坏，产生了共模电流，将导致衰减加大、窜扰严重。但有的地方仍然是这样作的，不妨试一试。 2．采用PNA100Ω差分套件。

3．将单端仪器测试口通过复用开关扩为八个，采用混合模式散射参量进行计算与校准，这是ATN公司的方法。

下面将只采用1、2两种方法进行测试，是用PNA3628进行的，其频率范围为：1KHz～120MHz。测试样本是一段22.5米的商品电缆。 三．测试结果 1．特性阻抗Z0测试

虽然Z0一般不是频率的函数，但仍测了三个频点，测时线长最好用测试频率的λ/8，测其末端开、短路时的输入电抗，相乘开方后即得。

测试频率 MHz 1 10 62.5 单端电桥测 Ω 97～114 103.6～107.7 100～106 差分电桥测 Ω 108～113 103～108 103～108

每个频率下有四个数据（四对线），两法测试结果差别不大，看来都可以用。

四．PNA100Ω差分套件 1．差分转换头

2．差分电桥 它是一个由三个100Ω无感电阻，与接在测试口上的待测电阻，组成的一个平衡电桥（惠士顿电桥）。

由信号源来的单端信号，通过平衡器变成差分信号后，接到电桥的对角线两端。另一个对角线两端，再通过另一平衡器将误差信号变成单端信号后，送到仪器的接收输入端。即可直接得测得100Ω双线系统的回损或驻波比，也可测试输入阻抗；但数值要乘2，因为仪器为50Ω系统。 五．结束语

直接用常规单端矢量网络分析仪测特性阻抗是可行的，测回损的误差则大了些，但似乎尚能勉强使用，测衰减则显著偏大，测窜扰则严重失实。

采用PNA100Ω差分套件后，矢量网络分析仪既可胜任各种双绞线的测试，也可进行时域故障定位测试。

2.4 微带线的测试

一．微带线Z0的测试 待测微带线的样本为一长度≥6cm的一块微带线，按前述测Z0方法，测此线在末端开路与短路时的输入电抗值（不管电阻值），两者相乘后开方即得特性阻抗Z0值。

二．微带接头的测试 在一块50Ω微带线的样本为一长度≥6cm的微带线两端装上连接器，对此线进行时域故障检查，调节两端连接器与微带线的过渡尺寸，使得两端的时域反射≤0.03（越小越好），样本适当长些以便分清两端分别对待。时域测试与频域测试互相对照, 有利于对被测线作出更合理的裁决, 到频域后可按〖菜单〗键再选《时域》返回。 三．双面复铜板介电常数的测试 1．低频测电容法

ⅰ、公式推导：由物理书可知C=Aε0 / t，ε0=8.8552×10法/米=8.8552×10F/m 若A=10×10mm，t=1，则C=0.8855P，即1平方公分的两个板间距为1mm时的电容约0.9P，而1mm见方的面积两板间距为1mm即1mm电容=0.008855P，有介质后C=εrC

εr=112.9×C×t/A （2.1）

2

2

-12

-12

ⅱ、作法：用一只能分辨1P电容的三用表进行测试，如一块62×73mm的复铜板，测得C为114P，而t扣除铜箔厚度后为0.96，则εr=112.9×114×0.96/（62×73）=2.67