為了傳輸更復雜的射頻信號，印制電路板（PCB）正變得越來越密集。盡管阻抗測量一直很重要，但隨著新設計的出現，阻抗測量變得更加重要。為了確保信號正確地通過電路板，配備有時域分析（包括基本和高級窗口和門控功能）的矢量網絡分析儀（VNA）可以更準確和高重復性的阻抗測量。
在進行PCB測量時，時域測量很有價值，因為它提供了在頻域測量中缺失的被測器件（DUT）的特征描述。VNA為時域測量提供了幾個好處，包括：
·準確測量插入和回波損耗的頻率響應
·多種校準方法，確保測量結果的準確性
·嵌入和去嵌入
與時域反射測量設備相比，具有寬帶寬的VNA，如VectorStar? ME7838系列矢量網絡分析儀，可以提供更高的時域分辨率。這對于高頻設計就顯得尤為重要。VNA的頻率覆蓋范圍越寬，時域分辨率越高，進而更容易發(fā)現系統(tǒng)中的缺陷和其他異常情況。
頻域與時域的轉換
使用VNA進行阻抗測量的一個關鍵點是利用離散傅里葉逆變換(IDFT)將頻域數據轉換到時域，進而得到時域結果。當使用IDFT轉換到時域時，VNA變成了一個周期函數，抵消了儀器固有的頻帶限制。圖1顯示了使用VNA內置的IDFT在時域內的周期性脈沖響應。兩條垂直標記線顯示的是-25毫秒到+25毫秒的區(qū)間范圍。
圖1.具有IDFT的VNA的時域周期脈沖響應
信號完整性工程師在使用VNA時可以選擇兩種類型的時域:
低通時域– VNA可以通過這個選項用階躍激勵模擬TDR。還可以用脈沖激勵，因此工程師可以在時域中查看脈沖響應。頻率必須是諧波相關的，即起始頻率必須等于步長。直流項是從最低頻率值推斷出來的。另外，當使用低通時域時，頻率樣本會從負頻率翻倍到正頻率以滿足IDFT的要求。
帶通時域 – 針對傳輸線故障定位，建議采用帶通時域，起始和終止頻率可以任意設置。與低通時域模式相比，這種方法不需要考慮DC項，但是分辨率較低。在IDFT之后，脈沖響應也不再是真實函數了。
圖2顯示了選擇不同時域類型時，測量結果的變化。決定選用的測試類型取決于與設計相關的測試需求。
圖2.低通和帶通時域測量實例
傳輸線的反射系數
在傳輸線的終端處觀察到的阻抗對終端具有更復雜的關聯(lián)性。因此，應測量“源”端處的阻抗與“負載”阻抗之間的關系，這被稱為傳輸線的反射系數。
VNA是測量多段傳輸線反射系數的理想儀器。它可以在低通時域下以階躍響應的形式測量阻抗不連續(xù)處的反射系數，或在低通時域或帶通時域下，以脈沖響應的形式顯示不連續(xù)點的真實結果。
圖3是測試三段不同阻抗的傳輸線的示例，以及用于計算每個不連續(xù)界面處反射系數的方程式。VNA測量值與理論計算結果吻合良好。在空氣線的測量示例中，第一反射系數的測量值為-0.331，理論計算值為-0.333，第二不連續(xù)處的第二反射系數為.288，計算理論值為0.296。細微的測量差異是由于空氣線能量損失導致的。
圖3.多段傳輸線的反射系數測量實例
窗口功能對分辨率的影響
窗口功能可以使測量更有效并提高精度，因為它可以減小頻域中的頻率極值并觀察時域中的影響。某些VNA提供了一個窗口功能，可以修正測量轉換為時域時可能發(fā)生的振鈴。
窗口是由一個數學函數導出的曲線，該函數從頻域數據中心的單位增益逐漸減少到末端的低值。這不是沒有代價的，因為窗口有擴大主瓣的效果，但降低了有效分辨率。出于這個原因，最好有一系列不同的窗口類型可用，這樣就可以使用分辨率和副瓣效果之間的多個視圖(由應用程序決定)。
