利用天馈线测试仪进行同轴电缆的测试

利用天馈线测试仪进行同轴电缆的测试

马东灿

中电科思仪科技股份有限公司

摘要：本文主要介绍利用3680B天馈线测试仪进行同轴电缆的测试方法，主要包括回波损耗、电缆损耗、故障定位等相关特性的测试。

关键词：天馈线测试仪 回波损耗 电缆损耗 故障定位 电缆测试

1概要

在当今信息化时代，同轴电缆应用非常广泛，因此对其性能指标的测试就十分重要。美国贝尔实验室在1929年发明了同轴电缆，此后经过了近百年的不断发展，同轴电缆多次改进。早期的电缆采用实芯材料作为填充介质，但是由于它对高频信号衰减较大，目前主要用于视频信号的传输。后期，人们又把聚乙烯通过化学发泡或物理发泡后作为填充介质，其中物理发泡电缆的填充介质的发泡率高，介质主要成分为氮气，气泡之间是相互隔离的，具有防潮和低损耗的特点，是目前综合性能最好的电缆。

本文接下来的内容将主要介绍通过3680系列天馈线测试仪进行同轴电缆相关参数的测试。

3680系列天馈线测试仪是中电科思仪科技股份有限公司研发生产的一款专门用于天馈线测试的一款测试仪表，具有体积小、重量轻、方便携带、人机界面友好、测试精度高等特点。这款测试仪能够对网络的反射参数进行全面测量，既可完成对网络驻波比、回波损耗、特性阻抗和相位的测量，还可对线路故障点进行精确定位。这款仪表在飞机原位测试、天馈系统测试等领域应用十分广泛。

2测试方法

2.1 术语以及概念

电缆是一种非常常见的两端口器件，特性参数主要分为反射参数和传输参数，传输参数有插损、群时延、相位等，反射参数有回波损耗、驻波比、阻抗等。

矢量网络分析仪是测量单端口、多端口、有源、无源等器件的专业仪表，能够快速高效地进行S参数的测试，具有测试精度高、测试功能强大等特点，被称为“仪器之王”。本文所用的3680系列天馈线测试仪本质上是一款单端口矢量网络分析仪，能够进行器件的反射参数的测试，能够对电缆进行高精度的测量。

首先，了解几个概念：

反射系数Г=

驻波比SWR=

回波损耗RL=-20

• 回波损耗

回波损耗是反射信号与入射信号的比值，是一个标量，单位为dB，阻抗完全匹配时，阻抗分布连续，信号完全传输过去，没有发生反射，那么回波损耗无穷大，就像光线在介质中传输，如果介质密度完全一样，则光线就不会发生反射和折射。

• 驻波比

两组波在同一根传输线上沿相反的方向传输时就会引起驻波，这种情况可以用电压驻波比（VSWR或简写为SWR）表示。SWR定义为在给定频率上最大射频包络电压与最小射频包络电压的比值，是一个标量，当阻抗完全匹配时，SWR等于1，对于开路、短路或无损的电抗电路为无穷大。

• 电缆损耗（插损）

电缆损耗就是信号从电缆一端输入，另外一端输出信号相比与输入信号的衰减量就是电缆损耗，也叫插损。

• DTF

DTF（Distance To Fault）测量被称为故障点定位测量，显示了被测件信号通路不同位置上响应信号的大小，从而为判断传输路径上的阻抗变化提供依据。

天馈线测试仪的DTF功能采用频域反射计测量技术来实现。频域反射计（FDR）测量技术，是一种传输线故障点分离方法，这种方法可以准确识别出在电缆和波导管传输线中信号路径的故障点。FDR测量技术与传统的时域反射计类似，不同点在于FDR技术采用一个扫频的射频信号代替了传统TDR的直流脉冲。FDR测量技术需要一个扫频信号输入到待测传输线，然后将此扫频信号的反射信号频域信息通过快速傅里叶（FFT）反变换转换至时域。故障点的距离便可以通过已知信号电缆中传播速率准确的计算得到。

2.2测试方法

首先，我们先来了解一下3680B天馈线测试仪的使用方法。

测试仪表在进行测试之前需要进行预热，一般预热时间为30分钟，这样做的目的是使机器内部温度达到一个恒定的状态，这样测试曲线才不会发生温度漂移。预热充分后，先进行基本参数的设置，比如频率范围、扫描点数、中频带宽等，设置完成后就可以利用校准件对仪表进行单端口校准。校准完成后才能进行后续测试。

• 电缆损耗的测试

电缆损耗是信号通过接入的电缆后输出信号相比于输入信号的衰减量，也叫作插损，是一种传输参数，那么单端口的天馈线测试仪是如何进行电缆损耗测试的呢？

首先我们将被测电缆一端接到天馈线测试仪上，另一端接上理想的开路器或者短路器，开路器或者短路器的作用是一样的，是使传输到端口的信号发生全反射，如图所示，然后测量格式选择电缆损耗测量。电缆端接开路器或短路器后信号发生全反射，测试仪接收到发射信号A，反射信号相当于入射信号R经过两次衰减后的结果，测试仪自动进行了计算，所显示的测试曲线就是信号经过测试电缆而造成的损耗，也就是插损。

• 回波损耗的测试

回波损耗是一种典型的反射参数，由于电缆是两端口器件，为了消除另外一端对测试结果的影响，可以在另外一端接一个匹配负载，匹配负载将传输信号完全吸收。

• DTF故障点定位测试

首先选择测量格式为DTF驻波比或者DTF回波损耗，设置频率范围、速率因子、扫描点数等参数，然后进行测试仪的校准，校准完成后就可以接上测试电缆进行相应测试了，另外仪器默认的速率因子为1，我们需要设置好电缆对应的速率因子。

结果如下图所示，峰值搜索后，光标显示峰值为25m处驻波比为1.682，则说明距离端口25米处有断点。如果测试结果显示多个峰值，则有可能线缆存在多处破损或弯折较大的地方，可以根据测试结果加以检修。

扫描点数以及所设置的频宽影跟仪表所能测量的最大距离的关系如上。测试仪能测量的最大距离跟所设置的扫描点数、速率因子、频率范围有关。

3总结

通过天馈线测试仪能够快速高效地对线缆参数进行测试以及故障点定位，能很大程度上提高人们对天馈线系统的维护效率。但是精确的测试结果建立在测试人员对所测试参数、测试仪表以及被测件有透彻的认识，基本了解测试原理和其他理论基础才能更精确更高效地进行测试。