防止假信號的級聯(lián)S參數插補程序

對 S參數集中的所有脈沖響應，零相位時(shí)間參考位置位于時(shí)間記錄的開(kāi)始處。如果數據是完全理想的，那么零填充將增加到記錄的右側。這會(huì )使所有數據相對于記錄開(kāi) 始處的零相位時(shí)間位置保持一致。但是，泄漏到相鄰頻率點(diǎn)及IFFT計算的循環(huán)特點(diǎn)，有時(shí)可能會(huì )導致響應從記錄開(kāi)始處反轉反轉到記錄的末尾。這也可以表達 為，末尾的反轉反轉是由S參數的限帶特點(diǎn)引起的，并受到采樣偏置的影響。

例如，看一下圖8所示的s11數據集的脈沖響應。最后的小振鈴從左端反轉反轉到右端。在普通零襯墊中，零被填到數據記錄右端，會(huì )產(chǎn)生有誤差的S參數結果。這是因為記錄最后反轉反轉的部分將在零填充后發(fā)生在記錄內部的位置。

圖8. 這是零填充前s11的時(shí)域響應。早期振鈴被反轉到末尾。

這種反轉問(wèn)題一般不會(huì )出現在一個(gè)數據集內部所有S參數矢量上。例如，傳輸系數(如典型的S21)可能會(huì )有足夠的延遲，以便響應不會(huì )接近記錄末端。本 例中觀(guān)察不到任何反轉反轉效應。但是，S11反射系數的S參數矢量更可能有一個(gè)接近開(kāi)始處的脈沖，這個(gè)地方可能會(huì )發(fā)生反轉。我們將使用下面的算法，解決這 個(gè)反轉反轉問(wèn)題。

零應填充在正確的位置，以把反轉反轉的振鈴保持在脈沖響應最后。

選項1：從脈沖響應右端開(kāi)始，檢查是否有反轉。如果沒(méi)有反轉，那么可以在脈沖響應最后點(diǎn)之后從右面填充。如果有反轉，那么可以向回搜索，找到反轉的信號的穩定位置，可以在穩定的位置填充零，如圖9所示。

選 項2：一直選擇一定比例的脈沖響應，填充零。例如，從末尾在時(shí)間間隔5%的位置填充零。這種選項要求已經(jīng)以足夠的頻率間隔測量所有原始S參數數據，以便以 穩定的記錄百分比為所有參數提供時(shí)間間隔，在這里將插入零填充。這也意味著(zhù)在零填充點(diǎn)之外已經(jīng)包括足夠的時(shí)間，以便在這個(gè)點(diǎn)以后，所有反轉的數據將從左到 右穩定。圖8和圖9顯示了執行零填充前和執行零填充后的結果。

圖9. 這是再采樣的s11的脈沖響應。右端保留了早期振鈴。

再采樣的S參數與原始S參數匹配得非常好，如圖10中的頻域圖所示。

圖10. 再采樣前和再采樣后s11放大的幅度響應。

四、最終結果

我 們把上面介紹的插補和再采樣算法應用到圖5所示的3個(gè)S參數集中?，F在組合S參數覆蓋的總時(shí)間超過(guò)100 ns。我們對S參數再采樣，間隔小于10MHz，直到25 GHz。圖11顯示了得到的時(shí)域圖。t21和t11脈沖不再有假信號?，F在t21脈沖位于正確的延遲位置，即23.9 ns。同樣，t11反射位于正確的位置，即47.8 ns。較好的再采樣選擇一般是以更小的頻率間隔重新測量數據。這是因為插補復雜的S參數數據有許多相關(guān)困難。但是，在重新測量數據不實(shí)用或不可行時(shí)，可以 使用本文中介紹的算法。

五、總結

我們介紹了防止級聯(lián)的S參數出現相位假信號的具體算法。我們演示了每一個(gè)S參數模塊可能足以覆蓋時(shí)間間隔結果的特點(diǎn)。但是，多個(gè)S參數集級聯(lián)起來(lái)時(shí)，可能會(huì )不能覆蓋足夠的時(shí)間間隔，來(lái)表示組合的級聯(lián)結 果。這會(huì )導致最后的S參數集出現相位假信號。我們演示了在S參數級聯(lián)過(guò)程中防止假信號的方法，另外還提供了一個(gè)級聯(lián)反嵌和嵌入實(shí)例。

圖11. 3條級聯(lián)電纜的t11和t22時(shí)域圖，沒(méi)有假信號。幅度對時(shí)間(ns)。