射频电缆的长度和时延

咱们常使用的射频同轴电缆，其信号是经过介质传输的，并非经过导体，导体只是只是引导信号传输的方向，因为使用了介质，因此电磁波的实际传输速度并非光速，它会慢下来，慢多少则取决于导线的构造和其使用的绝缘物质。这和光的传输很类似，光在真空中的传输速度和电磁波和速度相同（3*10的8次方米每秒），但在水中则慢了不少，若是在玻璃中因为玻璃的密度更高则又慢了不少。对于电缆而言，这就是速度因子，有些规格书上可能会写“传输速率”单位是%。

一般，时延等于群延迟（Group Delay），然而它们只是相关的，不可等同。群延迟是相位对于频率的导数。某些状况下，群延迟更为直观，由于它能够近似于估算一个信号经过一段路径的传输时间。群延迟平坦度（群延迟变化的一种度量）是某些系统中的一个重要度量，由于它清楚地表征了待测设备输出端上延迟的任意突变。

因为群时延是由相位信息获得的，可是VNA在测试相位的时候，会有360°的周期模糊，也就是说频率间隔若是过大，以致于两个测试点之间会有多于180度的相位变化，就是对相位响应的欠采样，以下图：

当使用f4和f3点计算群延时的时候，就会出现错误的值，为了不这种错误，须要保证在360度的区间内，至少有3个采样点，这就要求测试时较小的频率间隔。

频率间隔等于速度因子乘以光速之和再除以2倍的电缆物理总长，好比笔者拿了一根总长为10m的RG316同轴电缆做为样品进行测量。网上可查RG316的速度因子通常为0.7，将10m总长一并带入上面公式能够得出频率间隔为10.5MHz。我校准10MHz~8GHz频率，800点。校准完首先我先用200点进行群时延的测量，具体设置步骤为：【Display】-->【Trace Format】-->【Phase】，【Response】-->【S21】，一个窗口显示两条迹线。以下图：

中心频率设置为4GHz，此时频率间隔是40MHz，会发现群时延是负的3.0755ns，这明显是异常的，因为采样点不够。接下来将采样点设置为267个，以下图，时延看起来是正值，可是相位又不对了，但是时延的数值也不应是13.5918ns，以0.7的传输速率大概应是47ns左右，因此仍是不对。

正面将点数增长到400个点时延又变成负值了。

最后将点数增长到800个点发现时延的结果是46.9237ns与理论数值几乎接近，而且频率间隔小于10MHz，因此此时的测量结果是正确的。

（频率间隔能够经过Mark点的功能来查看，每转一隔看一下频率差是多少，就是频率间隔）

因此对于电缆时延的测试须要考虑到校准点数的部分，不然会直接影响到测量结果的真实性。

好了，今天就到这儿，不足之处欢迎评论指出。

本文分享自微信公众号 - 测试那些事儿（Jackiy_455750304）。
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