防止假信號(hào)的級(jí)聯(lián)S參數(shù)插補(bǔ)程序

對 S參數(shù)集中的所有脈沖響應(yīng)，零相位時(shí)間參考位置位于時(shí)間記錄的開始處。如果數(shù)據(jù)是完全理想的，那么零填充將增加到記錄的右側(cè)。這會(huì)使所有數(shù)據(jù)相對于記錄開 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(jì)算的循環(huán)特點(diǎn)，有時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)從記錄開始處反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)到記錄的末尾。這也可以表達(dá) 為，末尾的反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)是由S參數(shù)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(shù)據(jù)集的脈沖響應(yīng)。最后的小振鈴從左端反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)到右端。在普通零襯墊中，零被填到數(shù)據(jù)記錄右端，會(huì)產(chǎn)生有誤差的S參數(shù)結(jié)果。這是因?yàn)橛涗涀詈蠓崔D(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的部分將在零填充后發(fā)生在記錄內(nèi)部的位置。

圖8. 這是零填充前s11的時(shí)域響應(yīng)。早期振鈴被反轉(zhuǎn)到末尾。

這種反轉(zhuǎn)問題一般不會(huì)出現(xiàn)在一個(gè)數(shù)據(jù)集內(nèi)部所有S參數(shù)矢量上。例如，傳輸系數(shù)(如典型的S21)可能會(huì)有足夠的延遲，以便響應(yīng)不會(huì)接近記錄末端。本 例中觀察不到任何反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。但是，S11反射系數(shù)的S參數(shù)矢量更可能有一個(gè)接近開始處的脈沖，這個(gè)地方可能會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)。我們將使用下面的算法，解決這 個(gè)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)問題。

零應(yīng)填充在正確的位置，以把反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的振鈴保持在脈沖響應(yīng)最后。

選項(xiàng)1：從脈沖響應(yīng)右端開始，檢查是否有反轉(zhuǎn)。如果沒有反轉(zhuǎn)，那么可以在脈沖響應(yīng)最后點(diǎn)之后從右面填充。如果有反轉(zhuǎn)，那么可以向回搜索，找到反轉(zhuǎn)的信號(hào)的穩(wěn)定位置，可以在穩(wěn)定的位置填充零，如圖9所示。

選 項(xiàng)2：一直選擇一定比例的脈沖響應(yīng)，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(xiàng)要求已經(jīng)以足夠的頻率間隔測量所有原始S參數(shù)數(shù)據(jù)，以便以 穩(wěn)定的記錄百分比為所有參數(shù)提供時(shí)間間隔，在這里將插入零填充。這也意味著在零填充點(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(zhuǎn)的數(shù)據(jù)將從左到 右穩(wěn)定。圖8和圖9顯示了執(zhí)行零填充前和執(zhí)行零填充后的結(jié)果。

圖9. 這是再采樣的s11的脈沖響應(yīng)。右端保留了早期振鈴。

再采樣的S參數(shù)與原始S參數(shù)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(yīng)。

四、最終結(jié)果

我 們把上面介紹的插補(bǔ)和再采樣算法應(yīng)用到圖5所示的3個(gè)S參數(shù)集中?，F(xiàn)在組合S參數(shù)覆蓋的總時(shí)間超過100 ns。我們對S參數(shù)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(hào)?，F(xiàn)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(shù)據(jù)。這是因?yàn)椴逖a(bǔ)復(fù)雜的S參數(shù)數(shù)據(jù)有許多相關(guān)困難。但是，在重新測量數(shù)據(jù)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(jié)

我們介紹了防止級(jí)聯(lián)的S參數(shù)出現(xiàn)相位假信號(hào)的具體算法。我們演示了每一個(gè)S參數(shù)模塊可能足以覆蓋時(shí)間間隔結(jié)果的特點(diǎn)。但是，多個(gè)S參數(shù)集級(jí)聯(lián)起來時(shí)，可能會(huì)不能覆蓋足夠的時(shí)間間隔，來表示組合的級(jí)聯(lián)結(jié) 果。這會(huì)導(dǎo)致最后的S參數(shù)集出現(xiàn)相位假信號(hào)。我們演示了在S參數(shù)級(jí)聯(lián)過程中防止假信號(hào)的方法，另外還提供了一個(gè)級(jí)聯(lián)反嵌和嵌入實(shí)例。

圖11. 3條級(jí)聯(lián)電纜的t11和t22時(shí)域圖，沒有假信號(hào)。幅度對時(shí)間(ns)。