無線通信、雷達(dá)等領(lǐng)域中，射頻組件與傳輸系統(tǒng)的性能至關(guān)重要，其內(nèi)部微小損傷易導(dǎo)致信號問題甚至系統(tǒng)失效。傳統(tǒng)測試無法精確定位故障點(diǎn)，排查困難。

DTF測量，矢網(wǎng)賦予的“透視眼”！它能穿透“黑箱”，精確定位線纜、天線、波導(dǎo)內(nèi)部缺陷。上期詳解了其頻域到時域的定位原理。

本期聚焦DTF實(shí)戰(zhàn)：關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置、精準(zhǔn)校準(zhǔn)、時域門控技巧；對比TDR，揭示其在損耗補(bǔ)償、分辨率和探測微弱反射上的顯著優(yōu)勢；結(jié)合同軸電纜、天線、波導(dǎo)實(shí)例，展示DTF如何在全鏈路大幅縮短排障時間、提升質(zhì)量、降低成本。

掌握DTF，讓隱患無處遁形，提升系統(tǒng)可靠性！立即閱讀，解鎖射頻工程師必備利器。

德思特便攜式矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

01 使用德思特矢網(wǎng)進(jìn)行DTF測量的具體步驟

設(shè)備準(zhǔn)備

● 德思特矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

（如BNA1000 2P20G0系列）

● 高質(zhì)量校準(zhǔn)件（SOLT套件）

● 適配被測件的測試端口電纜

（DUT - 線纜、天線、波導(dǎo)）

● 被測件（DUT）

測試步驟

連接與預(yù)熱

● 將測試端口電纜連接到矢網(wǎng)的 Port 1 (反射測量端口)

● 開啟矢網(wǎng)，預(yù)熱至穩(wěn)定狀態(tài)。

關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置

需要注意不同的參數(shù)設(shè)置會對校準(zhǔn)產(chǎn)生影響，所以通常需要先設(shè)置我們想要的參數(shù)后，再來進(jìn)行校準(zhǔn)。以下是一些關(guān)鍵參數(shù)：

掃頻帶寬 (Bandwidth)：

直接決定距離分辨率。帶寬越寬（頻率跨度越大），故障點(diǎn)距離分辨率越?。ň嚯x分辨率 ≈ 光速 / (2 * 帶寬)）。高分辨率能區(qū)分靠得很近的反射點(diǎn)（例如天線陣列中相鄰的振子故障）。窄帶寬則分辨率低，可能無法分辨相鄰故障。

測試點(diǎn)數(shù)（piont）：

點(diǎn)數(shù)直接決定最大無模糊距離（點(diǎn)數(shù)越多，可測距離越遠(yuǎn)），并顯著影響距離域曲線的平滑度與細(xì)節(jié)呈現(xiàn)（高點(diǎn)數(shù)使曲線更平滑，避免"臺階"假象，尤其在分辨率極限附近）。但增加點(diǎn)數(shù)會成比例降低測量速度（因需采集更多頻點(diǎn)）。設(shè)置需在"測得更遠(yuǎn)/看得更清"與"測得更快"之間平衡，首要確保最大距離覆蓋被測件全長。

凱撒窗β值：

IFFT變換會產(chǎn)生旁瓣（虛假信號），窗函數(shù)用于抑制旁瓣，提高測量可靠性。凱撒窗是一種窗函數(shù)，用于在頻域到時域的轉(zhuǎn)換過程中減少頻譜泄漏(Spectral Leakage)。DTF測試通常涉及對S11反射數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉逆變換(IFFT)，而凱撒窗可以通過調(diào)整其參數(shù)(如β值)來控制旁抑制和主瓣寬度，從而優(yōu)化時域分辨率。凱撒窗的β值越大，旁瓣抑制越好，但主瓣會變寬，可能導(dǎo)致相鄰反射點(diǎn)的分辨能力下降。因此，在實(shí)際測試中需要根據(jù)具體需求調(diào)整函數(shù)參數(shù)。

設(shè)置舉例：

速度因子（Velocity Factor）：

速度因子（VF）直接決定距離定位的絕對精度，其值等于電磁波在傳輸介質(zhì)中的實(shí)際傳播速度與真空中光速之比（VF = v/c）。VF設(shè)置錯誤會導(dǎo)致計算出的故障點(diǎn)距離嚴(yán)重偏離實(shí)際位置（如VF=0.66的實(shí)心電纜錯設(shè)成1.0時，測距結(jié)果將虛大52%）。同時，VF與掃頻帶寬（BW）共同決定理論距離分辨率（分辨率∝ VF/BW）。

工程師必須依據(jù)被測介質(zhì)特性（如泡沫電纜VF≈0.88、波導(dǎo)VF≈1.0）準(zhǔn)確輸入VF值，這是確保故障點(diǎn)物理位置精準(zhǔn)無誤的基石。當(dāng)面臨多種不同類型的介質(zhì)（例如：RF電纜、RF適配器和天線），由于這些介質(zhì)之間轉(zhuǎn)換的速度因子不匹配，可能會出現(xiàn)問題。因?yàn)樾盘柕竭_(dá)每個介質(zhì)邊界的時間不同。而阻抗/VF不匹配會產(chǎn)生反射，影響射頻相位對準(zhǔn)。如果VF設(shè)置不正確，會發(fā)生校準(zhǔn)錯誤。計算多種不同類型介質(zhì)的被測件的VF，需要一個單一的速度因子（VF）來近似整個系統(tǒng)，使用以下公式。

比如下表中被測物有三個不同的介質(zhì)，類型和長度如下，算出總的時延，最后再依據(jù)總的時延和總的長度計算出等效的VF為0.674：

在Stimulus設(shè)置了測試頻率，測試點(diǎn)數(shù)，和中頻帶寬后，點(diǎn)擊Analysis，打開Time domain功能設(shè)置距離域的測量距離以及凱撒窗β值和速度因子VF。

校準(zhǔn)

校準(zhǔn)至關(guān)重要。必須進(jìn)行精確的矢網(wǎng)端口校準(zhǔn)（如SOLT校準(zhǔn)），以消除測試系統(tǒng)本身的誤差。在設(shè)置好了前面的參數(shù)后點(diǎn)擊Calibration進(jìn)行校準(zhǔn)。同時，必須正確設(shè)置參考面，將其物理上和電氣上定義在DUT的起始點(diǎn)（如線纜連接器端面、天線端口、波導(dǎo)法蘭面），這是保證距離定位絕對準(zhǔn)確的基礎(chǔ)。

德思特矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀提供Port extension（端口擴(kuò)展）功能，能在校準(zhǔn)到DUT的起點(diǎn)。比如被測件是波導(dǎo)，但波導(dǎo)和同軸線纜間還有同軸轉(zhuǎn)換器，校準(zhǔn)完成后，使用端口擴(kuò)展功能將參考平面移動至同軸轉(zhuǎn)換器。這樣無需物理移動參考平面，就可精確測量電纜末端的開路或其他端接。

校準(zhǔn)完畢后，開始正式測試，選擇S11 Logmag/SWR模式。打開Time Domain。此時轉(zhuǎn)換到距離域，可觀察到斷點(diǎn)距離（故障點(diǎn)距離）。以0.8m的測試線纜為例，下圖marker1，2，3分別代表，marker1是線纜末端位置，Marker2是二次回波，marker3是三次回波。從0~0.8m的范圍內(nèi)，只有線纜末端口出現(xiàn)反射，證明此線纜中間沒有任何故障點(diǎn)：

02 TDR:另一種時域反射測量方法

TDR介紹

在討論DTF時，不可避免地會提到另一種常見的時域反射技術(shù)：TDR（Time Domain Reflectometry）。

TDR原理：

TDR采用直接時域的方法。它向被測傳輸線發(fā)送一個高速階躍脈沖或極窄脈沖信號。當(dāng)這個脈沖在傳輸線中傳播遇到阻抗不連續(xù)點(diǎn)時，一部分能量會反射回來。TDR儀器（通常是專用設(shè)備或示波器+采樣模塊）直接捕獲并顯示發(fā)送的入射脈沖和返回的反射脈沖。通過測量入射脈沖和反射脈沖之間的時間差（Δt），并乘以信號在介質(zhì)中的傳播速度（v），再除以2（往返路徑），即可計算出故障點(diǎn)的距離（d = v * Δt / 2）。反射脈沖的極性（正/負(fù)）可以判斷阻抗是變大（如開路）還是變?。ㄈ缍搪罚?，幅度則反映失配程度。

DTF的核心優(yōu)勢與適用場景

精準(zhǔn)的距離定位：

DTF專門針對反射信號的距離計算設(shè)計，通過頻域S11參數(shù)轉(zhuǎn)換到時域，結(jié)合波導(dǎo)/天線中電磁波的傳播速度（需輸入速度因子），可直接顯示故障點(diǎn)的物理距離。例如，波導(dǎo)中的斷點(diǎn)或天線饋線連接不良的位置，DTF能快速標(biāo)定其距離測試端口的實(shí)際位置。

損耗補(bǔ)償能力：

長距離波導(dǎo)或天線系統(tǒng)中，信號衰減較大。DTF內(nèi)置損耗補(bǔ)償算法，可修正傳輸過程中的幅度衰減，確保遠(yuǎn)距離斷點(diǎn)仍能被清晰識別（例如基站天線饋線的百米級檢測）。

操作便捷性：

僅需單端口校準(zhǔn)（如端口1反射校準(zhǔn)）并輸入傳播速度（如波導(dǎo)的截止頻率對應(yīng)的群速度或經(jīng)驗(yàn)值），無需復(fù)雜的全端口校準(zhǔn)，適合現(xiàn)場快速排查。

TDR的局限性

側(cè)重阻抗分析，而非距離定位：

TDR的核心功能是分析阻抗不連續(xù)性（如波導(dǎo)內(nèi)壁氧化導(dǎo)致的阻抗突變），雖然能顯示反射點(diǎn)的位置，但其距離精度依賴時域分辨率，且需手動換算為物理距離（需用戶計算傳播速度），不如DTF直接顯示結(jié)果直觀。

動態(tài)范圍需求不同：

TDR的動態(tài)范圍（如135 dB）更適用于精細(xì)阻抗測量（如PCB微帶線），而波導(dǎo)/天線斷點(diǎn)通常反射幅度較大（如開路或短路），DTF的動態(tài)范圍已足夠覆蓋此類場景。

03 總結(jié)

DTF通過精密的頻域測量（S11）和強(qiáng)大的數(shù)學(xué)變換（IFFT），將傳輸線內(nèi)部的阻抗不連續(xù)性以直觀的距離-反射幅度圖譜呈現(xiàn)出來。

相較于直接時域測量的TDR，DTF憑借其源自VNA平臺的超高動態(tài)范圍、卓越的距離分辨率、靈活的配置選項以及高精度的頻域校準(zhǔn)基礎(chǔ)，成為現(xiàn)代射頻工程師進(jìn)行線纜、天線、波導(dǎo)等傳輸系統(tǒng)內(nèi)部故障精確定位和診斷的首選和更強(qiáng)大的工具。

它尤其擅長于探測微弱反射、要求高分辨率定位以及需要結(jié)合頻域參數(shù)進(jìn)行綜合分析的應(yīng)用場景。

審核編輯 黃宇