同轴电缆阻抗测试方法
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4、ANSI/SCTE 66 2003（IPS TP 006）标准中的同轴电缆平均阻抗测试方法 ANSI/SCTE 66 2003（IPS TP 006）标准中的同轴电缆阻抗测试方法为用计算机分别计算在整个 频率范围内网络分析仪测试采集数据的实部(R)的总和除以数据点数以及虚部(jX)的总和除以数据点 数，然后计算平均阻抗的辐值(Z)。
2 2 Z avg = Ravg + X avg
（16）
这里：
Ravg = ∑
式中：
Ri i =1 n
n
X avg = ∑
Xi i =1 n
n
（17）
Ri：电缆尾部端接负载时所测得的电缆各个频率下阻抗的实部值； Xi：电缆尾部端接负载时所测得的电缆各个频率下阻抗的虚部值。 5、结构回波损耗的计算 结构回波损耗是相对于电缆自身阻抗的回波损耗。作为频率函数的电缆阻抗是从矢量回波损耗 计算而来，整个要求的频率范围内的阻抗的平均值作为电缆参考阻抗，结构回波损耗是从频率函数 的电缆阻抗和电缆参考阻抗计算而来。计算电缆结构回波损耗之前，首先要将终端接负载的电缆连 接到矢量网络分析仪完成回波损耗测量。 第一步，按式（14）计算电缆阻抗： 第二步，按（16）、（17）计算电缆的平均阻抗。
信息产业部信息传输线质量监督检验中心
第 1页
同轴电缆阻抗测试方法
特性阻抗作为电缆的重要指标一直是人们关注的对象，随着测试技术的不断发展，测试方法也 随之不断变化。阻抗测量可以采用时域测量的方法，也可以采用频域测量的方法。时域测量法可以 采用时域反射仪（TDR）或信号源加示波器组合两种方式；而频域测量法则采用网络分析仪或等似 等同的设备。频域测量方法中，按测试信号方向来看又可分为传输测量和反射测量两种方法；按测 试信号性质来看又可分为标量测量和矢量测量两种方法。 一、 电缆阻抗的概念 1、特性阻抗（Zc） 定义为：入射电压与入射电流之比或反射电压与反射电流之比（即波阻抗）。 2、输入阻抗（Zin） 定义为：当电缆终端端接与电缆本身阻抗一致的负载或电缆为无限长时（任意频率下），电缆 始端呈现的阻抗。 3、平均特性阻抗（Z∞） 定义为特性阻抗在高频时的渐进值。 二、 阻抗计算公式的推导和结构回波损耗的计算 1、传输线特性阻抗与传输速率的关系： 传输线特性阻抗与传输速率的原理公式为：
lsample ：试样长度，m。
群延迟：
τg =
相位延迟：
Δβ Δω
（8）
τp =
传播速度：
β ω
（9）
v=
电长度：
2πf
β
β ×c 2π × f
（10）
le = lmech
（11）
由（1）、（7）及（10）式得，当频率为f 时，电缆的特性阻抗为：
Zc ( f ) =
式中， C：电容，F/m； f：频率，MHz；
式中，
1+ Γ 1− Γ
（13）
Z c ：传输线的特性阻抗；
Γ ：反射系数。
当用网络分析仪反射测量时，反射系数 Γ 可通过 S 参数 s11 或 s 22 获得。此时，电缆（输入端） 作为网络分析仪测试端的终端负载，并将对网络分析仪测试端产生反射，经校准的网络分析仪反射 测试端为标准的系统标称阻抗（即标准 50Ω 或 75Ω）。反射系数 Γ 与电缆输入阻抗 Z in 和网络分析 仪系统阻抗 Z 0 （50Ω 或 75Ω）的关系式为：
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第 2页
v p = l × Δf
则：
（3）
Zc =
1 1 1 = = v p C l × Δf × C Δf × Cl
（4）
当采用电缆终端开路或终端短路的谐振法测量阻抗时，相邻两个并联谐振或串联谐振点之间差 半个波长，即相位差 π, 则传输速度与相邻谐振频率差 Δf 关系为：
(19)
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第 4页
第三步，按下式(18)计算电缆结构反射系数阻抗 ΓSRC 。
ΓSRC =
Z in − Z avg Z in + Z avg
(18)
第四步，按下式计算电缆的结构回波损耗SRL：
SRL = 20 lg ΓSRC
注意，（18）式中 Z avg 为正实数，而 Z in 为具有实部和虚部的复数。
v p = 2 × l × Δf
则：
（5）
Zc =
1 1 1 = = v p C 2 × l × Δf × C 2 × Δf × Cl
（6）
在IEC 61106 2005同轴通信电缆标准中，还涉及到以下参数和公式： 相移常数：
β(f )=
式中：
ϕ exp ( f )
lsample
（7）
ϕ exp ( f ) ：频率 f 时测得的扩展相移；
1 β ( f ) ϕexp ( f ) ϕexp ( f ) × = = C 2π × f 2πfCl 2πfCl
（12）
Cl ：电缆总电容，F。
2、传输线输入阻抗、终端负载和反射系数的关系
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第 3页
终端端接负载的传输线的输入阻抗和反射系数的关系为：
Z in = Z c
Γ=
Z in − Z 0 Z in + Z 0
或
Z in = Z 0
1+ Γ 1− Γ
（14）
3、传输线的特性阻抗与其终端开路和终端断路输入阻抗的关系 传输线的特性阻抗与其终端开路和终端断路的传输线的输入阻抗之间的关系为：
Z c = Z short × Z open
式中，
（15）
Z short ：终端短路时的输入阻抗； Z open ：终端开路时的输入阻抗。
Zc =
式中，
1 v pC
（1）
C ：为单位长度电缆电容； c ：光速；
v p ：相位传输速度；
因为 v p =
l ，所以： tp
Zc = tp tp 1 = = v p C l × C Cl
wenku.baidu.com（2）
式中，
t p ：电缆总相位延时； Cl ：电缆总电容。
当用矢量网络分析仪测量电缆传输相位（ s 21 ）时，一个相位变化周期为 2π，则相位传输速度 与相应 2π 相位变化的频率差 Δf 关系为：
2 2 Z avg = Ravg + X avg
（16）
这里：
Ravg = ∑
式中：
Ri i =1 n
n
X avg = ∑
Xi i =1 n
n
（17）
Ri：电缆尾部端接负载时所测得的电缆各个频率下阻抗的实部值； Xi：电缆尾部端接负载时所测得的电缆各个频率下阻抗的虚部值。 5、结构回波损耗的计算 结构回波损耗是相对于电缆自身阻抗的回波损耗。作为频率函数的电缆阻抗是从矢量回波损耗 计算而来，整个要求的频率范围内的阻抗的平均值作为电缆参考阻抗，结构回波损耗是从频率函数 的电缆阻抗和电缆参考阻抗计算而来。计算电缆结构回波损耗之前，首先要将终端接负载的电缆连 接到矢量网络分析仪完成回波损耗测量。 第一步，按式（14）计算电缆阻抗： 第二步，按（16）、（17）计算电缆的平均阻抗。
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同轴电缆阻抗测试方法
特性阻抗作为电缆的重要指标一直是人们关注的对象，随着测试技术的不断发展，测试方法也 随之不断变化。阻抗测量可以采用时域测量的方法，也可以采用频域测量的方法。时域测量法可以 采用时域反射仪（TDR）或信号源加示波器组合两种方式；而频域测量法则采用网络分析仪或等似 等同的设备。频域测量方法中，按测试信号方向来看又可分为传输测量和反射测量两种方法；按测 试信号性质来看又可分为标量测量和矢量测量两种方法。 一、 电缆阻抗的概念 1、特性阻抗（Zc） 定义为：入射电压与入射电流之比或反射电压与反射电流之比（即波阻抗）。 2、输入阻抗（Zin） 定义为：当电缆终端端接与电缆本身阻抗一致的负载或电缆为无限长时（任意频率下），电缆 始端呈现的阻抗。 3、平均特性阻抗（Z∞） 定义为特性阻抗在高频时的渐进值。 二、 阻抗计算公式的推导和结构回波损耗的计算 1、传输线特性阻抗与传输速率的关系： 传输线特性阻抗与传输速率的原理公式为：
lsample ：试样长度，m。
群延迟：
τg =
相位延迟：
Δβ Δω
（8）
τp =
传播速度：
β ω
（9）
v=
电长度：
2πf
β
β ×c 2π × f
（10）
le = lmech
（11）
由（1）、（7）及（10）式得，当频率为f 时，电缆的特性阻抗为：
Zc ( f ) =
式中， C：电容，F/m； f：频率，MHz；
式中，
1+ Γ 1− Γ
（13）
Z c ：传输线的特性阻抗；
Γ ：反射系数。
当用网络分析仪反射测量时，反射系数 Γ 可通过 S 参数 s11 或 s 22 获得。此时，电缆（输入端） 作为网络分析仪测试端的终端负载，并将对网络分析仪测试端产生反射，经校准的网络分析仪反射 测试端为标准的系统标称阻抗（即标准 50Ω 或 75Ω）。反射系数 Γ 与电缆输入阻抗 Z in 和网络分析 仪系统阻抗 Z 0 （50Ω 或 75Ω）的关系式为：
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v p = l × Δf
则：
（3）
Zc =
1 1 1 = = v p C l × Δf × C Δf × Cl
（4）
当采用电缆终端开路或终端短路的谐振法测量阻抗时，相邻两个并联谐振或串联谐振点之间差 半个波长，即相位差 π, 则传输速度与相邻谐振频率差 Δf 关系为：
(19)
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第三步，按下式(18)计算电缆结构反射系数阻抗 ΓSRC 。
ΓSRC =
Z in − Z avg Z in + Z avg
(18)
第四步，按下式计算电缆的结构回波损耗SRL：
SRL = 20 lg ΓSRC
注意，（18）式中 Z avg 为正实数，而 Z in 为具有实部和虚部的复数。
v p = 2 × l × Δf
则：
（5）
Zc =
1 1 1 = = v p C 2 × l × Δf × C 2 × Δf × Cl
（6）
在IEC 61106 2005同轴通信电缆标准中，还涉及到以下参数和公式： 相移常数：
β(f )=
式中：
ϕ exp ( f )
lsample
（7）
ϕ exp ( f ) ：频率 f 时测得的扩展相移；
1 β ( f ) ϕexp ( f ) ϕexp ( f ) × = = C 2π × f 2πfCl 2πfCl
（12）
Cl ：电缆总电容，F。
2、传输线输入阻抗、终端负载和反射系数的关系
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终端端接负载的传输线的输入阻抗和反射系数的关系为：
Z in = Z c
Γ=
Z in − Z 0 Z in + Z 0
或
Z in = Z 0
1+ Γ 1− Γ
（14）
3、传输线的特性阻抗与其终端开路和终端断路输入阻抗的关系 传输线的特性阻抗与其终端开路和终端断路的传输线的输入阻抗之间的关系为：
Z c = Z short × Z open
式中，
（15）
Z short ：终端短路时的输入阻抗； Z open ：终端开路时的输入阻抗。
Zc =
式中，
1 v pC
（1）
C ：为单位长度电缆电容； c ：光速；
v p ：相位传输速度；
因为 v p =
l ，所以： tp
Zc = tp tp 1 = = v p C l × C Cl
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t p ：电缆总相位延时； Cl ：电缆总电容。
当用矢量网络分析仪测量电缆传输相位（ s 21 ）时，一个相位变化周期为 2π，则相位传输速度 与相应 2π 相位变化的频率差 Δf 关系为：