阻抗分析仪E4990A怎么测电缆特性阻抗

Keysight E4990A 阻抗分析仪是测量电子元器件及材料高频特性的精密仪器。利用其宽频带（120MHz 至 120MHz 或更高）和高精度的特点，可以准确测量同轴电缆或双绞线等传输线的特性阻抗（通常为 50Ω 或 75Ω）。以下是使用 E4990A 测量电缆特性阻抗的标准操作流程。

一、 测试准备与硬件连接

选择合适的测试夹具与附件 E4990A 本身提供 BNC 或 N 型测试端口。对于电缆测量，通常需要使用适配器（如 16047E 系统）或直接使用测试夹具。

若测量引线式电缆，可使用 16047E 测试夹具配合鳄鱼夹。

若测量标准同轴电缆，需准备转接头（如 N 型转鳄鱼夹）。

连接仪器与被测电缆

1. 连接测试线：将测试夹具（如 16047E）连接到 E4990A 的 Hc、Hp、Lc、Lp 端口。

2. 连接被测电缆：将待测电缆的一端连接到测试夹具的夹片上（确保中心导体与屏蔽层分别对应），另一端保持开路（Open）状态。这是测量特性阻抗的关键条件，因为特性阻抗是传输线在无反射（终端开路或匹配）时的固有属性。

二、 仪器设置与校准（关键步骤）

为了消除测试夹具和连接线带来的寄生参数（如杂散电容、引线电感），必须进行校准和补偿。

选择测试夹具模式

1. 按下仪器面板上的 "Display" 或进入系统菜单。

2. 选择 "Fixture Setup" （夹具设置）。

3. 根据实际使用的硬件选择夹具类型，例如选择 "16047E" 。如果使用了延长线（如 16048G），需在此处进行相应的适配器设置。

执行开路/短路/负载（OSL）补偿 这是保证测量精度的核心环节：

1. 开路补偿（Open）：移除所有被测器件，确保夹具两端悬空（不连接任何东西）。在菜单中选择 "Cal" -> "Open" ，按下执行。待屏幕显示 "Open: Done" 或状态灯变绿。

2. 短路补偿（Short）：使用短路片（或用导线将夹具的内外导体短接）。在菜单中选择 "Cal" -> "Short" ，按下执行。待屏幕显示 "Short: Done"。

3. 负载补偿（Load，可选但推荐）：连接一个已知精度的标准电阻（如 100Ω 或 50Ω 标准负载）。在菜单中选择 "Cal" -> "Load" ，执行以进一步提升高频测量的准确性。

三、 参数设置与扫描

完成校准后，需要设置测量条件以观察电缆的阻抗特性。

设置扫描参数

1. 扫描类型：按下 "Sweep Setup" 。选择 "Linear" （线性扫描）或 "Logarithmic" （对数扫描），通常观察频率响应选择对数扫描。

2. 频率范围：根据电缆的应用场景设置起始（Start）和终止（Stop）频率。例如，设置为 1MHz 至 30MHz，以观察该频段内的阻抗变化。

3. 测量参数：按下 "Measure" ，选择主参数为 "Z" （阻抗），副参数可选为 "Phase" （相位）或 "Cp" （并联电容）。

设置显示格式

1. 按下 "Display" -> "Format" 。

2. 选择 "Smith Chart" （史密斯圆图）或 "Graph" （直角坐标图）。

史密斯圆图：非常适合观察传输线特性，如果电缆特性阻抗为 50Ω，理想情况下曲线会落在圆心附近。

直角坐标图：直接观察 Z（阻抗值）随频率的变化曲线。

四、 开始测量与数据分析

启动测量 按下 "Start" 按钮，E4990A 将开始扫描设定的频率范围。屏幕上会实时显示阻抗曲线。

读取特性阻抗

1. 观察曲线：在设定的频率范围内，观察 Z（阻抗模值） 的读数。

2. 使用标记（Marker）功能：按下 "Marker" 按钮，添加多个标记点。

将标记点放置在感兴趣的频率点上（例如 10MHz）。

读取该频率点下的 Z 值。如果电缆质量良好，该值应接近其标称特性阻抗（如 50Ω ± 容差）。

3. 观察一致性：优质电缆在宽频带内的阻抗波动应较小。如果曲线波动剧烈，说明电缆存在不均匀或制造缺陷。

五、 注意事项

终端状态：测量特性阻抗时，被测电缆的远端（非连接仪器端）必须保持开路（Open），不能短路或接负载，否则测量的是反射阻抗而非特性阻抗。

环境干扰：高频测量时，杂散电容影响显著。操作时手不要触碰电缆连接头，尽量使用绝缘工具固定电缆。

相位补偿：如果使用了非标准长度的延长电缆，可能需要进行额外的相位补偿（Phase Compensation），利用标准电阻进行校准以消除电长度带来的误差。

结果验证：短路补偿后，可以观察短路状态下的电阻值（Rs）。如果 Rs 在几 10 微欧量级，说明补偿效果良好；如果达到毫欧级，则需要重新检查连接并重新校准。

通过以上步骤，您可以利用 E4990A 精确获取电缆在不同频率下的阻抗特性，从而评估其传输性能是否符合设计要求。