测试小同轴电缆的测距原理及技巧

1.均匀性测试原理

在阻抗匹配的均匀线路上，沿线各点的电气参数都相同，因此电磁波沿线路传输时，由于所遇到的阻抗处处相同，能量将被阻抗全部吸收，不产生反射。事实上，电缆线路不可能处处波阻抗相同，在波阻抗不均匀的线路中，当从电缆线路的始端输入具有一定脉冲宽度和重复周期的脉冲信号时，脉冲信号在沿线路传输的过程中，遇到波阻抗的不均匀点，由于波阻抗发生变化，将产生反射现象。如果输入脉冲的幅度一定，则反射脉冲的幅度大小就可说明线路均匀性的程度。

线路均匀性的大小可用反射系数p来表示，设线路不均匀点以前的波阻抗为Z_C，不均匀点以后的波阻抗为Z_h，则

当Z_h＞Z_C时，p大于零，说时线路有断线或电感性的故障，产生反射脉冲的极性应与发送脉冲相同。

当Z_h＜Z_C时，p小于零，说明线路有漏导、短路或电容性的故障，产生反射脉冲的极性将与发送脉冲相反。

由于脉冲在电缆回路中传输时是存在衰耗的，所以脉冲在回路中遇到的各不均匀点，即使其反射系数相同，但因在回路中出现的位置不一样，脉冲返回到始端的衰耗也不同，故在荧光屏上显示不同的幅值。反射电压幅度与输入电压幅度的关系为V_p＝pV_ie^-2αl，所以在测试中必须考虑电缆回路的衰耗影响。

图8-21 p—l校正曲线板

测试仪器中通常在荧光屏前加装如图8-21所示的p—l校正曲线板，上面的曲线有一定斜度，说明相同的反射系数p值在不同位置出现时，在荧光屏上反映的高度不同。因此可以利用曲线板上的曲线来衡量沿线各点的反射脉冲，从而确定沿线各点的均匀性（反射系数）的大小。

上面说明了同轴线均匀性的大小可以通过反射脉冲的幅值来测量，而不均匀点的距离则可通过脉冲的返回时间来测出，即

式中 v——脉冲在线路中的传播速度；

t——反射脉冲滞后于发送脉冲的时间。(https://www.xing528.com)

对于小同轴电缆来说，一般情况下，v≈280×10⁶m／s是一个常数，因此只要准确测定时间t，就能准确地求出距离l。为了保证时间测量的准确性，在测试仪中一般采用2.8MHz晶体作为时间标准，此时标的重复周期为

该周期相当于电缆的长度为

这个长度在荧光屏上反映出的距离标志，即所谓“时标”。利用时标可以很方便地看出不均匀点的距离。测试仪每隔50m有一个小脉冲，每隔500m有一个大脉冲，反射脉冲在电缆中间出现时，即可由它所对应的时标算出不均匀点距始端的距离有多少米。

2.端阻抗测试原理

测量同轴线端阻抗的方法，常用的是始端法，也称为引线法，其测量原理如图8-22所示。

图8-22 始端法测量原理

利用始端法测量端阻抗的原理是将正弦平方波脉冲信号同时送到被测同轴线和平衡网络上，当被测同轴线始端的波阻抗完全被平衡网络的阻抗平衡时，差动电桥c、d两点的反射脉冲电压为零，此时平衡网络上的读数即为被测同轴线始端的波阻抗。

实际上这种平衡仅仅是一种理想状况，由于杂散电感和分布电容的影响，想要使平衡网络和被测同轴线的阻抗在较高的频率下相等是不可能的，也就是在差动电桥c、d两点的反射脉冲电压不可能等于零，还会有微小的反射波出现。此外，当差动电桥桥臂本身不平衡时，由于输入脉冲的起始功率较大，反射波形也不易调平，因此在目前的仪器中采用两根50m长的同轴引线，分别接在差动电桥与被测同轴线和差动电桥与平衡网络之间，以缓冲这种影响。此外，为了测量方便，人为地控制这个差别，通过对平衡网络的高频补偿的调节，使之成为近似的M形作为平衡标志，从而实现阻抗测量。

由于采用了长引线，对测量来说将很方便。但是这样一来，测量引线便成为差动电桥两臂的一部分，所以，要求两条引线的长度相等，阻抗差不宜过大，引线本身的均匀性也要尽可能好些。