本文将评论信号完整性网络分析仪SPARQ动态规模以及考虑一些要害目标的影响，并和竞赛对手的两种时域测验设备在动态规模和要害目标进行了深化比较，供给了推导进程并经过试验成果来验证核算的准确性。
动态规模
任何根据TDR测验设备的动态规模都能够经过下面这个公式核算：
此处：
•f：频率(GHz)
•T：用来均匀的全体时刻
公式中的一些参数在SPARQ中的对应数据如下表：
SPARQ的1次采样是250次/S硬件均匀后的成果，包括3种形式：预览形式（1次采样均匀）、正常形式（10次采样均匀）、增强形式（100次采样均匀）。
Note[2]：在公式2中，线缆损耗被当作外部线缆被疏忽，这是由于线缆规范一般是用户自界说，所以动态规模以设备端口的典型值来界说。
影响动态规模的要素
在动态规模公式[1] 中，有几个影响较大的要素需求评论。榜首当然是公认的一些要素。相关于频率，动态规模会以20dB/每10阶（或6dB/每8阶）的程度下降，器材频率变 化时需求留意动态规模下降的影响。假如整个波形被看做一个脉冲，则这个影响能够被疏忽。它的影响能够被描绘实践阶跃呼应的表达式P(f)抵消。
咱们遍及的一致是，动态规模激烈依靠于步进巨细。每次步进起伏的倍增会让动态规模以6dB的巨细上升，虽然高频成份在P(f)被描绘（可是并不触及脉冲发生器和采样器反响的不同之处）。
动态规模与随机噪声、线缆和夹具的损耗成正比联系，可是能够经过高采样率来补偿。实践采样率(或许说一次采样等待时刻减小)的倍增会使动态规模以3dB的起伏上升（采样率10倍增使动态规模以10dB的起伏添加）。
在公式中，分母部分的标明，捕获时刻的长度会对动态规模有比较大的影响。由于平方的原因使其对动态规模的影响是2 倍的联系。一个影响是噪声会被引进采样中。关于实践信号而言，测验捕获的波形仅仅其间一部分，而噪声则会影响到整个捕获进程。跟着捕获时刻的添加，信号中 噪声的量级并不会添加。Frac阐明晰去噪算法，供给了对收集区域约束也包括了信号对这种影响的抵消。第二个影响要素是均值。更长的捕获需求更长时刻的采 样。现在一些更杂乱的考虑则并非公认的。首先是噪声频带约束的影响（fbw）。许多状况下，在等时刻采样规模内的噪声是白噪声。假如首要的噪声来历于 ADC的量化影响，则以上表述就特别正确。这就意味着悉数噪声能量是契合乃奎斯特规律。这种状况下,fbw=且 疏忽这些项目。这种状况下，动态规模彻底依靠于等时采样率。这样好像与正常的主意不一样，一般来说添加采样率会导致更多的噪声以至于超出了感兴趣的频谱范 围，可是这个影响是彻底能够经过捕获时刻添加来消除，因而采样数量的添加是能够被均匀的。当走线噪声是在规范界说的带宽约束内时（这也是大多数的状况）， 动态规模事实上能够经过来核算，当然看起来好像是不合规律的，但你需求考虑到这个频率约束是契合乃奎斯特规律的，一起捕获不必要过采样（当然这是理论上的，而不是实践上的运算考虑）。为了获得在约束带宽和非约束对噪声的影响，有必要要运用这种调整来比较。
SPARQ动态规模技能
SPARQ规划中有几个要害的影响动态规模的方面做了折衷考虑。让SPARQ能够一起满意低本钱和易用性，经过运用一个脉冲发生器和2个采样器完成低本钱 和易用性，原因是TDR发生器是首要的本钱来历。而运用最小作业装备的脉冲发生器/采样器也能够与易用性相吻合。由于单一脉冲发生器和采样器有必要要能够在 测验时与每一个SPARQ的端口相衔接，这就需求一个高频率的开关设备，这个开关设备能够将测验设备校准到内部的规范参阅面而不需求屡次的衔接和断开的动 作。这个内部校准才能能够完成更简略便利的操作。这个才能也是SPARQ动态规模较大的一个标签，由于开联体系添加了整个体系的损耗，更重要的是它添加了 长度。
正如咱们在动态规模公式中看到的，设备中内部脉冲发生器/采样器和设备前面板端口之间途径的损耗使动态规模减小了2次，由于信号有必要要从脉冲发生器发生然 后到端口，中心经过DUT，终究经过端口回来采样器。事实上，这个进程使SPARQ的动态规模下降了7dB。长度是一个更大的要素，由于终究的捕获长度包 含了至少4次的体系添加的额定长度。这将使SPARQ的动态规模下降13dB。所以，一共使动态规模下降了20dB左右。
假如规划仅仅到此，那么SPARQ就仅仅一个廉价的对实践测验没有更大协助的设备，但事实上SPARQ包括的许多技能目标不只能有用纠正20dB动态规模的减小，一起也能够供给比其他根据TDR计划的设备更高的动态规模。
榜首个特色是脉冲发生器/采样器的呼应。大部分的TDR体系运用高幅值（250mV）但频率成分比较少的脉冲。SPARQ运用相似起伏的脉冲，但其脉冲响 应却能使40GHz时的动态规模上升12dB。事实上，这个脉冲发生器/采样器的影响直到65GHz时才为0dB. 这个脉冲发生器/采样器是十分高频的。其他的都不能供给相似的脉冲，由于SPARQ的脉冲看起来并不是十分美丽—它有80%-100%的过冲—在传统的以 视觉查验脉冲呼应的TDR运用中显的没有什么吸引力。SPARQ的首要任务是供给S参数和校准时域呼应，这些也是动态规模和精确度的需求—逾越视觉吸引力 的实在脉冲。总归，经过非平整脉冲能够使动态规模提高12dB。
第二个特色是被力科专利维护的接连距离采样（CIS）。传统的TDR体系是根据次序采样，这种采样方法速度慢且来自时基非线性影响也是不能忍耐的。一些顺 序采样也或许带来更多的过错。时基非线性不会对动态规模发生负面影响，但或许对精确度发生负面影响。力科的CIS能够供给采样时钟，这个时钟在运用 10MS/s采样5MHz的重复TDR脉冲时发生细微的偏移。这就答应更高的采样率而不会有时基非线性的问题。CIS不只要更好的精确度，它也使树立和操 作硬件的快速均匀愈加简略。相关于其他次序采样体系而言，采样体系的速度提高能够带来12dB-18dB的动态规模提高。不幸的是，当采样器的采样率提高 时会带来更大的噪声，所以考虑到高采样率下噪声的添加，全体体系的动态规模只能提高6dB. 终究阐明的是，由于这个优点很大程度上依靠快速均匀，所以设备自身的规划十分重要，要确保均匀进程能够真实提高动态规模。测验内容见附录C effect of Averaging
终究一个特色是选用Wavelet denoising的数字信号处理技能来消除噪声。这类技能一般用于雷达、图形处理、心电图体系。这类技能的影响很难被量化，但最简略的调查它的影响的方 法是：这种去噪算法消除了在没有反射时捕获继续更长时刻时发生的噪声。关于一个比较走线较短的设备，这种处理能添加约10dB的动态规模，关于走线较长的 设备，动态规模的提高更大显着。当设备端口间有更好的阻隔时，wavejet denoising技能能够带来远大于10dB的动态规模提高。
以上3个技能特色，使SPARQ的动态规模能够提高26dB，这使的SPARQ的动态规模在消除为完成低本钱和易用性而发生的20dB下降后，仍能提高6dB。这是噪声的一半或许2倍的频率，不管你想用那种方法。
SPARQ动态规模是量化的，下一节中有其参数与竞赛仪器设备的比较。留意，能够从表中与竞赛仪器设备数据的比照直接核算出终究的动态规模，并且核算成果能够看出不管是精确性仍是终究的优化都好于竞赛仪器设备。
1．运用TEK DSA 8200采样示波器和80E10 TDR模块做40GHz丈量的规范
2．运用Agilent 86100C采样示波器+54754A TDR模块+PSPL 4020 NLTS +86118A 采样模块做40GHz丈量时的规范
3．阶跃起伏250mV、150KS/s的实践采样率，-50dB噪声（带宽约束为40GHz），在40GHz时0dB呼应，没有模块在端口的损耗，50ns的捕获长度，40GHz频率，10秒的捕获均匀，200GS/s等时刻采样率，成果会上升到25
4．留意由于一切的噪声规范都是40GHz带宽下的，所以选用80GS/s的采样率。动态规模方程显现了SNR添加与采样率的联系而不是受带宽约束后噪声的影响。关于带宽约束下的噪声，设置采样率实践上是2次带宽约束。
5．运用45ns作为捕获长度，虽然规范是50ns，一半被用作边缘方位。
6．虽然CIS是十分快的，但只要25%的采样被运用，由于CIS需求200ns脉冲重复周期。CIS的其他优势是线性时基，可是这个有点在动态规模中不能被量化
7．在乃奎斯特规律下，100GHz时会有-46dBm的白噪声，当带宽约束到40GHz时，会有4dB的提高—测验验证的数据
8．370uV的典型规范小于有用确保成果的470uV规范
9．规范规则50GHz带宽约束时是700uV，所以当带宽约束为40GHz有1dB的提高10．增益的提高是由SPARQ所发脉冲的过冲发生，实践的脉冲频率呼应在65GHz为0dB
11．规格书标明4020发生200mV阶跃起伏等于输入门限起伏
12．线缆和开关的损耗减轻了内部校准的担负
13．SPARQ 3.6ns的电信号长度需求额定的14.4ns的捕获。校准补偿单元需求额定的捕获长度中的时刻均匀和噪声
14．专利等待中，保存估量，10%的波形实践上包括反射
15．这个数据能够从tek的规格书中找到。Tek显现40GHz时，250次均匀得到45dB。这个均匀是10秒的均匀，（带长度credit），是210次均匀能添加1dB
16．Agilent 显现了32GHz 64次均匀下为20dB。咱们比较40次均匀，但考虑到电信号模组到端口的长度，咱们比较56次均匀。同过实践丈量（40GHz时），这个数值会再下降 2dB，实践的动态规模为18dB。咱们无法解释这儿的31dB与agilent规范所供给的18dB之间所呈现的这种误差。
