矢量网络分析仪（VNA）是一种可以在一定频率范围内进行扫频测量的综合性微波测量仪器，它可以直接测得的数据是频域S11散射参数的幅度和相位，仪器本身内置时频转换功能和时域选通功能，因而VNA也可以观察到经时频转换后的S11时域信息，以及经时域选通后的S11时域信息。采用VNA对一根具有3个阻抗失配点的同轴电缆进行测量，测量时VNA设置为：扫频范围2.4-3.8GHZ,扫频点数为6401,中频带宽为500Hz,扫描时间为11.682s。时域选通门起止时间为4.1ns-10.9ns,Kaiser-Bessel窗的参数住6。图1和图2分别为VNA直接测得的S11幅值和相位，图3为VNA进行时频转换操作后观察到的时域信号，其中黑色曲线为未经时域选通的时域信息，即原始时域信号（3个峰值对应于电缆上的阻抗失配点），红色曲线为进行时域选通操作后的时域信息，此时过滤掉了1个峰值和噪声，时域信号中只留下2个受关注的峰值。图4为经时域选通后时域信号（图3红色曲线）的频域谱。图1-图4均为从VNA导出的实测数据。（说明：图3中时域数据为线性格式，图1和图4频域数据为对数格式，对数格式=20*log（线性格式），对实测数据进行MATLAB转换时，注意在同一格式下进行）VNA的时频转换过程：直接测得的是同轴电缆频域Sii散射参数（图1幅值+图2相位），为得到只有2个峰值的频谱，VNA进行以下步骤：1）对Sii进行线T^调频Z逆变换（InverseChirp-ZTransform,ICZT）,得到原始的时域信息（图3黑色曲线），由于测得的S11是在一定频率范围内进行测量的，所以S11在频域是截断的，为了抑制截断造成的信号泄露，VNA采用Kaiser-Bessel窗又S11进行加窗处理，然后再进行ICZT变换；2）从原始时域信息可以清楚看到3个峰值对应位置，引入时域选通门过滤掉除2个峰值之外的信号，选通门的起始时间由原始时域信息确定。定义选取2个峰值的时域通带为gstart~gstop,则选通门函数的时域和频域
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达式分别为：ej2「fctgi(t)=0gstart_t_gstop其它gid)=sin((.-c)gspan/2)e」(一)%“(：■■,-；：：c)/2式中，fc=ffstart+fstop）/2为中心频率；gstart、gstop分别为选通门的起始和终止时间;工”2二f为角频率，0c为中心角频率，gspan为选通门宽，gcenter为选通门中心。时域加门运算与频域的卷积运算等效，但由于时域信号是由频域信号加窗经ICZT变换得到，因此并不能还原全部频域信息。为了减少频域信息的丢失，加门通过频域卷积实现，即将选通门函数傅里叶变换到频域，将中心频率移至对应的频率点，与原始频域信号依次相乘求和。在此过程中，为防止选通门对频域信号的截断效应，在频域采用Kaiser-Bessel窗w（k）与选通门函数相乘对无限长的选通门函数序列进行截断，并将选通门进行频移构成实际的选通门函数，即：gr（F）=gi（F）w（k）exp（一产%）⑶3）时域选通门与原始频域信号卷积则可得到2个峰值的频谱（图4）现在需要做的是用MATLAB实现VNA的时频转换和时域选通过程，主要包括:3)用MATLAB用MATLAB频域，然后与用MATLAB将图1和图2数据，转换为图3中黑色曲线;将图3红色曲线转换为图4频谱S11参数再频域进行卷积运算）将图3红色曲线转换为图4频谱（采用VNA方法，即将时域选通门转换到（对红色曲线直接进行CZT变换，即不像2）中在频域进行卷积运算）图2S11参数-相位-a和府『出小图3时域选通前后的时域信号图4时域选通后的频域信号<1♦式才口时《送・匚图5VNA时频转换算法
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