Bachelor's Thesis

Program for processing of network analyzer measurements using time domain conversion

Final Thesis 3.92 MB Appendix 8.76 kB

Author of thesis: Jakub Kupčík

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D.

Reviewer: Ing. Karel Juřík

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with the measurement of scattering parameters using a vector network analyser and the methods of transforming measurement results from the frequency domain into the time domain (TD-VNA). The theoretical part describes the principles of S-parameters, the operation of a vector network analyser, the transformation between frequency and time domains using the Fourier transform, and the principle of time gating used for selective processing of time-domain responses.
The practical part of the thesis focuses on the design and implementation of a software solution enabling TD-VNA data processing even for analysers without built-in time-domain functionality. The developed application allows loading data from a VNA or from files, transforming signals between frequency, time, and distance domains, applying time gates, and visualizing measurement results.
The functionality of the implemented algorithms was verified using several experimental tasks focused on reflection analysis, localization of impedance discontinuities, cable length measurement, and suppression of unwanted reflections. The obtained results confirm the practical usability of the developed solution for laboratory and demonstration applications of the TD-VNA method.

Keywords:

vector network analyser, scattering parameters, Fourier transform, time gating, reflection analysis, transmission line, impedance discontinuity

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student prezentuje výsledky své bakalářské práce a následně odpovídá na dotazy komise. Student odpovídá na otázky oponenta práce. prof. Sigmund: Jaký vliv mají úpravy na výsledný signál po převodu zpět do TD? Student: Diskutuje vliv a částečně odpovídá. Ing. Jánošík: Převod času na vzdálenost? Jak kmitočtový rozsah ovlivnuje přesnost? Student: Odpovídá správně.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electronics and Communication Technologies (BPC-ECT)

Composition of Committee

prof. Ing. Milan Sigmund, CSc. (předseda)
Ing. Tomáš Urbanec, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Jiří Sobota, Dr. (člen)
doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Janošík (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D.

Student pan Jakub Kupčík zadanou problematiku nastudoval a její teoretické základy stručně, nicméně dostatečně popsal v úvodu práce. Krom uvedených informací postrádám v textu bližší popis chybového modelu měření vektorovým obvodovým analyzátorem, příčinu vzniku chybových členů a metodu jejich kompenzace, alespoň pro jednoportové měření.
Následně student popisuje stěžejní část, tedy implementaci svého navrženého programového řešení. Jsou zde uvedeny a popsány některé klíčové části kódu, konkrétně funkce pro provádění frekvenčně-časových transformací. Ostatní části kódu jsou jen jmenovány a stručně popsány Vhodné by bylo doplnit další obrazovou dokumentaci z běhu a ovládání programu, což se již z důvodu časové tísně nepodařilo.
Druhou hlavní části práce je popis realizace testovacích úloh, které student navrhnul v souladu se zadáním. Byly testovány elementární případy zakončení měřeného vedení naprázdno, nakrátko a přizpůsobeně a ukázána související a správná podoba charakteristik odrazu v časové doméně. Kromě těchto elementárních případů je testována jen jedna další úloha na ověření možnosti eliminace vlivu diskontinuity na vedení na měření činitele odrazu pomocí časové filtrace. Tato diskontinuita v podobě konektorové spojky měla podle prezentovaných charakteristik na měření ale zřejmě malý vliv, a proto se tak nepodařilo korektnost implementované metody lépe ověřit, změna byla nepatrná. Vhodné by bylo doplnit např. úlohu na testování eliminace vlivu celého úseku nekompenzovaného vedení. Jeho přítomnost na vstupu měřeného obvodu může způsobit zvlnění charakteristiky, a tedy zkreslení měření rozptylového parametru s11. Velmi žádoucí by bylo také provést porovnání realizovaného řešení s měřením pomocí vektorového obvodového analyzátoru s vestavěnou funkcionalitou „time domain gating“. Tyto kroky ale již nebyly s ohledem na pokročilý čas realizovány.
Formální podobu práce považuji za dobrou. Nevhodné je ale provedení prezentovaných grafů, kdy jejich pozadí a malá velikost písma znesnadňuje čtení.
Během řešení své bakalářské práce postupoval student pan Jakub Kupčík velmi samostatně. Postup práce konzultoval bohužel poměrně zřídka a práce tak nedosáhla ideální podoby.  Z uvedených důvodů navrhují hodnocení 65 bodů. Points proposed by supervisor: 65

Grade proposed by supervisor: D

Reviewer’s report
Ing. Karel Juřík

Student Jakub Kupčík v rámci své bakalářské práce vytvořil program, který převádí data naměřená vektorovým obvodovým analyzátorem z frekvenční do časové domény.
Práce je vhodně členěna, první tři kapitoly uvádí řešenou problematiku, čtvrtá popisuje sofwarovou implementaci a další dvě kapitoly popisují testovací úlohy, jejich měření a vyhodnocení funkčnosti programu. Práce je spíše rozsáhlejšího charakteru - včetně textových příloh má délku 79 stran.
V praktické části práce student vhodně a názorně popisuje převod do časové oblasti při měření známých zátěží (open, short a load). Ukazuje také možnost stanovení délky měřeného kabelu. Tato měření jsou názorná a vypovídající. Část, která se týká výběru nebo potlačení oblastí pomocí časového hradla mi však přijde nedostatečná. Práce sice ukazuje jeden příklad takového měření (potlačení odrazu konektoru) ten je však poměrně neprůkazný, změny ve frekvenční charakteristice po aplikování časového hradla jsou sotva patrné, jsou-li vůbec přítomny (nejedná-li se pouze o šum). Práce by si zasloužila rozšířit o další experiment/y, kdy by bylo časové hradlo aplikováno na odraz o předem známé a dobře rozeznatelné frekvenční odezvě, tak aby charakteristika před a po aplikací byla rozdílná dostatečně pro prokázání funkčnosti zkoumané metody.
Formální a stylistická úroveň práce je dobrá. Hlavní výtka směřuje k nevhodně zvolené barevné konfiguraci grafů - popisky os i jejich názvy jsou poměrně špatně čitelné. Za další nedostatek považuji práci s literaturou a referencemi. Práce se odkazuje na pouhých osm zdrojů, přičemž z nich je pouze jeden článek v impaktovaném časopise a jedna odborná kniha.

Po zvážení všech výše uvedených skutečností práci hodnotím 68 body a s výhradami doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. V práci popisujete dva základní režimy převodu mezi frekvenční a časovou oblastí. Který z těchto režimů jste použil v připravené aplikaci a proč?
  2. Jaký frekvenční rozsah jste použil u testovacích úloh? Jaký má frekvekční rozsah měřených dat vliv na data po převodu do časové oblasti?
Points proposed by reviewer: 68

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová