时域反射计TDR原理

所以TDR仪器不仅仅可以用来测量传输线的特征阻抗，还可以帮助定位断点或短路点的具体位置，比如有些工程师就用TDR来检验计算机、消费电子设备上的软排线是否有断点或短路点。计算机和消费电子设备用了很多的软排线来传输高速信号（比如连接显示屏的软排线），这种软排线的每根线都是一个小同轴电缆，由于细小，生产时容易短路或短路，用TDR仪器可以帮助检查和定位问题。

图4  TDR曲线与被测传输线一一对应

当传输线上存在寄生电容、电感（如过孔）时，在TDR曲线上可以反映出寄生参数引起的阻抗不不连续，而且這些阻抗不连续曲线可以等效为电容、电感或其组合的模型，因而TDR也可以用來进行互连建模，可以直接在仪器上读出寄生的电感或电容，或通过仿真软件建立更详细的模型，如图5所示。

 

图5  从TDR曲线上的波动处可计算出寄生电容或电感

基于网络分析仪的ENA-TDR测量原理

网络分析仪VNA 是测量被测件（DUT）频率响应的仪器，测量的时候给被测器件输入一个正弦波激励信号，然后通过计算输入信号与传输信号（S21）或反射信号（S11）之间的矢量幅度比（图6）得到测量结果；在测量的频率范围内对输入的信号进行扫描就可以获得被测器件的频率响应特性（图7 ）；在测量接收机中使用带通滤波器可以把噪声和不需要的信号从测量结果中去掉，提高测量精度。

图6  输入信号、反射信号和传输信号示意图

图7  在测量频率范围内扫描正弦波激励信号，就可用 VNA 测得被测器件的频率响应特性

众所周知，频域和时域之间的关系可以通过傅立叶理论来描述。通过对使用 VNA 获得的反射和传输频率响应特性进行傅立叶逆变换，可以获得时域上的冲激响应特性（图8）。再通过对冲激响应特性进行积分，可得到阶跃响应特性。这和在 TDR 示波器上观察到的响应特性是一样的。由于积分计算非常耗时，因此实际上使用的方法是在频域中根据傅立叶变换的卷积原理进行计算——把输入信号的傅立叶变换和被测件的频率响应特性进行卷积，然后再对结果实施傅立叶逆变换。由于在时域中的积分也可使用频域中的卷积来描述，因此我们可以快速计算出阶跃响应特性。

 

图8  从傅立叶逆变换中推导出的阶跃响应特性与冲激响应特性之间的关系