TDR is een afkorting voor tijdsdomeinreflectometrie. Het is een meettechnologie op afstand die gereflecteerde golven analyseert en de status van het te meten object op de afstand meet. Naast tijdsdomeinreflectometrie worden ook wel tijdvertragingsrelais en transmissiedataregisters gebruikt. Deze technologie werd in de beginfase van de communicatie-industrie vooral gebruikt om breuken in communicatiekabels te detecteren, vandaar de naam "kabeldetector". Een tijdsdomeinreflectometer is een elektronisch instrument dat gebruikmaakt van tijdsdomeinreflectie om fouten in metalen kabels (bijvoorbeeld twisted pair- of coaxkabels) te karakteriseren en te lokaliseren. Het kan ook worden gebruikt om onderbrekingen in connectoren, printplaten of andere elektrische circuits te lokaliseren.
De gebruikersinterface van de E5071c-tdr kan een gesimuleerde oogkaart genereren zonder extra codegenerator. Als u een realtime oogkaart nodig hebt, voeg dan een signaalgenerator toe om de meting te voltooien! De E5071C beschikt over deze functie.
Overzicht van de signaaloverdrachtstheorie
De afgelopen jaren is de bitsnelheid van digitale communicatiestandaarden snel verbeterd. Zo heeft de eenvoudigste consumentenstandaard USB 3.1 bijvoorbeeld al een bitsnelheid van 10 Gbps bereikt en USB 4.4 zelfs 40 Gbps. Deze verbetering van de bitsnelheid brengt echter ook problemen met zich mee die in traditionele digitale systemen nooit voorkwamen. Problemen zoals reflectie en verlies kunnen leiden tot vervorming van het digitale signaal en bitfouten. Bovendien wordt de timingafwijking in het signaalpad steeds belangrijker door de afname van de acceptabele tijdsmarge voor een correcte werking van het apparaat. De straling van elektromagnetische golven en de koppeling die wordt veroorzaakt door parasitaire capaciteit leiden tot overspraak en kunnen ervoor zorgen dat het apparaat niet goed functioneert. Naarmate circuits kleiner en compacter worden, wordt dit probleem groter. Bovendien leidt een lagere voedingsspanning tot een lagere signaal-ruisverhouding, waardoor het apparaat gevoeliger wordt voor ruis.
De verticale coördinaat van TDR is de impedantie.
TDR stuurt een stapgolf van de poort naar het circuit, maar waarom is de verticale eenheid van TDR geen spanning maar impedantie? Als het impedantie is, waarom is er dan een stijgende flank te zien? Welke metingen worden er met TDR uitgevoerd op basis van een vectornetwerkanalysator (VNA)?
Een VNA (Voice Noise Amplifier) is een instrument om de frequentierespons van het te meten onderdeel (DUT) te meten. Tijdens de meting wordt een sinusvormig excitatiesignaal aan het te meten apparaat toegevoerd. De meetresultaten worden vervolgens verkregen door de vectoramplitudeverhouding te berekenen tussen het ingangssignaal en het doorgestuurde signaal (S21) of het gereflecteerde signaal (S11). De frequentieresponskarakteristieken van het apparaat kunnen worden verkregen door het ingangssignaal te scannen binnen het gemeten frequentiebereik. Door gebruik te maken van een banddoorlaatfilter in de meetontvanger kunnen ruis en ongewenste signalen uit de meetresultaten worden verwijderd, waardoor de meetnauwkeurigheid wordt verbeterd.
Schematisch diagram van het ingangssignaal, het gereflecteerde signaal en het transmissiesignaal.
Na controle van de gegevens bleek dat het TDR-instrument de spanningsamplitude van de gereflecteerde golf normaliseerde en deze vervolgens gelijkstelde aan impedantie. De reflectiecoëfficiënt ρ is gelijk aan de gereflecteerde spanning gedeeld door de ingangsspanning. Reflectie vindt plaats waar de impedantie discontinu is, en de teruggekaatste spanning is evenredig met het verschil tussen de impedanties, terwijl de ingangsspanning evenredig is met de som van de impedanties. Hieruit volgt de volgende formule. Omdat de uitgangspoort van het TDR-instrument 50 ohm is, is Z0 = 50 ohm, waardoor Z berekend kan worden. Dit levert de impedantiecurve van de TDR op.
In de bovenstaande figuur is de impedantie die in de beginfase van het signaal wordt waargenomen dus veel kleiner dan 50 ohm, en de helling is stabiel langs de stijgende flank. Dit duidt erop dat de waargenomen impedantie evenredig is met de afgelegde afstand tijdens de voorwaartse propagatie van het signaal. Gedurende deze periode verandert de impedantie niet. Het is wellicht wat omslachtig om te zeggen dat de stijgende flank na de impedantieverlaging wordt afgevlakt en uiteindelijk afremt. In het daaropvolgende traject met lage impedantie begint het signaal de kenmerken van een stijgende flank te vertonen en blijft het stijgen. Vervolgens stijgt de impedantie boven de 50 ohm, waardoor het signaal iets doorschiet, langzaam terugvalt en zich uiteindelijk stabiliseert op 50 ohm. Het signaal heeft dan de andere poort bereikt. Over het algemeen kan het gebied waar de impedantie daalt worden beschouwd als een capacitieve belasting op aarde. Het gebied waar de impedantie plotseling stijgt, kan worden beschouwd als een in serie geschakelde inductor.
Geplaatst op: 16 augustus 2022
