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1、示彼器
快沿發(fā)生器
注入的能量
傳送的能量
Z二
HotTDR測量技術(shù)
TDR,即時域反射計，是用來測量傳輸線特征阻抗的常用儀器。TDR的典型應(yīng)用是PCB,Backplane，Connector.Cable,Package，IC等特征阻抗的測量。
1、TDR工作原理
如圖1所示，TDR—般是采樣示波器的一個模塊，這個模塊具有采樣示波器功能和TDR測量功能（即內(nèi)置一個快沿發(fā)生器）?？煅匕l(fā)生器產(chǎn)生的TDR測量信號的典型特征是：
上升時間較快：一般35ps或更快；
幅度較小：一般200mv；
頻率較低：一般250KHz。
典型快沿特性:200mV,250KHZ
35ps
2、快沿的方滋
圖1TDR工作原理
當(dāng)快沿信號發(fā)到被測傳輸線上后，當(dāng)遇到阻抗不連續(xù)的位置，會有能量反射回來，示波器把反射回的能量（即電壓）采集下來后通過計算及得出特征阻抗。計算公式如圖2所示。
7=7根據(jù)源阻抗和反射系數(shù)計算被
i_h—門「測件阻抗
J反射系數(shù)：
匕姿題被反射?
圖2TDR特征阻抗計算公式
衛(wèi)1!彌鶴需們舸Z_妙z_」瑤閑跚常1伽尸I
TDR很特別之處是可以先后采集被測傳輸線每個點的反射電壓，所以可以計算出被測傳輸線每個點的特征阻抗。如果傳輸線阻抗發(fā)生變化，非常容易在TDR曲線上反映出來。所以TDR儀器可以用來定位傳輸線出問題的具體位置
3、，比如傳輸線中間斷路，則就會發(fā)生全反射，TDR曲線就快速拐頭向上。
TDR曲線提供與被測傳輸線對應(yīng)關(guān)系的特連
Qh4廿ul
典型肘TDR結(jié)果
5GOhm電纜探頭接馳去
SCOhm微帶線
75Ohm微甘線
50Ohm微帶線
F:開路
TSSHfff
為昨加恥Hl52
、IfJ
圖3TDR曲線反映被測傳輸線每個點的特征阻抗特征
2、HotTDR概念及其測量要求
上面介紹的TDR儀器原理非常適合無源傳輸線的測量，比如Backplane,Cable,Connector,PCB,不加電的芯片等測量。但是對于有源測量（如給單板帶電測量），則無能無力。
對于帶電的TDR測量
4、，我們就稱之為HotTDR測量。主要應(yīng)用環(huán)境是：高速接口的測量。比如Ethernet網(wǎng)線接口，USB2.0接口等，都需要進(jìn)行帶電測量。
對HotTDR測量的解決辦法是使用帶TDR功能的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。由于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是使用窄帶接收機(jī)的工作原理，可以避開被測件輸出的信號對測量結(jié)果的影響。
TDROscilloscope
FrEquency
DomBin
Time
Domain
WidebandReceiver
VNA
圖4傳統(tǒng)TDR測試帶電接口的問題和VNA-TDR測試帶電接口的能力
3、VNA-TDR工作原理
VNA是測量被測件（DUT）頻率響應(yīng)的儀器，測量的時候給
5、被測器件輸入一個
正弦波激勵信號，然后通過計算輸入信號與傳輸信號（S21）或反射信號（S11）之間的矢量幅度比得到測量結(jié)果；在測量的頻率范圍內(nèi)對輸入的信號進(jìn)行掃描就可以獲得被測器件的頻率響應(yīng)特性；在測量接收機(jī)中使用帶通濾波器可以把噪聲和不需要的信號從測量結(jié)果中去掉，提高測量精度。
頻域和時域之間的關(guān)系可以通過傅立葉理論來描述。通過對使用VNA獲得的反射和傳輸頻率響應(yīng)特性進(jìn)行傅立葉逆變換，可以獲得時域上的沖激響應(yīng)特性。再通過對沖激響應(yīng)特性進(jìn)行積分，可得到階躍響應(yīng)特性。這和在TDR示波器上觀察到的響應(yīng)特性是一樣的。由于積分計算非常耗時，因此實際上使用的方法是在頻域中根據(jù)傅立葉變換的卷積原理進(jìn)行
6、計算一把輸入信號的傅立葉變換和被測件的頻率響應(yīng)特性進(jìn)行卷積，然后再對結(jié)果實施傅立葉逆變換。由于在時域中的積分也可使用頻域中的卷積來描述，因此我們可以快速計算出階躍響應(yīng)特性。
沖激輸入
沖激響應(yīng)
階既輸入
HW—m十+*加||
■r
階躍響應(yīng)
破測件
!'
?r
0
F1
0
-
0
0
積分微分積分IT微分
圖5VNA-TDR的測量原理
4、小結(jié)
VNA利用自身的優(yōu)勢解決了TDR測量面對的帶電測量問題，VNA-TDR就成了典型的HotTDR測量方案oVNA-TDR還有另外一個優(yōu)勢是對靜電ESD不敏感,而傳統(tǒng)TDR因為沒有ESD保護(hù)電路對靜電異常敏感。所以現(xiàn)在越來越多的用戶采用了VNA-TDR進(jìn)行TDR和HotTDR測量。
Hot TDR 測量技術(shù)
