TDR時(shí)域反射術(shù)語(yǔ)解釋

2025-04-25 16:13:00 點(diǎn)將科技系統(tǒng)集成部 81

TDR即Time Domain Reflectometry，即時(shí)域反射技術(shù)，是一種廣泛應(yīng)用于電子測(cè)量領(lǐng)域的技術(shù)，以下為你詳細(xì)解釋：

　　基本原理

　　信號(hào)在某一傳輸路徑傳輸，當(dāng)傳輸路徑中發(fā)生阻抗變化時(shí)，一部分信號(hào)會(huì)被反射，另一部分信號(hào)會(huì)繼續(xù)沿傳輸路徑傳輸。TDR通過測(cè)量反射波的電壓幅度，從而計(jì)算出阻抗的變化；同時(shí)，只要測(cè)量出反射點(diǎn)到信號(hào)輸出點(diǎn)的時(shí)間值，就可以計(jì)算出傳輸路徑中阻抗變化點(diǎn)的位置。

　　相關(guān)設(shè)備

　　TDR時(shí)域反射計(jì)是基于時(shí)域反射技術(shù)的測(cè)量?jī)x器，主要由快沿信號(hào)發(fā)生器、采樣示波器和探頭系統(tǒng)三部分組成。典型發(fā)射信號(hào)的特征是幅度200mV、上升時(shí)間35ps、頻率250KHz的方波。

　　特性阻抗

　　特性阻抗是射頻傳輸線影響信號(hào)電壓、電流的幅值和相位變化的固有特性，等于各處的電壓與電流的比值，用V/I表示。電纜的特性阻抗是由電纜的電導(dǎo)率、電容以及阻值組合后的綜合特性，由諸如導(dǎo)體尺寸、導(dǎo)體間的距離以及電纜絕緣材料特性等物理參數(shù)決定。例如同軸線的特性阻抗是50或75Ω，常用非屏蔽雙絞線的特性阻抗為100Ω，屏蔽雙絞線的特性阻抗為150Ω。

　　測(cè)量應(yīng)用

　　1.電纜長(zhǎng)度與故障定位：TDR時(shí)域反射計(jì)向被測(cè)電纜發(fā)送一個(gè)低壓脈沖，在電纜內(nèi)阻抗變化的情況下會(huì)看到反射。通過測(cè)量從反射釋放到低壓脈沖釋放之間的時(shí)間，并知道脈沖的傳播速度，便可以計(jì)算到反射的距離，從而得出電纜長(zhǎng)度或者故障點(diǎn)距離。還可根據(jù)不同的發(fā)射波形判斷電纜中可能出現(xiàn)的阻抗變化或故障類型的信息。可用于各種電路線路、雙絞線、屏蔽電纜、同軸電纜、五類線(Cat.5)和不帶電的電力線等各類電纜的長(zhǎng)度測(cè)量以及故障定位。

　　2.驗(yàn)證元件與線路質(zhì)量：可用于驗(yàn)證元件、互連與傳輸線路的阻抗和信號(hào)路徑質(zhì)量。通過向被測(cè)器件發(fā)送快速脈沖邊緣，監(jiān)控反射信號(hào)抵達(dá)示波器的時(shí)間以及被測(cè)器件內(nèi)脈沖傳播速率確定中斷位置，對(duì)比反射脈沖與原始脈沖大小確定中斷幅值，從而確定線路內(nèi)阻抗是否發(fā)生變化。還可揭示線路內(nèi)中斷現(xiàn)象的本質(zhì)(電阻式、電感式或電容式)，確認(rèn)傳輸系統(tǒng)內(nèi)的衰減是由串聯(lián)損耗還是由分流損耗引發(fā)。

　　3.其他應(yīng)用：在半導(dǎo)體封裝缺陷定位、物位測(cè)量、巖土工程穩(wěn)定性觀察、土壤水分含量測(cè)定等方面也有應(yīng)用。例如基于TDR的液位測(cè)量設(shè)備，利用信號(hào)一部分在入射后反射或擊中介質(zhì)目標(biāo)表面的特性，通過計(jì)算發(fā)送時(shí)間與反射波接收時(shí)間之差來(lái)計(jì)算周期，進(jìn)而確定液體的液位。

　　測(cè)量限制

　　1.階躍信號(hào)發(fā)生器影響：階躍激勵(lì)信號(hào)的形狀和上升時(shí)間對(duì)TDR/TDT測(cè)量的精確性非常重要。過沖和不平坦的階躍信號(hào)可能導(dǎo)致DUT響應(yīng)難以解釋，無(wú)法正確解釋為DUT的缺陷；階躍上升時(shí)間會(huì)影響測(cè)量精度，不同數(shù)據(jù)速率下使用的元器件需要合適邊緣速度的TDR進(jìn)行分析。

　　2.電纜和連接器影響：階躍信號(hào)源、DUT和示波器之間的電纜和連接器對(duì)測(cè)量結(jié)果有很大影響。阻抗失配以及存在缺陷的連接器會(huì)增加實(shí)際被測(cè)信號(hào)的反射，導(dǎo)致信號(hào)失真，使用戶難以區(qū)分反射來(lái)源。此外，電纜隨著頻率升高損耗增大，邊緣上升時(shí)間變長(zhǎng)，會(huì)影響階躍信號(hào)質(zhì)量。

文章來(lái)源： Campbell Scientific

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