熟悉矢量(liàng)網絡分析儀(VNA)的朋友(yǒu)都知(zhī)道,近些年,VNA提供選裝TDR功(gōng)能越來越普遍,幾乎已經(jīng)成為一個必選的選項。此外還有一種用來測試傳(chuán)輸線特征阻抗的傳統儀器--時域反射計,這兩者之間孰優孰劣,本文通過原(yuán)理來比較下兩者的功能和應用。
時域反射計
時域反射計(jì)(Time Domain Reflectometer, TDR)是一種測量(liàng)導線、電(diàn)纜或其他傳輸(shū)線路中信(xìn)號反射的(de)儀器。主要由以下三(sān)部分組成:
階躍信號發生器(qì)
采樣示波器
探測係統組件
下圖是時(shí)域反射計的原理框圖。

工作原理(lǐ):內部階躍信號源會發出階躍信號,通過探頭組件傳輸到(dào)待測傳輸(shū)線上,當傳輸線中發生阻抗變化時,一部分階躍(yuè)信號會反射,其餘(yú)信號會沿著傳輸路徑繼續向前傳(chuán)輸(圖2)。同時內部的采樣示波器會(huì)檢測(cè)反射信號的電壓(yā)幅度,通過(guò)計算(suàn)得出不同的阻抗值(圖3)。另(lìng)外,由於示波器采集到的信號是(shì)反(fǎn)射信號(hào)與入射信號的疊加信號(兩者存在時間差,因此疊加信號是帶台階的階躍(yuè)信號),通過測量這個台階,可測(cè)算出反(fǎn)射信號的時間,進而計算出(chū)傳輸路徑中阻抗的變化點的位置。

TDR最終可呈(chéng)現出一條隨著時間推進,阻抗變化的波形,配合正(zhèng)確的介電(diàn)常數,可精確計算出每一個阻抗(kàng)變化點的(de)長度位置信息(圖4)。

基於矢量網絡分(fèn)析儀的TDR功能
矢量網絡分析儀是一種廣泛用於電子、通信、射頻和微波領域的測試儀器。它能夠測量器件、電路或(huò)係(xì)統的傳輸參數和散射參數(shù)。矢量(liàng)網絡分析儀內部包含正弦波激勵源和接收機,通過測(cè)量入射信號與傳輸信號和反(fǎn)射信號的比值可以計算出(chū)器件的頻響結果。

任何時域上的信(xìn)號都是由(yóu)若(ruò)幹個正(zhèng)弦(xián)波組成。如果知道這些正(zhèng)弦波的幅度和相位關係,計(jì)算得到(dào)信號的時域(yù)波形(xíng)。矢量網絡分析儀的頻率(lǜ)掃描測(cè)量就(jiù)是在不(bú)同的時間(掃描期間)測量不同頻率點的(de)輸入與輸出信號正弦波(bō)信號的幅度(dù)和相位關係(S參數),通過傅立葉反變(biàn)換得到被測件的時域響(xiǎng)應。這些不同頻(pín)率點的信號並不是同時存在的(de),矢量網絡分析儀並沒有直(zhí)接產生時域脈(mò)衝或階躍信號。





總結
時域反(fǎn)射計與(yǔ)矢量網絡分析儀(yí)的(de)TDR在時域分(fèn)析和故障定位方麵具有相似的功能(néng),但是時域反射計的結構和功能相對簡單,使用方便,適用於簡單快捷的測量與故障排查。
時域反射計的分辨率有限,矢量網絡分析儀的分辨率可通過不斷提(tí)高測試(shì)帶寬來提升測試分辨(biàn)率。不同於矢量網絡分析儀的窄帶(dài)接收機(jī),時域反射計的接收機帶寬高,噪聲大,因此動態(tài)範圍會比(bǐ)矢量網絡分析儀小很多。另外矢量網絡分析儀還能通過校(xiào)準,實(shí)現矢量誤差修正,測試(shì)結果更為精確。