熟悉矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）的朋友都知道，近些年，VNA提供選裝TDR功能越來越普遍，幾乎已經(jīng)成為一個(gè)必選的選項(xiàng)。此外還有一種用來測試傳輸線特征阻抗的傳統(tǒng)儀器--時(shí)域反射計(jì)，這兩者之間孰優(yōu)孰劣，本文通過原理來比較下兩者的功能和應(yīng)用。

時(shí)域反射計(jì)

時(shí)域反射計(jì)（Time Domain Reflectometer, TDR）是一種測量導(dǎo)線、電纜或其他傳輸線路中信號(hào)反射的儀器。主要由以下三部分組成：

• 階躍信號(hào)發(fā)生器

• 采樣示波器

• 探測系統(tǒng)組件

下圖是時(shí)域反射計(jì)的原理框圖。

工作原理：內(nèi)部階躍信號(hào)源會(huì)發(fā)出階躍信號(hào)，通過探頭組件傳輸?shù)酱郎y傳輸線上，當(dāng)傳輸線中發(fā)生阻抗變化時(shí)，一部分階躍信號(hào)會(huì)反射，其余信號(hào)會(huì)沿著傳輸路徑繼續(xù)向前傳輸（圖2）。同時(shí)內(nèi)部的采樣示波器會(huì)檢測反射信號(hào)的電壓幅度，通過計(jì)算得出不同的阻抗值（圖3）。另外，由于示波器采集到的信號(hào)是反射信號(hào)與入射信號(hào)的疊加信號(hào)（兩者存在時(shí)間差，因此疊加信號(hào)是帶臺(tái)階的階躍信號(hào)），通過測量這個(gè)臺(tái)階，可測算出反射信號(hào)的時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算出傳輸路徑中阻抗的變化點(diǎn)的位置。

TDR最終可呈現(xiàn)出一條隨著時(shí)間推進(jìn)，阻抗變化的波形，配合正確的介電常數(shù)，可精確計(jì)算出每一個(gè)阻抗變化點(diǎn)的長度位置信息（圖4）。

基于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的TDR功能

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是一種廣泛用于電子、通信、射頻和微波領(lǐng)域的測試儀器。它能夠測量器件、電路或系統(tǒng)的傳輸參數(shù)和散射參數(shù)。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀內(nèi)部包含正弦波激勵(lì)源和接收機(jī)，通過測量入射信號(hào)與傳輸信號(hào)和反射信號(hào)的比值可以計(jì)算出器件的頻響結(jié)果。

任何時(shí)域上的信號(hào)都是由若干個(gè)正弦波組成。如果知道這些正弦波的幅度和相位關(guān)系，計(jì)算得到信號(hào)的時(shí)域波形。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的頻率掃描測量就是在不同的時(shí)間（掃描期間）測量不同頻率點(diǎn)的輸入與輸出信號(hào)正弦波信號(hào)的幅度和相位關(guān)系（S參數(shù)），通過傅立葉反變換得到被測件的時(shí)域響應(yīng)。這些不同頻率點(diǎn)的信號(hào)并不是同時(shí)存在的，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀并沒有直接產(chǎn)生時(shí)域脈沖或階躍信號(hào)。

總結(jié)

時(shí)域反射計(jì)與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的TDR在時(shí)域分析和故障定位方面具有相似的功能，但是時(shí)域反射計(jì)的結(jié)構(gòu)和功能相對(duì)簡單，使用方便，適用于簡單快捷的測量與故障排查。

時(shí)域反射計(jì)的分辨率有限，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的分辨率可通過不斷提高測試帶寬來提升測試分辨率。不同于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的窄帶接收機(jī)，時(shí)域反射計(jì)的接收機(jī)帶寬高，噪聲大，因此動(dòng)態(tài)范圍會(huì)比矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀小很多。另外矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀還能通過校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)矢量誤差修正，測試結(jié)果更為精確。