TDR è l'acronimo di Riflettometria nel Dominio del Tempo. Si tratta di una tecnologia di misurazione remota che analizza le onde riflesse e apprende lo stato dell'oggetto misurato nella posizione di controllo remoto. Esistono inoltre la riflettometria nel dominio del tempo, il relè a ritardo temporale e il registro dati di trasmissione, utilizzati principalmente nel settore delle comunicazioni nelle fasi iniziali per rilevare la posizione del punto di interruzione del cavo di comunicazione, motivo per cui sono anche chiamati "rilevatori di cavi". Un riflettometro nel dominio del tempo è uno strumento elettronico che utilizza un riflettometro nel dominio del tempo per caratterizzare e localizzare guasti nei cavi metallici (ad esempio, doppini intrecciati o cavi coassiali). Può anche essere utilizzato per localizzare discontinuità in connettori, circuiti stampati o qualsiasi altro percorso elettrico.
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Panoramica della teoria della trasmissione del segnale
Negli ultimi anni, con il rapido miglioramento del bit rate degli standard di comunicazione digitale, ad esempio, il bit rate più semplice dell'USB 3.1 per uso domestico ha raggiunto addirittura i 10 Gbps; l'USB 4 arriva a 40 Gbps. Il miglioramento del bit rate fa emergere problemi mai riscontrati nei sistemi digitali tradizionali. Problemi come riflessione e perdita possono causare distorsioni del segnale digitale, con conseguenti errori di bit. Inoltre, a causa della riduzione del margine di tempo accettabile per garantire il corretto funzionamento del dispositivo, la deviazione temporale nel percorso del segnale diventa molto importante. L'onda elettromagnetica di radiazione e l'accoppiamento prodotti dalla capacità parassita causano diafonia e impediscono il corretto funzionamento del dispositivo. Man mano che i circuiti diventano più piccoli e compatti, questo diventa un problema più grave. A peggiorare la situazione, una riduzione della tensione di alimentazione si tradurrà in un rapporto segnale/rumore inferiore, rendendo il dispositivo più suscettibile al rumore.
La coordinata verticale del TDR è l'impedenza
Il TDR invia un'onda a gradino dalla porta al circuito, ma perché l'unità verticale del TDR non è la tensione ma l'impedenza? Se è l'impedenza, perché è possibile vedere il fronte di salita? Quali misure vengono effettuate dal TDR in base all'analizzatore di rete vettoriale (VNA)?
Il VNA è uno strumento per misurare la risposta in frequenza del dispositivo misurato (DUT). Durante la misurazione, un segnale di eccitazione sinusoidale viene immesso nel dispositivo misurato e i risultati della misurazione vengono ottenuti calcolando il rapporto di ampiezza vettoriale tra il segnale di ingresso e il segnale di trasmissione (S21) o il segnale riflesso (S11). Le caratteristiche della risposta in frequenza del dispositivo possono essere ottenute scansionando il segnale di ingresso nell'intervallo di frequenza misurato. L'utilizzo di un filtro passa-banda nel ricevitore di misura può rimuovere il rumore e i segnali indesiderati dal risultato della misurazione e migliorarne la precisione.
Diagramma schematico del segnale di ingresso, del segnale riflesso e del segnale di trasmissione
Dopo aver controllato i dati, si è scoperto che lo strumento TDR ha normalizzato l'ampiezza della tensione dell'onda riflessa, e poi l'ha equivalente all'impedenza. Il coefficiente di riflessione ρ è uguale alla tensione riflessa divisa per la tensione di ingresso; la riflessione si verifica dove l'impedenza è discontinua e la tensione riflessa è proporzionale alla differenza tra le impedenze, e la tensione di ingresso è proporzionale alla somma delle impedenze. Quindi abbiamo la seguente formula. Poiché la porta di uscita dello strumento TDR è di 50 ohm, Z0 = 50 ohm, quindi Z può essere calcolato, ovvero la curva di impedenza del TDR ottenuta dal grafico.
Pertanto, nella figura sopra, l'impedenza osservata nella fase iniziale dell'incidente del segnale è molto inferiore a 50 ohm e la pendenza è stabile lungo il fronte di salita, indicando che l'impedenza osservata è proporzionale alla distanza percorsa durante la propagazione in avanti del segnale. Durante questo periodo, l'impedenza non cambia. Penso che sia un po' contorto affermare che si considera che il fronte di salita sia stato assorbito dopo la riduzione dell'impedenza e infine rallentato. Nel successivo percorso a bassa impedenza, ha iniziato a mostrare le caratteristiche di un fronte di salita e ha continuato a salire. Poi l'impedenza supera i 50 ohm, quindi il segnale va leggermente in overshoot, poi torna lentamente indietro e infine si stabilizza a 50 ohm, raggiungendo la porta opposta. In generale, la regione in cui l'impedenza diminuisce può essere considerata come se avesse un carico capacitivo a terra. La regione in cui l'impedenza aumenta improvvisamente può essere considerata come se avesse un induttore in serie.
Data di pubblicazione: 16-08-2022
