TDRはtime-domain Reflectometryの略です。これは、反射波を分析して遠隔制御位置で測定対象物の状態を学習する遠隔測定技術です。また、time domain reflectometry、Time-delay relay、Transmit Data Registerは、通信業界で初期段階で主に通信ケーブルの断線位置を検出するために使用されていたため、「ケーブル検出器」とも呼ばれていました。time domain reflectometerは、time domain reflectometerを使用して金属ケーブル（例えば、ツイストペアケーブルや同軸ケーブル）の障害を特性評価および特定する電子機器です。コネクタ、プリント基板、またはその他の電気経路の不連続性を特定するためにも使用できます。
E5071c-tdrのユーザーインターフェースは、追加のコードジェネレータを使用せずにシミュレーションされたアイマップを生成できます。リアルタイムのアイマップが必要な場合は、信号ジェネレータを追加して測定を完了してください。E5071Cにはこの機能があります。
信号伝送理論の概要
近年、デジタル通信規格のビットレートが急速に向上し、例えば、最もシンプルな民生用USB 3.1のビットレートは10Gbpsに達し、USB4では40Gbpsに達しました。ビットレートの向上により、従来のデジタルシステムでは見られなかった問題が現れ始めました。反射や損失などの問題はデジタル信号の歪みを引き起こし、ビットエラーにつながります。さらに、デバイスの正しい動作を保証するための許容時間マージンが減少するため、信号経路のタイミング偏差が非常に重要になります。浮遊容量によって発生する放射電磁波と結合はクロストークを引き起こし、デバイスが正しく動作しなくなります。回路が小型化して密集するにつれて、これはより大きな問題になります。さらに悪いことに、供給電圧の低下は信号対雑音比の低下につながり、デバイスがノイズに対してより敏感になります。
TDRの縦座標はインピーダンスです
TDRはポートから回路にステップ波を供給しますが、なぜTDRの垂直方向の単位は電圧ではなくインピーダンスなのでしょうか？インピーダンスであるならば、なぜ立ち上がりエッジが見えるのでしょうか？ベクトルネットワークアナライザ（VNA）に基づくと、TDRはどのような測定を行うのでしょうか？
VNAは、測定対象物（DUT）の周波数応答を測定するための装置です。測定時には、正弦波励起信号を測定対象物に入力し、入力信号と透過信号（S21）または反射信号（S11）のベクトル振幅比を計算することで測定結果を得ます。測定対象物の周波数応答特性は、測定周波数範囲で入力信号を走査することで得られます。測定受信機にバンドパスフィルタを使用することで、測定結果からノイズや不要な信号を除去し、測定精度を向上させることができます。
入力信号、反射信号、および伝送信号の概略図
データを確認したところ、TDR の機器は反射波の電圧振幅を正規化し、それをインピーダンスに等価化していることがわかりました。反射係数 ρ は、反射電圧を入力電圧で割った値に等しくなります。反射はインピーダンスが不連続な場所で発生し、反射される電圧はインピーダンスの差に比例し、入力電圧はインピーダンスの合計に比例します。したがって、次の式が得られます。TDR 機器の出力ポートは 50 オームなので、Z0=50 オームとなり、Z を計算できます。つまり、プロットによって得られる TDR のインピーダンス曲線です。
したがって、上記の図では、信号の初期入射段階で観測されるインピーダンスは50オームよりはるかに小さく、立ち上がりエッジに沿って傾斜が安定していることから、観測されるインピーダンスは信号の順方向伝搬中に移動した距離に比例していることがわかります。この期間中、インピーダンスは変化しません。インピーダンス減少後に立ち上がりエッジが吸い上げられ、最終的に減速したと考えるのはやや回りくどい表現だと思います。その後の低インピーダンスの経路では、立ち上がりエッジの特性が現れ始め、上昇し続けます。そしてインピーダンスが50オームを超えると、信号は少しオーバーシュートし、その後ゆっくりと戻り、最終的に50オームで安定し、信号は反対側のポートに到達します。一般に、インピーダンスが低下する領域は、接地された容量性負荷があると考えることができます。インピーダンスが急激に増加する領域は、直列にインダクタがあると考えることができます。
投稿日時：2022年8月16日
