TDR时域反射技术

TDR, Time Domain Reflectometry，即时域反射技术。之前文章里，提到网络分析仪可以增加这个TRD功能插件。我目前的工作实践中，尚未涉及这个测试，但是由于经常听到，所以就做了些了解和学习。

原理

时域反射技术，是一种测试技术，工作原理类似于雷达。它发送真实的冲击激励或阶跃激励信号到被测件，通过入射波和反射波计算出时域反射系数，再对反射系数进行分析和处理，最终得到被测件的失配点、断点、时域阻抗等参数。

TDR测试阻抗的理论基础是信号反射，在确定输入阻抗为50ohm的情况下，通过测量入射和反射波形的幅值和时间，即可判断Trace中各个点的阻抗值及所在位置。所以具有TDR功能的仪器不仅仅可以用来测量传输线的特征阻抗，还可以帮助定位断点或短路点的具体位置。

可以进行TDR的主要测试设备，除了一开始提到的带有TDR选件的网络分析仪外，还有TDR反射计，和示波器。

测试后，计算长度的方法也非常简单，公式如下：

L:反射点的长度

∆t:从发射信号到接收到信号的时间间隔

C:光在真空中的速度，即3e8m/s

Vp:相速度，相对光速的百分比,可参考前面的文章

该公式也很好理解，当信号传播到适配点的时候，会有部分信号反射回来，一来一回，所以时间间隔需要除以2。

举例

假设测试一段同轴线缆的断点，线缆中间介质为PTFE(介电常数2)，从仪器上，测到反射点时间70ns

所以最终线缆的断电大概在0.74米的位置。如果线缆有多个断电，那么也会出现在TDR测试的时候，出现多个反射点，计算方法相同。

 

在通讯领域的主要应用

• 测试地下电缆故障点，时域反射计通常用于非常长的电缆线路的就地测试，其中挖掘或移除可能有千米长的电缆是不切实际的。它们对于通信线路的预防性维护是必不可少的，因为TDR可以检测接头和连接器腐蚀时的电阻，并且在它们导致灾难性故障之前就会降低绝缘层泄漏并吸收水分。使用TDR，可以将故障精确定位到厘米内。
• 测试多层PCBA故障点，TDR设备也是现代高频印刷电路板故障分析中必不可少的工具，其信号走线可以模拟传输线。通过观察反射，可以检测球栅阵列器件的任何未焊接的引脚。也可以以类似的方式检测短路引脚。
• 测试集成电路的故障点，TDR原理用于工业环境，在各种情况下，如集成电路封装测试到测量液位。在前者中，时域反射计用于隔离相同的故障站点。后者主要限于加工业。
• 已封装半导体的缺陷定位，时域反射计在半导体故障分析中用作半导体器件封装中缺陷定位的非破坏性方法。TDR为器件封装中的各个导电迹线提供电气特征，可用于确定开路和短路的位置。