頻域S參數(shù)與時域TDR

頻域S參數(shù)表現(xiàn)的是無源結(jié)構(gòu)的特性，這個無源結(jié)構(gòu)可以是連接器，可以是過孔，還可以是傳輸線，S11反映的就是無源結(jié)構(gòu)的反射情況，說到反射，究其原因就是阻抗匹配的問題。說到阻抗匹配，TDR（Time Domain Reflection）也可以確認無源鏈路的反射情況。實際工作中，也是通過查看頻域S參數(shù)和時域TDR相互結(jié)果，來確認無源鏈路的相關(guān)特征。

頻域S參數(shù)與時域TDR是等效的，都能反應(yīng)無源結(jié)構(gòu)的相關(guān)特征，只不過從不同角度看待問題。下圖為頻域S參數(shù)和時域TDR等效矩陣：

TDR（Time Domain Reflection）

TDT（Time Domain Transmission）

TDR本質(zhì)

關(guān)于無源結(jié)構(gòu)的阻抗測試，可以通過VNA先測得S參數(shù)，然后通過S參數(shù)的傅里葉反變換得到，也可以直接由TDR時域去測得。

TDR設(shè)備簡單的模型如下圖，是由一個階躍信號的激勵，通過線纜連接并注入到測試設(shè)備DUT上去。這里的源阻抗50ohm，cable的特性阻抗一般為50ohm。然后TDR內(nèi)部采集A點的電壓，最后得到測試設(shè)備DUT的TDR曲線。

根據(jù)公式計算出來和仿真得出的阻抗曲線是一致的。

這里面需要注意的是，其實，TDR測的是信號進入無源結(jié)構(gòu)的反射情況，然后內(nèi)部換算，得到阻抗。TDR的阻抗波形和信號反射波是一樣的，如下圖所示：

多次反射的情況

產(chǎn)品的實際鏈路會存在多種阻抗突變，簡單對比存在一次阻抗突變和兩次阻抗突變的情況，來了解多次反射對阻抗的影響。

無源鏈路中存在多次反射和只反射一次相同測試點的阻抗會存在不同，這是因為多次反射的波形，會在鏈路里來回振蕩，再次會疊加在之前的波形上，造成這兩者之間結(jié)果的偏差。

這種偏差是存在條件的，取決于兩個阻抗突變的距離以及信號的上升時間。

上升時間對TDR的影響

搭建相關(guān)電路，仿真不同上升時間對阻抗的影響，相關(guān)的結(jié)果如下圖：

Tr時間和信號來回時延的時間相同，這是仿真得出的阻抗值和實際相符；Tr時間大于信號來回時延的時間，這時候仿真得出的阻抗和實際阻抗是不相符的，準(zhǔn)確地說是小于實際阻抗值。以本例來說，信號遇到60 ohm先產(chǎn)生一個正反射波，500 psec又接收到一個負反射波，這時候信號還沒達到實際阻抗值，還在上升過程中就到負反射波，將其阻抗拉到實際值以下。

以上的仿真說明：Tr的設(shè)置對阻抗仿真結(jié)果是有影響的。在實際工作中，我們在用仿真工具對信號TDR進行仿真時，就需要關(guān)注Tr的設(shè)置，這個設(shè)置值有的IP廠商的會在相關(guān)文檔里進行說明，如果沒有，就需要我們在設(shè)置要注意這一點。

S參數(shù)和TDT的不同

S31/S41近端和遠端串?dāng)_可以看出整個無源結(jié)構(gòu)頻域串?dāng)_的大小情況。

T31/T41可以更直觀看到串?dāng)_的時間，往返時間1ns，這樣就可以預(yù)估串?dāng)_在實際設(shè)計中的大概區(qū)域。