基于矢量网络分析仪(VNA)的TDR解决方案

随着高速数据传输 Gbps 速率的普及，数字通信标准的比特率也在迅速提升，比特率的提高会使得一些问题突显出来。比如，反射和损耗的问题会造成数字信号失真，出现误码。另外由于保证器件正确工作的可接受时间裕量不断减少，信号路径上的时序偏差问题变得非常明显。杂散电容所产生的辐射电磁波和耦合会导致串扰，使器件工作出现错误，随着电路越来越小、越来越紧密，这一问题也就越来越明显。更糟糕的是，电源电压的降低将会导致信噪比降低，使器件的工作更容易受到噪声的影响。

尽管这些问题增加了数字电路设计的难度，但是设计人员在缩短开发时间上受到的压力丝毫没有减轻。

随着比特率的提高，尽管无法避免上述问题，但是使用高精度的测量仪器可以对此类问题进行检测和表征。以下是使用仪器处理这些问题时必须要遵守的测量要求:

1. 在更宽的频率范围都要有很大的测量动态范围实现高动态范围的一种方法是降低噪声。如果仪器噪声达到最低水平，就可以把很小的信号(例如串扰信号)测量出来。精确地测量高频元器件也很关键，因为它们是导致信号完整性问题的最常见原因。

2. 激励信号要能精确地同步起来在测量多条微带线之间信号的时序偏差时，精确同步的激励信号更能保证精确的测量结果。

3. 快速进行测量并刷新仪表屏幕上显示的测量结果，能够快速进行测量并刷新所显示的测量结果可以使产品的设计效率更高并提高生产吞吐量。

传统上，基于采样示波器的时域反射计 (TDR) 一直用于电缆和印刷电路板的测试。由于这种示波器的噪声相对较大，同时实现高动态范围和快速测量具有一定难度，虽然通过取平均法可以降低噪声，但是这会影响测量速度。示波器上用于测量时序偏差的多个信号源之间的抖动，也会导致测量误差。此外，给 TDR 示波器设计静电放电 (ESD) 保护电路非常困难，因此 TDR 示波器容易被 ESD 损坏。

这些问题只凭 TDR 示波器基本上很难解决，通过 VNA-TDR — 基于矢量网络分析仪 (VNA) 的 TDR 解决方案成为时域分析的新选择，与基于传统方案的 TDR 示波器相比，VNA-TDR 分析仪提供更高的精度和超强的抗静电能力。

更高的精度

树立新的行业精度标准

– 宽动态范围，可测量被测器件的真实性能；

– 低本底噪声，可进行精确和重复性较好的测量；

– 先进的误差校正技术确保您测量的是您的被测器件本身，而非测量系统；

超强的抗静电性能

仪器内置保护电路

– 专有的静电（ESD）保护芯片能够显著提升 ESD 保护性，同时保持卓越的射频性能；

– 更加稳定的结构可将 ESD 引起的仪器故障概率降低到非常低的水平，大大降低仪器维修费用和停机时间；

矢量网络分析仪 VNA 可以进行哪些测量?

矢量网络分析仪 VNA是测量被测件 (DUT) 频率响应的仪器，测量的时候给被测器件输入一个正弦波激励信号，然后通过计算输入信号与传输信号 (S21) 或反射信号 (S11) 之间的矢量幅度比得到测量结果; 在测量的频率范围内对输入的信号进行扫描就可以获得被测器件的频率响应特性; 在测量接收机中使用带通滤波器可以把噪声和不需要的信号从测量结果中去掉，提高测量精度。

从频域变换到时域 ( 傅立叶逆变换) 众所周知，频域和时域之间的关系可以通过傅立叶理论来描述。通过对使用 VNA 获得的反射和传输频率响应特性进行傅立叶逆变换，可以获得时域上的冲激响应特性。再通过对冲激响应特性进行积分，可得到阶跃响应特性。这和在 TDR 示波器上观察到的响应特性是一样的。由于积分计算非常耗时，因此实际上使用的方法是在频域中根据傅立叶变换的卷积原理进行计算 — 把输入信号的傅立叶变换和被测件的频率响应特性进行卷积，然后再对结果实施傅立叶逆变换。由于在时域中的积分也可使用频域中的卷积来描述，因此我们可以快速计算出阶跃响应特性。

VNA-TDR 和 86100C TDR 示波器 (86100C) 的测量结果之间的相关性(示波器 TDR 的测量结果是经过 16 次平均以后得到的)。两个测量结果之间的差别不到 0.4 Ω。

相关仪器和选件

2端口 P937xB 型号最大到44GHz

4端口 P938xB 型号最大到20GHz

S97011B：配有TDR选件的增强时域分析软件

可以实现更详细的时域反射或传输响应测量和评估，如眼图/遮罩模式，而无需添加 PLTS 软件。抖动和加重/均衡功能可模拟真实信号和环境。采用最新型的校准技术，可提供完全校准；自动纠偏能够轻松消除夹具和探头的影响。为保证最佳精度，建议使用机械校准套件或带 DC 选件的电子校准件。