TDR เป็นคำย่อของ Time-Domain Reflectometry (การสะท้อนคลื่นในโดเมนเวลา) เป็นเทคโนโลยีการวัดระยะไกลที่วิเคราะห์คลื่นสะท้อนและเรียนรู้สถานะของวัตถุที่วัด ณ ตำแหน่งควบคุมระยะไกล นอกจากนี้ ยังมี Time-Delay Relay (รีเลย์หน่วงเวลา) และ Transmit Data Register (TDR) ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมการสื่อสารในระยะแรกเพื่อตรวจจับตำแหน่งจุดขาดของสายเคเบิลสื่อสาร จึงเรียกอีกอย่างว่า "เครื่องตรวจจับสายเคเบิล" เครื่องวัดการสะท้อนคลื่นในโดเมนเวลาเป็นเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้การสะท้อนคลื่นในโดเมนเวลาเพื่อระบุลักษณะและค้นหาข้อบกพร่องในสายเคเบิลโลหะ (เช่น สายคู่บิดเกลียวหรือสายโคแอกเซียล) นอกจากนี้ยังสามารถใช้เพื่อค้นหาความไม่ต่อเนื่องในตัวเชื่อมต่อ แผงวงจรพิมพ์ หรือเส้นทางไฟฟ้าอื่นๆ ได้อีกด้วย
อินเทอร์เฟซผู้ใช้ E5071c-tdr สามารถสร้างแผนที่ดวงตาจำลองได้โดยไม่ต้องใช้ตัวสร้างรหัสเพิ่มเติม หากคุณต้องการแผนที่ดวงตาแบบเรียลไทม์ ให้เพิ่มตัวสร้างสัญญาณเพื่อทำการวัดให้เสร็จสมบูรณ์! E5071C มีฟังก์ชันนี้
ภาพรวมของทฤษฎีการส่งสัญญาณ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอัตราการส่งข้อมูลของมาตรฐานการสื่อสารดิจิทัล ตัวอย่างเช่น อัตราการส่งข้อมูลของ USB 3.1 สำหรับผู้บริโภคที่ง่ายที่สุดก็สูงถึง 10Gbps และ USB4 สูงถึง 40Gbps การพัฒนาอัตราการส่งข้อมูลทำให้ปัญหาที่ไม่เคยพบเห็นในระบบดิจิทัลแบบดั้งเดิมเริ่มปรากฏขึ้น ปัญหาต่างๆ เช่น การสะท้อนและการสูญเสียอาจทำให้สัญญาณดิจิทัลผิดเพี้ยน ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูล นอกจากนี้ เนื่องจากการลดลงของระยะเวลาที่ยอมรับได้เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทำงานได้อย่างถูกต้อง ความคลาดเคลื่อนของเวลาในเส้นทางสัญญาณจึงมีความสำคัญมาก คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่กระจายและการเชื่อมต่อที่เกิดจากความจุไฟฟ้าแฝงจะนำไปสู่การรบกวนและทำให้อุปกรณ์ทำงานผิดพลาด ยิ่งวงจรเล็กลงและแน่นขึ้น ปัญหาก็ยิ่งรุนแรงขึ้น และที่แย่ไปกว่านั้น การลดแรงดันไฟฟ้าจะส่งผลให้มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนต่ำลง ทำให้อุปกรณ์ไวต่อสัญญาณรบกวนมากขึ้น
พิกัดแนวตั้งของ TDR คือค่าอิมพีแดนซ์
TDR ส่งสัญญาณคลื่นขั้นบันไดจากพอร์ตไปยังวงจร แต่ทำไมหน่วยแนวตั้งของ TDR จึงไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าแต่เป็นอิมพีแดนซ์? ถ้าเป็นอิมพีแดนซ์ ทำไมจึงเห็นขอบขาขึ้น? TDR ทำการวัดอะไรบ้างโดยใช้เครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์ (VNA)?
VNA เป็นเครื่องมือสำหรับวัดการตอบสนองความถี่ของชิ้นส่วนที่ต้องการวัด (DUT) ในการวัด จะมีการป้อนสัญญาณกระตุ้นแบบไซน์เข้าไปในอุปกรณ์ที่วัด จากนั้นจะได้ผลการวัดโดยการคำนวณอัตราส่วนแอมพลิจูดเวกเตอร์ระหว่างสัญญาณอินพุตและสัญญาณส่งผ่าน (S21) หรือสัญญาณสะท้อน (S11) ลักษณะการตอบสนองความถี่ของอุปกรณ์สามารถหาได้โดยการสแกนสัญญาณอินพุตในช่วงความถี่ที่วัดได้ การใช้ตัวกรองแบบแบนด์พาสในตัวรับสัญญาณการวัดสามารถกำจัดสัญญาณรบกวนและสัญญาณที่ไม่ต้องการออกจากผลการวัดและปรับปรุงความแม่นยำในการวัดได้
แผนภาพแสดงวงจรสัญญาณขาเข้า สัญญาณสะท้อน และสัญญาณส่งผ่าน
หลังจากตรวจสอบข้อมูลแล้ว พบว่าเครื่องมือ TDR ปรับค่าแอมพลิจูดแรงดันของคลื่นสะท้อนให้เป็นค่ามาตรฐาน แล้วเทียบเท่ากับค่าอิมพีแดนซ์ สัมประสิทธิ์การสะท้อน ρ เท่ากับแรงดันสะท้อนหารด้วยแรงดันอินพุต การสะท้อนเกิดขึ้นในบริเวณที่อิมพีแดนซ์ไม่ต่อเนื่อง และแรงดันสะท้อนกลับจะเป็นสัดส่วนกับผลต่างระหว่างอิมพีแดนซ์ ในขณะที่แรงดันอินพุตเป็นสัดส่วนกับผลรวมของอิมพีแดนซ์ ดังนั้นจึงได้สูตรดังต่อไปนี้ เนื่องจากพอร์ตเอาต์พุตของเครื่องมือ TDR มีค่า 50 โอห์ม ดังนั้น Z0 = 50 โอห์ม จึงสามารถคำนวณค่า Z ได้ นั่นคือ ได้กราฟอิมพีแดนซ์ของ TDR จากการพล็อต
ดังนั้น ในรูปข้างต้น อิมพีแดนซ์ที่เห็นในระยะเริ่มต้นของการรับสัญญาณนั้นมีค่าน้อยกว่า 50 โอห์มมาก และความชันคงที่ตามขอบขาขึ้น แสดงว่าอิมพีแดนซ์ที่เห็นนั้นเป็นสัดส่วนกับระยะทางที่เดินทางระหว่างการแพร่กระจายของสัญญาณไปข้างหน้า ในช่วงเวลานี้ อิมพีแดนซ์ไม่เปลี่ยนแปลง ผมคิดว่าการกล่าวว่าขอบขาขึ้นถูกดูดกลืนหลังจากอิมพีแดนซ์ลดลง และในที่สุดก็ชะลอตัวลงนั้นค่อนข้างอ้อมไปหน่อย ในเส้นทางถัดไปที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ มันเริ่มแสดงลักษณะของขอบขาขึ้นและเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จากนั้นอิมพีแดนซ์ก็เกิน 50 โอห์ม ดังนั้นสัญญาณจึงพุ่งเกินไปเล็กน้อย จากนั้นค่อยๆ กลับมา และในที่สุดก็คงที่ที่ 50 โอห์ม และสัญญาณก็ไปถึงพอร์ตตรงข้ามแล้ว โดยทั่วไป บริเวณที่อิมพีแดนซ์ลดลงสามารถคิดได้ว่ามีโหลดแบบคาปาซิทีฟต่อลงกราวด์ บริเวณที่อิมพีแดนซ์เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันสามารถคิดได้ว่ามีตัวเหนี่ยวนำต่ออนุกรมอยู่
วันที่โพสต์: 16 สิงหาคม 2565
