德國GMC-I 庫爾特網絡TDR時域反射計測試技術原理詳解

TDR時域反射技術原理

TDR （Time Domain Reflectometry）時域反射技術的原理是，信號在某一傳輸路徑傳輸，當傳輸路徑中發生阻抗變化時，一部分信號會被反射，另一部分信號會繼續沿傳輸路徑傳輸。TDR是通過測量反射波的電壓幅度，從而計算出阻抗的變化；同時，只要測量出反射點到信號輸出點的時間值，就可以計算出傳輸路徑中阻抗變化點的位置。

TDR時域反射計向被測電纜發送一個低壓脈沖，并且在電纜內阻抗變化的情況下，都會看到反射。TDR時域反射計測量從反射釋放到低壓脈沖釋放之間的時間。通過測量時間并知道脈沖的傳播速度，便可以計算到反射的距離，從而得出電纜長度或者故障點距離。還可根據不同的發射波形判斷電纜中可能出現的阻抗變化或故障類型的信息。

特性阻抗

特性阻抗是射頻傳輸線影響信號電壓、電流的幅值和相位變化的固有特性，等于各處的電壓與電流的比值，用V/I表示。電纜的特性阻抗是由電纜的電導率、電容以及阻值組合后的綜合特性。這些參數是由諸如導體尺寸、導體間的距離以及電纜絕緣材料特性等物理參數決定的。例如同軸線的特性阻抗是50或75Ω；而常用非屏蔽雙絞線的特性阻抗為100Ω，屏蔽雙絞線的特性阻抗為150Ω。

為了更具體的說明特性阻抗這個概念，我這里打一個比方：

有2根銅皮厚度一樣的導線，2號線寬度是1號線的兩倍。假如同時都接一樣的射頻發射源（兩根線的輸出射頻電壓是一樣的），同樣的一小段時間T，那么2號線需要1號線2倍的電量來填滿多出的線寬面積（其實是導線銅皮與底面產生的電容效應）。也就是說：Q2=兩倍的Q1。因為i = Q/T （射頻電流=電量/時間），時間是一樣的，那么可以知道2號線的射頻電流是1號線的兩倍。則2號線的特性阻抗只有1號線的一半。線越是寬，特性阻抗越小。

如果把傳輸線比作交通運輸線，糟糕的路況（類似傳輸線里的特性阻抗）會影響運輸車隊的速度，路越窄，路的阻礙作用越大（特性阻抗大，通過的信號能量就小）；路越寬、路況越好，通過的車隊速度越快（通過的信號能量越多）。

導線只是傳輸能量的，導線本身并不消耗能量或者近似于不損耗能量。當射頻信號到達導線末端，能量沒有辦法釋放，就會沿著導線反傳回來。就跟我們對著墻喊，聲音碰到墻反傳回來產生回音。假如我們在線的末端接上一個電阻，便可消耗（或者接收）線上傳輸過來的射頻能量。

我們發現有三種特殊情況：

當R=R0時，傳輸過來的能量剛好被末端的電阻R吸收完，沒有能量反射回去。可看成導線無線長。

當R=∞時（開路），能量全部反射回去，而且在線的末端點會產生2倍于發射源的電壓。

當R=0時（短路），末端點會產生一個-1倍于源電壓反射回去。

TDR時域反射計KE2100

TDR時域反射計KE2100可用于各種電路線路、雙絞線、屏蔽電纜、同軸電纜、五類線（Cat.5）和不帶電的電力線等各類電纜的長度測量，以及故障定位。最長可測量15km電纜，測量范圍取決于所選線纜類型（-90 dB），分辨率可達0.3 m。自動設置，可一鍵完成測試操作。波形保持功能，可對比前后兩次測試結果。

TDR時域反射計KE2100主要技術參數：

測量長度：最長15km（9檔量程）

精度：1 %量程 ± 像素，在0.66 VF時

分辨率：3.125 ns 或0.3m

輸出脈沖：最大 20 V pp 開路電壓

脈沖：12， 25， 50， 100， 200， 500， 1000， 2500 ns

輸出阻抗：75， 100， 120， 150 Ω（可自動設置）

速度因子（VF）：0.2 到 0.99可選，0.01步進

最大衰減：86 dB

存儲：512組測試波形，可通過藍牙傳輸數據

責任編輯：tzh