TDR est l'acronyme de réflectométrie temporelle. Il s'agit d'une technologie de mesure à distance qui analyse les ondes réfléchies et détermine l'état de l'objet mesuré au point de contrôle distant. La réflectométrie temporelle, le relais temporisé et le registre de données de transmission sont également utilisés dans le secteur des communications pour détecter les points de rupture des câbles de communication. C'est pourquoi on les appelle aussi « détecteurs de câbles ». Un réflectomètre temporel est un instrument électronique qui utilise un réflectomètre temporel pour caractériser et localiser les défauts dans les câbles métalliques (paires torsadées ou coaxiaux, par exemple). Il peut également être utilisé pour localiser les discontinuités dans les connecteurs, les circuits imprimés ou tout autre circuit électrique.
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Aperçu de la théorie de la transmission du signal
Ces dernières années, avec l'amélioration rapide du débit binaire des normes de communication numérique, par exemple, le débit binaire USB 3.1 grand public le plus simple a atteint 10 Gbit/s ; l'USB 4 atteint 40 Gbit/s. Cette amélioration du débit binaire fait apparaître des problèmes jamais rencontrés dans les systèmes numériques traditionnels. Des problèmes tels que la réflexion et la perte peuvent entraîner une distorsion du signal numérique, entraînant des erreurs de bits. De plus, en raison de la diminution de la marge de temps acceptable pour assurer le bon fonctionnement de l'appareil, l'écart de synchronisation sur le trajet du signal devient très important. Le rayonnement des ondes électromagnétiques et le couplage produit par la capacité parasite entraînent une diaphonie et un dysfonctionnement de l'appareil. À mesure que les circuits deviennent plus petits et plus compacts, ce problème s'aggrave. Pire encore, une réduction de la tension d'alimentation entraîne une baisse du rapport signal/bruit, rendant l'appareil plus sensible au bruit.
La coordonnée verticale du TDR est l'impédance
Le TDR envoie une onde en escalier du port au circuit. Mais pourquoi l'unité verticale du TDR n'est-elle pas la tension, mais l'impédance ? S'il s'agit de l'impédance, pourquoi le front montant est-il visible ? Quelles mesures le TDR effectue-t-il à l'aide d'un analyseur de réseau vectoriel (VNA) ?
Un analyseur de réseau vectoriel (VNA) est un instrument permettant de mesurer la réponse en fréquence de la pièce à mesurer (DUT). Lors de la mesure, un signal d'excitation sinusoïdal est appliqué à l'appareil, puis les résultats sont obtenus en calculant le rapport d'amplitude vectoriel entre le signal d'entrée et le signal de transmission (S21) ou le signal réfléchi (S11). Les caractéristiques de réponse en fréquence de l'appareil peuvent être obtenues en balayant le signal d'entrée dans la plage de fréquences mesurée. L'utilisation d'un filtre passe-bande dans le récepteur de mesure permet d'éliminer le bruit et les signaux indésirables des résultats de mesure et d'améliorer la précision de la mesure.
Schéma du signal d'entrée, du signal réfléchi et du signal de transmission
Après vérification des données, il a été constaté que l'instrument TDR normalisait l'amplitude de tension de l'onde réfléchie, puis l'équivalait à l'impédance. Le coefficient de réflexion ρ est égal à la tension réfléchie divisée par la tension d'entrée ; la réflexion se produit lorsque l'impédance est discontinue, la tension réfléchie est proportionnelle à la différence entre les impédances, et la tension d'entrée est proportionnelle à la somme des impédances. La formule suivante est donc obtenue. Puisque le port de sortie de l'instrument TDR est de 50 ohms, Z0 = 50 ohms, on peut calculer Z, c'est-à-dire la courbe d'impédance du TDR obtenue par tracé.
Par conséquent, dans la figure ci-dessus, l'impédance observée au stade incident initial du signal est bien inférieure à 50 ohms, et la pente est stable le long du front montant, ce qui indique que l'impédance observée est proportionnelle à la distance parcourue lors de la propagation directe du signal. Durant cette période, l'impédance ne change pas. Il est un peu détourné de dire que le front montant est considéré comme absorbé après la réduction d'impédance, puis ralenti. Dans le trajet suivant de faible impédance, il a commencé à présenter les caractéristiques d'un front montant et a continué à augmenter. Puis, l'impédance dépasse 50 ohms, le signal dépasse légèrement, puis revient lentement, pour finalement se stabiliser à 50 ohms, et le signal a atteint le port opposé. En général, la zone où l'impédance chute peut être considérée comme une charge capacitive à la terre. La zone où l'impédance augmente brusquement peut être considérée comme une inductance en série.
Date de publication : 16 août 2022
