E5071C矢量网络分析仪进行TDR测量精简指南

E5071C是一款高性能的矢量网络分析仪，通过选件支持频域到时域的转换（IFT），从而实现强大的TDR测量功能。

一、准备工作

1. 确认功能：确保E5071C已激活时域分析功能（如Option 002）。

2. 硬件连接：

校准件：准备精密同轴校准套件（如85052D）或电子校准模块（ECal）。

连接DUT：使用低损耗、短长度的同轴电缆将被测件（DUT）连接到Port 1（单端口TDR）或Port 1&2（差分/传输线TDR）。DUT末端根据需要开路、短路或端接匹配负载（50Ω）。

注意：尽量减少测试电缆长度，以降低损耗和相位误差。

二、仪器设置

1.

进入时域模式：

按【Analysis】> 【Time Domain】。

模式选择：通常选择低通模式（Low Pass），它更适合模拟阶跃信号响应，能提供更直观的TDR波形。

响应类型：选择“阶跃响应（Step Response）”以观察阻抗变化，或“脉冲响应（Impulse Response）”以提高分辨率。

2. 关键参数设置：

频率跨度（Freq Span）：设置尽可能大的频率跨度（如8.5 GHz或14 GHz，取决于设备型号）。带宽越大，时间分辨率越高（分辨率Δt ≈ 1/(2×带宽)）。

时间窗口（Time Window）：设置Start/Stop Time，确保覆盖DUT的全长。例如，测量1米电缆（电长度约3.3ns），时间窗口可设为0-10ns。

采样点数：建议设置为1601或更高，以保证波形平滑度。

IF带宽：根据信噪比需求设置，若波形噪声大，可降低IF带宽或开启平均功能。

三、校准（至关重要）

TDR的精度高度依赖于校准质量。

1. 频域校准（SOLT）：

这是基础。按【Cal】进行全双端口或单端口校准。

依次连接校准件的短路（Short）、开路（Open）、负载（Load）到测试端口，按提示完成。

目的：消除测试系统（电缆、连接器）的误差，将参考面移到校准件端面。

2. 时域校准补偿（可选但推荐）：

去嵌入（De-embedding）：如果无法将校准面移到DUT输入端，可测量一段已知良好电缆的特性，并在软件中将其“去嵌入”，从而将参考面延伸到DUT端。

deskew（偏斜校正）：如果使用双端口测量（如TDT），需进行deskew以补偿两路信号的电长度差异。

四、执行测量与分析

1. 测量S11（反射）：

切换到S11测量轨迹。

仪器会自动将频域S11数据通过IFT转换为时域阻抗/电压波形。

2. 波形分析：

阻抗显示：波形纵轴显示阻抗值（Ω）。

■ 平坦直线：阻抗匹配（如50Ω）。

■ 正峰：阻抗升高（如开路、线宽变宽）。

■ 负峰：阻抗降低（如短路、线宽变窄）。

故障定位：

■ 波形横轴显示时间（ns）或距离（m）。

■ 距离计算：d=(t×c×vf)/2d = (t imes c imes v_f) / 2d=(t×c×vf)/2。

● ttt：反射峰对应的时间。

● ccc：光速 (3×108m/s3 imes10^8 m/s3×108m/s)。

● vfv_fvf：被测线缆/介质的速率因子（如FR4约为0.6-0.7，同轴电缆约为0.66-0.88）。

3. 时域门控（Gating）：

使用门功能（Gate）隔离特定区域的响应。例如，去除连接器的反射影响，只观察DUT主体部分的特性。

五、常见问题与技巧

● 波形噪声大：开启平均功能（Average），或降低IF带宽。

● 分辨率不足：提高频率跨度（带宽）。E5071C的理论空间分辨率可达厘米级。

● 校准错误：重新校准，确保连接器清洁、拧紧力度适中。

● 参考阻抗：根据系统需求调整参考阻抗（通常为50Ω，也有75Ω系统）。

● 数据比较：可保存标准波形（.wfm格式），并载入作为背景（Reference Trace），与当前测量结果进行对比，直观显示差异。

六，TDR常用软件和硬件的配置推荐：

总结

使用E5071C进行TDR测量，核心在于高带宽设置以获得高分辨率，以及严谨的SOLT校准以保证精度。通过分析时域波形的阻抗变化和反射时间，您可以精确定位电缆断裂、阻抗不连续、连接器故障等位置。

然后，网络分析仪需要设置到时域模式。进入分析模式，选择时域而不是频域。时域测量通常有两种模式：低通模式和带通模式。低通模式适用于基带测量，而带通模式用于带通信号。对于TDR来说，需要低通模式，因为它涉及到阶跃或脉冲响应。