TDR 與頻寬的關係

結論：通道S參數的頻寬是W，應該用(1/W)*45%的Tr來當TDR訊號源。

TDR(Time Domain Reflectometry) 是一個很常用來看分析通道的方式，可以協助判斷阻抗不連續的位置。

量測的TDR可以是真實的打step waveform並觀測反射的訊號，或是透過量測S參數，再轉換成時域訊號後處理成TDR的結果。

模擬的話幾乎都是拿到通道的S參數，透過時域分析模擬來得到TDR的結果。

而我最常被問到的是，Tr (Rise Time) 應該要設多少？

因為Tr跟TDR的解析度是正相關的，Tr越小可以分析出阻抗不連續的解析度就越高，舉例來說，某傳輸線有一小段區域阻抗沒有設計好，想要透過TDR分析，但若Tr設得太大，可能根本看不出來阻抗不連續(因為阻抗不連續的反射波被TDR上升波型moving average掉了)。這個時候通常就會有人問，那我就設超級小，例如1ps就好了啊！但這也是有問題的，因為Tr越快所包含的頻率組成就含有更多高頻分量，所以要可以設很小的Tr的前提是通道S參數要抽得夠高頻，這邊提供一個參考的轉換方式供大家參考。

以下用Keysight E5071C 網路分析儀的規格來做說明

以20GHz頻寬的網儀來說，它能產生的等效Tr是22.3ps，真空解析度是6.7mm (光速3e8*22.3ps)，若在FR4 (dk=4)的材料中，解析度應該是3e8*22.3/2=3.35mm。

用ADS做個簡單的實驗，打出一個22ps的Step response，可以發現在20GHz以後的能量分布都小於-60dB (0.1%)。

20GHz的倒數是50ps，22.3/50 = 45%。

所以我們可以把儀器的標準當作一個TDR Tr設定的參考，假設通道的S參數頻寬是W，那用(1/W)*45%來設定Tr應該是比較合理的設定。

例如，有一個頻寬50GHz的通道模型，若要模擬TDR，比較合理的Tr應該是9ps。