利用高頻采樣技術(shù)進行高速差分阻抗測試方案

本方案通過高頻采樣示波器搭配高頻差分探頭進行高速差分阻抗測試，利用時域反射（TDR）的原理，向被測DUT注入一對差分脈沖信號，通過信號在線纜上的反射特性來檢測線路中的故障或不匹配。當(dāng)一個突變（例如開路、短路或阻抗不匹配等）出現(xiàn)在傳輸線上時，信號會發(fā)生反射并返回到源端。通過測量反射信號的時延和振幅，可以確定故障位置、性質(zhì)以及傳輸線的特性。

由上文可知，當(dāng)階躍脈沖被注入到被測線路上時，如果存在阻抗不連續(xù)點，就會產(chǎn)生反射。反射系數(shù)（Reflection Coefficient）ρ是用來描述反射信號與入射信號之間的關(guān)系的參數(shù)。它可以通過測量反射信號幅度與入射信號幅度之比來計算得到。假設(shè)源阻抗為Z0，被測點阻抗為ZL，測量反射信號電壓為Vr，入射信號電壓為Vi，則反射系數(shù)ρ的計算公式為：

ρ = (Vr / Vi) *(-Z0 / ZL)

其中，負號表示反射方向相反。如果反射系數(shù)為正，表示反射波與入射波同相位，說明被測點的阻抗較低；如果反射系數(shù)為負，表示反射波與入射波反相位，說明被測點的阻抗較高。根據(jù)反射系數(shù)ρ，可以通過解反射系數(shù)的方程來計算被測點的阻抗ZL的大小。具體計算方法可能因?qū)嶋H情況而有所變化，但原理是通過測量反射信號相對于入射信號的幅度和相位差來推導(dǎo)得到。下圖8展示了使用英國PICO9000系列采樣示波器搭配高頻差分探頭進行PCB差分阻抗測試。其等效采樣率高達15TS/s以及25G帶寬，通過16位ADC分辨率，能夠捕捉微小的阻抗變化并提供精確的測量結(jié)果。通過高頻采樣示波器，可以直觀地觀察到電壓、阻抗或反射系數(shù)曲線隨時間或距離的變化，從而更好地理解被測物體的特性。

4 應(yīng)用范圍利用高頻采樣技術(shù)進行差分阻抗測試適用于各種類型的線纜，包括但不限于：? 高速數(shù)字信號傳輸線纜，如HDMI、USB、以太網(wǎng)等；? 高頻無線通信系統(tǒng)中的天線饋線；? 數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器中的高速數(shù)據(jù)線纜；? 汽車電子系統(tǒng)中的信號傳輸線纜。通過對這些線纜進行差分阻抗測試，可以評估其性能指標(biāo)，并及早發(fā)現(xiàn)潛在問題，確保設(shè)備和系統(tǒng)的高可靠性和穩(wěn)定性。5 高頻采樣示波器與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀比較傳統(tǒng)上，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀一直是高頻阻抗測試的主要工具。然而，隨著高頻采樣示波器的出現(xiàn)，工程師們現(xiàn)在擁有了更多的選擇。下面將比較這兩種方案在原理、應(yīng)用場景和阻抗測試范圍方面的差異。

6 結(jié)論根據(jù)北京某研究所提出的測試需求，北京海洋興業(yè)科技股份有限公司工程師提出了一種解決差分阻抗測試問題的方法，解決了100Ω、120Ω特征阻抗差分雙絞線的測試問題。通過TDR（時域反射）測試技術(shù)。引入了高頻采樣示波器作為新的解決方案。通過這套測試系統(tǒng)，很好地解決了非50Ω、75Ω特征阻抗測試的需求。這一創(chuàng)新性的方案可以提供更準(zhǔn)確和可靠的測試結(jié)果，為相關(guān)領(lǐng)域的工程師和研究人員帶來更多可能性。通過高頻采樣技術(shù)進行線纜差分阻抗測試無疑是一種準(zhǔn)確、快速的解決方法。它在各個領(lǐng)域的應(yīng)用幫助我們確保系統(tǒng)性能和信號完整性，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。隨著科技的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，我們可以預(yù)見高頻采樣技術(shù)在電子測試領(lǐng)域的進一步應(yīng)用擴展，為電子設(shè)備和通信系統(tǒng)的發(fā)展帶來更多機遇和挑戰(zhàn)。