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寬帶阻抗受 控系統的實現給中心電子構建部件——印刷電路板(PCB)的設計師、制造商和質量保證管理人員提出了艱巨的挑戰。這個挑戰不是源于缺乏電磁設計知識，而且 源于PCB行業中巨大的價格壓力：也就是說，在開發人員看來完全適合GHz范圍時鐘速率的理想射頻(RF)基材幾乎沒有使用過。

與此相反，在整個基材中介電常數(DC)不均勻的低成本FR4材料倒是經常使用。另外，將核心材料和半固化片壓合成多層PCB經常導致幾何上的不勻稱，進一步增加了不確定性的來源。然而，為了滿足規定的容差，許多PCB制造商提供對線路阻抗的檢查服務，繼而要求額外的阻抗測試板。這些測試板通常位于PCB邊緣，因此只能部分代表分布在整個生產面板上的實際感興趣傳輸線的特性。在最壞的情況下，被測的測試板可能在規定范圍內，但實際感興趣的傳輸線卻不滿足要求。

阻抗波動經常是不可容忍的

除了材料和生產工藝的特殊變化外，設計參數變化(比如層的改變，到GND平面、PCB邊界或其它傳輸線的距離太短)也時有發生，最終導致不可容忍的傳輸線阻抗波動。阻抗波動的后果是時鐘沿劣化，出現碼間干擾，進而造成不可接受的誤碼率，最終導致性能劣化甚至系統故障。

通過時域反射法(TDR)能以很高的精度確定線路阻抗。TDR技術從20世紀70年代就開始使用了，主要用于檢測地下或海底電纜中發生的故障。圖1顯示了基于TDR技術的阻抗測量裝置的框圖。TDR本身只包含一個電壓階躍發生器和帶數據采集單元的寬帶采樣器。

圖1：一個基于TDR技術的阻抗測量系統框圖。

基本的測量原理是這樣的：電壓發生器產生一個階躍信號，通過適配器、電纜和探針傳到待測設備(DUT)。當在待測設備的整個長度上時發生相互作用時，信號將 經歷部分反射，并傳回檢測器，從而實現待測設備波形阻抗的空間測量。許多人從雷達應用中了解這種基本原理，因此也常把TDR稱為電纜雷達。

階躍信號的上升時間tr確定了空間分辨率，因此應該盡可能短(對于Sequid DTDR-65來說，tr≈ 65ps，因此空間分辨率大約為5mm)。發生器和采樣器(其模擬輸入帶寬至少是10GHz)之間的同步對于低噪聲工作(即抖動值只有幾個ps)來說至關 重要。最理想的是使用“真正直通的”采樣器，不需要外部的信號分離器或耦合器。這種好處是顯而易見的，因為寬帶信號分離器通常是阻性的，會增加插損和噪 聲。最后，TDR儀器還要有一個數據記錄單元，這個單元通常是用微處理器或FPGA實現。

高頻TDR設備正常情況下并不使用實時采樣技術，而是使用順序或隨機的采樣技術。與頻閃儀相似，這些設備憑借合理的技術可以記錄快速變化的周期性信號。數據處理和可視化任務一般在PC上執行，可完全集成在高端儀器中，或通過USB或以太網連接。

測量物體到TDR的適配是一個要求很嚴的任務。舉例來說，差分阻抗測量必須使用高精度的相位匹配電纜和探針。如果不能滿足這個要求，偶數模式和奇數模式轉換將降低測量精度。另外，探針的頭應該設計得與待測設備阻抗相匹配，才能實現可能最高精度的測量。

市場上的不同系統

在越來越快的數字世界中，線路阻抗的測量業已表明是目前最重要的TDR應用。圖2顯示了對無干擾(綠色曲線)和有干擾(紅色曲線)傳輸線的這種空間分辨式測量例子。

圖3：正確安裝SMA連接器(1，綠)和錯誤安裝SMA連接器(2，紅)時RG 405同軸電纜的反射圖。