يصف هذا القسم عملية اختبار TDR

TDR هو اختصار لتقنية قياس الانعكاس في المجال الزمني. وهي تقنية قياس عن بُعد تُحلل الموجات المنعكسة وتتعرف على حالة الجسم المقاس من موقع التحكم عن بُعد. بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم مُسجل بيانات الإرسال (TDR) بشكل أساسي في صناعة الاتصالات في مراحلها الأولى للكشف عن نقاط انقطاع كابلات الاتصالات، ولذلك يُطلق عليه أيضًا اسم "كاشف الكابلات". جهاز قياس الانعكاس في المجال الزمني هو أداة إلكترونية تستخدم قياس الانعكاس في المجال الزمني لتحديد خصائص الأعطال وتحديد مواقعها في الكابلات المعدنية (مثل الكابلات المجدولة أو الكابلات المحورية). كما يُمكن استخدامه لتحديد مواقع الانقطاعات في الموصلات أو لوحات الدوائر المطبوعة أو أي مسار كهربائي آخر.

تتيح واجهة المستخدم E5071c-tdr إنشاء خريطة عين محاكاة دون الحاجة إلى مولد أكواد إضافي؛ أما إذا كنت بحاجة إلى خريطة عين فورية، فأضف مولد إشارة لإتمام القياس! يحتوي جهاز E5071C على هذه الوظيفة.

نظرة عامة على نظرية نقل الإشارات

في السنوات الأخيرة، ومع التحسن السريع في معدل نقل البيانات لمعايير الاتصالات الرقمية، حيث وصل معدل نقل البيانات في أبسط أجهزة USB 3.1 الاستهلاكية إلى 10 جيجابت في الثانية، بينما وصل في USB 4 إلى 40 جيجابت في الثانية، بدأت تظهر مشاكل لم تكن موجودة في الأنظمة الرقمية التقليدية. فمشاكل مثل الانعكاس والفقد قد تتسبب في تشويه الإشارة الرقمية، مما يؤدي إلى أخطاء في البتات. إضافةً إلى ذلك، ونظرًا لانخفاض هامش الوقت المسموح به لضمان التشغيل الصحيح للجهاز، أصبح انحراف التوقيت في مسار الإشارة بالغ الأهمية. كما أن الإشعاع الكهرومغناطيسي والاقتران الناتج عن السعة الطفيلية سيؤديان إلى تداخل الإشارات، مما يتسبب في خلل في عمل الجهاز. ومع تصغير الدوائر الإلكترونية وتكثيفها، تتفاقم هذه المشكلة. ومما يزيد الأمر سوءًا، أن انخفاض جهد التغذية سيؤدي إلى انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء، مما يجعل الجهاز أكثر عرضة للتشويش.

الإحداثي الرأسي لتقنية TDR هو المعاوقة

يُرسل جهاز قياس الانعكاس الزمني (TDR) موجة متدرجة من المنفذ إلى الدائرة، ولكن لماذا لا تكون وحدة القياس الرأسية في جهاز TDR هي الجهد بل المعاوقة؟ إذا كانت معاوقة، فلماذا يمكن رؤية الحافة الصاعدة؟ ما هي القياسات التي يُجريها جهاز TDR بالاعتماد على محلل الشبكة الاتجاهية (VNA)؟

جهاز تحليل الشبكة الاتجاهية (VNA) هو أداة لقياس استجابة التردد للجزء المراد قياسه (DUT). عند القياس، تُدخل إشارة إثارة جيبية إلى الجهاز، ثم تُحسب نتائج القياس من خلال حساب نسبة سعة المتجه بين إشارة الإدخال وإشارة الإرسال (S21) أو الإشارة المنعكسة (S11). يمكن الحصول على خصائص استجابة التردد للجهاز عن طريق مسح إشارة الإدخال ضمن نطاق التردد المراد قياسه. استخدام مرشح تمرير النطاق في جهاز الاستقبال يُزيل الضوضاء والإشارات غير المرغوب فيها من نتائج القياس، مما يُحسّن دقة القياس.

مخطط توضيحي لإشارة الدخل، والإشارة المنعكسة، وإشارة الإرسال

بعد فحص البيانات، تبيّن أن جهاز TDR يُعايِر سعة جهد الموجة المنعكسة، ثم يُساويها بالممانعة. معامل الانعكاس ρ يساوي الجهد المنعكس مقسومًا على جهد الدخل. يحدث الانعكاس عندما تكون الممانعة غير متصلة، ويتناسب الجهد المنعكس مع الفرق بين الممانعات، ويتناسب جهد الدخل مع مجموع الممانعات. لذا، لدينا الصيغة التالية. بما أن منفذ خرج جهاز TDR هو 50 أوم، فإن Z0 = 50 أوم، وبالتالي يمكن حساب Z، أي منحنى الممانعة لجهاز TDR الذي تم الحصول عليه بالرسم.

لذا، في الشكل أعلاه، تكون المعاوقة في المرحلة الأولى من وصول الإشارة أقل بكثير من 50 أوم، ويكون الميل ثابتًا على طول الحافة الصاعدة، مما يشير إلى أن المعاوقة تتناسب طرديًا مع المسافة التي تقطعها الإشارة أثناء انتشارها الأمامي. خلال هذه الفترة، لا تتغير المعاوقة. يمكن القول، بشكل غير مباشر، إن الحافة الصاعدة قد تم امتصاصها بعد انخفاض المعاوقة، ثم تباطأت. في المسار اللاحق ذي المعاوقة المنخفضة، بدأت الإشارة في إظهار خصائص الحافة الصاعدة واستمرت في الارتفاع. بعد ذلك، تتجاوز المعاوقة 50 أوم، فتتجاوز الإشارة قيمتها قليلًا، ثم تعود ببطء، وتستقر أخيرًا عند 50 أوم، وبذلك تكون الإشارة قد وصلت إلى المنفذ المقابل. بشكل عام، يمكن اعتبار المنطقة التي تنخفض فيها المعاوقة بمثابة وجود حمل سعوي على الأرض. أما المنطقة التي تزداد فيها المعاوقة فجأة، فيمكن اعتبارها بمثابة وجود ملف حثي موصول على التوالي.