利用高频采样技术进行高速差分阻抗测试方案

本方案通过高频采样示波器搭配高频差分探头进行高速差分阻抗测试，利用时域反射（TDR）的原理，向被测DUT注入一对差分脉冲信号，通过信号在线缆上的反射特性来检测线路中的故障或不匹配。当一个突变（例如开路、短路或阻抗不匹配等）出现在传输线上时，信号会发生反射并返回到源端。通过测量反射信号的时延和振幅，可以确定故障位置、性质以及传输线的特性。

由上文可知，当阶跃脉冲被注入到被测线路上时，如果存在阻抗不连续点，就会产生反射。反射系数（Reflection Coefficient）ρ是用来描述反射信号与入射信号之间的关系的参数。它可以通过测量反射信号幅度与入射信号幅度之比来计算得到。假设源阻抗为Z0，被测点阻抗为ZL，测量反射信号电压为Vr，入射信号电压为Vi，则反射系数ρ的计算公式为：

ρ = (Vr / Vi) *(-Z0 / ZL)

其中，负号表示反射方向相反。如果反射系数为正，表示反射波与入射波同相位，说明被测点的阻抗较低；如果反射系数为负，表示反射波与入射波反相位，说明被测点的阻抗较高。根据反射系数ρ，可以通过解反射系数的方程来计算被测点的阻抗ZL的大小。具体计算方法可能因实际情况而有所变化，但原理是通过测量反射信号相对于入射信号的幅度和相位差来推导得到。下图8展示了使用英国PICO9000系列采样示波器搭配高频差分探头进行PCB差分阻抗测试。其等效采样率高达15TS/s以及25G带宽，通过16位ADC分辨率，能够捕捉微小的阻抗变化并提供精确的测量结果。通过高频采样示波器，可以直观地观察到电压、阻抗或反射系数曲线随时间或距离的变化，从而更好地理解被测物体的特性。

4 应用范围利用高频采样技术进行差分阻抗测试适用于各种类型的线缆，包括但不限于：Ø 高速数字信号传输线缆，如HDMI、USB、以太网等；Ø 高频无线通信系统中的天线馈线；Ø 数据中心和服务器中的高速数据线缆；Ø 汽车电子系统中的信号传输线缆。通过对这些线缆进行差分阻抗测试，可以评估其性能指标，并及早发现潜在问题，确保设备和系统的高可靠性和稳定性。5 高频采样示波器与矢量网络分析仪比较传统上，矢量网络分析仪一直是高频阻抗测试的主要工具。然而，随着高频采样示波器的出现，工程师们现在拥有了更多的选择。下面将比较这两种方案在原理、应用场景和阻抗测试范围方面的差异。

	采样示波器	矢量网络分析仪
测试原理	以阶跃脉冲信号激励，进行时域反射测量	以正弦波形信号激励，进行频域分析，通过测量被测设备的响应来获得时域响应
应用场景	电子、通信、射频领域	微波组件、射频电路和系统
阻抗测试范围	相对灵活，适用于不同阻抗范围	适用于接近50Ω或75Ω的情况

6 结论根据北京某研究所提出的测试需求，北京海洋兴业科技股份有限公司工程师提出了一种解决差分阻抗测试问题的方法，解决了100Ω、120Ω特征阻抗差分双绞线的测试问题。通过TDR（时域反射）测试技术。引入了高频采样示波器作为新的解决方案。通过这套测试系统，很好地解决了非50Ω、75Ω特征阻抗测试的需求。这一创新性的方案可以提供更准确和可靠的测试结果，为相关领域的工程师和研究人员带来更多可能性。通过高频采样技术进行线缆差分阻抗测试无疑是一种准确、快速的解决方法。它在各个领域的应用帮助我们确保系统性能和信号完整性，提高产品质量和可靠性。随着科技的不断创新和发展，我们可以预见高频采样技术在电子测试领域的进一步应用扩展，为电子设备和通信系统的发展带来更多机遇和挑战。