TDR 技術(shù)的測(cè)量精度依賴于對(duì)傳播速度的確定，和對(duì)反射波波前到達(dá)時(shí)刻的識(shí)別。傳輸線是有損傳輸線，脈沖波形在傳播過程中會(huì)發(fā)生衰減。而因?yàn)槊}沖波形中含有多種頻率成份，不同頻率成份衰減程度不同，頻率越高，其衰減也越嚴(yán)重。這種特性使得反射脈沖發(fā)生波形畸變，難以精確測(cè)量發(fā)射脈沖與反射脈沖間的時(shí)間間隔。

FDR 技術(shù)的測(cè)量精度可以表示為：

δv：波速誤差

F1：起始頻率

F2：終止頻率

可見，通過加大掃頻寬度，可以提高 FDR 的測(cè)量精度。

●信噪比因素

TDR 技術(shù)，使用寬帶接收機(jī)來測(cè)量反射信號(hào)，因此接收噪聲大。

FDR技術(shù)，使用下變頻技術(shù)，采用窄帶接收機(jī)來測(cè)量反射信號(hào)。在測(cè)量各個(gè)離散頻率點(diǎn) CW波的頻率響應(yīng)時(shí)，利用可選帶寬的IF BW濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量信號(hào)的窄帶接收和分析，可以顯著降低系統(tǒng)的噪聲電平，這樣就使得 FDR儀表的信噪比大為改善，因而較之TDR 有更好的測(cè)量精度和動(dòng)態(tài)范圍。例如：RIGOL頻譜儀的VNA功能，最小可選擇的IF BW為 1kHz。

此外，TDR激勵(lì)信號(hào)的頻譜幅度在高頻段有明顯衰減，因此高頻段的測(cè)量精度也有明顯下降，如下圖所示：

圖3 TDR與FDR激勵(lì)信號(hào)功率譜密度對(duì)比

4、TDR優(yōu)化技術(shù)

（1）提高精度的測(cè)量技巧

當(dāng)使用脈沖激勵(lì)信號(hào)時(shí)，脈沖寬度越寬，所攜帶的能量就越大，能夠測(cè)量的傳輸線長度就越長。同時(shí)，脈沖的上升沿寬度又決定了盲區(qū)的大小，因此提高測(cè)量精度的技巧是采用快速邊沿變化脈沖，以及采用高速采樣技術(shù)。

（2）信號(hào)處理技術(shù)

測(cè)量精度依賴于對(duì)反射波波前到達(dá)時(shí)刻的識(shí)別。當(dāng)前應(yīng)用的反射波波前的識(shí)別方法仍然不完善，為提高對(duì)反射波波前的識(shí)別能力，需借助數(shù)學(xué)方法對(duì)反射波進(jìn)行信號(hào)處理。常見的提取反射波波前到達(dá)時(shí)刻的方法有閾值法、多項(xiàng)式擬合法、質(zhì)心法、相關(guān)法、求導(dǎo)數(shù)法、匹配濾波器法和小波變換等。

5、FDR優(yōu)化技術(shù)

（1）提高精度的測(cè)量技巧

●選擇掃頻范圍和故障分辨率

設(shè)置起始頻率、終止頻率，分別記為F1、F2，單位Hz(赫茲)。按照被測(cè)件的有效頻率工作范圍，盡可能選擇大的頻率范圍，因?yàn)轭l率范圍越大，故障分辨率將越細(xì)。

●設(shè)置被測(cè)件最大長度

設(shè)置被測(cè)件最大長度，記為 L，單位 m（米）。最大可測(cè)被測(cè)件的長度由電磁波傳輸速度、頻率范圍、和頻率點(diǎn)數(shù)決定：

F1為掃頻起始頻率，F(xiàn)2為終止頻率

RIGOL頻譜儀VNA功能，默認(rèn)電磁波在傳輸線的傳播速度為光速2.997925×10^8m/s傳播。另外常見介質(zhì)的速度因子是: 聚乙烯介質(zhì)為0.66，聚四氟乙烯介質(zhì)為 0.7。

●執(zhí)行校準(zhǔn)及反射系數(shù)測(cè)量

在頻域反射系數(shù)測(cè)量前，先要使用標(biāo)準(zhǔn)開路件、短路件、匹配件，進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)。

（2）加窗技術(shù)

在理想的情況下，頻域測(cè)量應(yīng)該能在無限的頻率范圍連續(xù)地進(jìn)行測(cè)試。由于FDR技術(shù)只能在有限的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果將出現(xiàn)旁瓣增大現(xiàn)象。而加窗技術(shù)可以優(yōu)化測(cè)量結(jié)果，用戶可以根據(jù)實(shí)際的測(cè)量需求，選擇合適的窗類型，如下表所示：

表3：FFT窗函數(shù)

下圖比較了3種不同窗函數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，矩形窗有明顯的旁瓣電平起伏，漢寧窗消除了大部分旁瓣電平起伏，高斯窗口消除了絕大部分旁瓣電平，使得動(dòng)態(tài)范圍得到改善，但是拓寬了沖激寬度，如下圖所示：

圖4 FDR 加窗優(yōu)化

6、總結(jié)    

沒有一種傳輸線能做到完全阻抗匹配。例如由于劣質(zhì)接頭、電纜受壓變形以及逐年腐蝕老化等原因而引起，都會(huì)引起阻抗失配，入射信號(hào)的一部分能量將被反射回源端。表現(xiàn)在設(shè)備的工作狀態(tài)上，就會(huì)出現(xiàn)斷線、混線、接地等障礙, 使信號(hào)傳輸質(zhì)量降低, 因此需要有TDR和FDR這樣的故障檢測(cè)技術(shù)來進(jìn)行檢測(cè)和定位。

文章試著對(duì)TDR和FDR原理進(jìn)行對(duì)比分析, 使用圖表等分析方法使得結(jié)果展現(xiàn)更簡便和直觀，方便您針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景來選用。