TDR через VNA: время ↔ дистанция, разрешение, импеданс из ρ

VNA-измерения S-параметров позволяют через обратное преобразование Фурье получить TDR-картинку — профиль отражений вдоль кабеля во времени. Калькулятор делает три задачи: пересчёт между временем задержки и дистанцией с учётом velocity factor кабеля, расчёт пространственного разрешения и максимальной alias-free дистанции от параметров VNA-свипа, преобразование коэффициента отражения в импеданс неоднородности.

Что считаем

Время → дистанция

По задержке в нс на TDR-экране найти расстояние до неоднородности

Дистанция → время

По известному расстоянию узнать ожидаемое время задержки

ρ → импеданс

Из коэффициента отражения получить импеданс неоднородности

Тип кабеля (для скорости распространения)

Параметры VNA-свипа

f_start, МГц

f_stop, МГц

N точек

Окно

Время задержки, нс

Заполнить форму можно без регистрации, но для запуска расчёта нужен аккаунт.Регистрация Войти

Что считается и как

TDR (Time Domain Reflectometry) через VNA — техника локализации неоднородностей в кабеле через измерение S11 в частотной области и обратное преобразование Фурье. На дисплее VNA видно профиль отражений во времени, по которому можно найти место и тип каждого неоднородного участка (короткое, разомкнут, импеданс другой, разъём, изгиб).

Скорость распространения:

v = c · VF = c / √εr_eff

VF — velocity factor, типовые: solid PE 0.66, foamed PE 0.78, PTFE 0.69, Heliax foamed 0.86-0.93. Без учёта VF расчёт длины ошибается на 20-50%.

Связь время ↔ дистанция (round-trip):

d = v · t / 2, t = 2·d/v

Пространственное разрешение TDR:

Δd = v / (2 · BW_VNA) × window_factor

Чем шире полоса VNA, тем меньше разрешение. Окно (Hamming/Kaiser) улучшает sidelobes за счёт ухудшения разрешения в 1.4-1.6 раза.

Максимальная alias-free дистанция:

d_max = v · (N_points − 1) / (4 · BW_VNA)

Если кабель длиннее d_max — отражения от дальнего конца alias'ятся обратно в начало. Увеличьте N_points или сузьте BW.

Импеданс из коэффициента отражения:

Z = Z₀ · (1 + ρ) / (1 − ρ)

ρ > 0 — повышенный импеданс (открыт, разъём с воздушной щелью); ρ < 0 — пониженный (короткое, влажность); ρ = 0 — согласовано.

Окна для FFT (компромисс между разрешением и sidelobes):

Прямоугольное: лучшее разрешение, sidelobe −13 дБ
Hamming: ×1.4 разрешение, sidelobe −42 дБ
Hanning: ×1.5 разрешение, sidelobe −32 дБ
Kaiser-Bessel (β=6): ×1.5 разрешение, sidelobe −55 дБ

Практические тонкости:

DC-extension: VNA не измеряет DC, для лучшего TDR используется extrapolation в DC из низких частот
Чем больше N_points — тем больше max range, но дольше свип
Калибровка VNA до конца кабеля для учёта разъёмов и переходников
Низкочастотные ошибки калибровки → большие ошибки в дальних неоднородностях TDR

✓ Проверочный пример

Вход: Solid PE (VF=0.66), время задержки t = 100 нс

Ожидается: d = c · VF · t / 2 = 299792458 × 0.66 × 100e-9 / 2 = 9.89 м

Источник: Keysight Application Note 5989-5836EN «Time Domain Analysis Using a Network Analyzer»

Источники (проверены 2026-05-08): Keysight Application Note 5989-5836EN «Time Domain Analysis Using a Network Analyzer»; Keysight AN 1287-12 «Time-Domain Reflectometry Measurements»; Pozar D.M. «Microwave Engineering» (4-е изд., Wiley) — ρ ↔ Z; HP AN 154 «S-parameter design».

Опубликовано: 8 мая 2026 г.Обновлено: 8 мая 2026 г.Актуальность стандартов проверена при последнем обновлении

Калькулятор — вспомогательный инструмент для оценки. Для сертификации, проектной документации и приёмочных испытаний сверяйтесь с первоисточником стандарта.

Похожие калькуляторы