TDR(Time Domain Reflectometry、時間領域反射測定)とは

TDR(Time Domain Reflectometry、時間領域反射測定)は、伝送路に高速パルスを入力し、反射波形を解析することで、
インピーダンスの不連続点や特性を評価する手法です。
​この技術は、同軸ケーブルや差動ペア、プリント基板の配線、コネクタなど、さまざまな伝送媒体の特性評価に広く用いられています。​

測定原理

 TDRでは、ステップ状の電圧パルスを伝送路に送信し、反射波形を時間軸で観測します。

​伝送路のインピーダンスが一定であれば反射は発生しませんが、不連続点やインピーダンスの変化がある場合、反射が生じます。

​この反射波形を解析することで、インピーダンスの変化点やその位置を特定できます。​

測定結果は時間軸(Time of Rise)*に対するインピーダンス(Ω)で表されます。

1.TDR測定は、立ち上がり時間の非常に短い電圧ステップ信号(例:200ps以下)を伝送路(ケーブルや基板)に入力します。

2.この信号がインピーダンス整合された伝送線路を通ると、反射せずにそのまま進みますが伝送線路に何らかの

  インピーダンス変化があると、信号の一部が跳ね返って戻ってきます。

3.TDRは、その反射波の“強さ”と“タイミング”を解析することで、どこでどの程度の不整合があるのかを判断します。

*Time of Riseとは

Time of Rise(立ち上がり時間)とは、TDRで使用されるステップ信号が10%から90%の振幅に到達するまでにかかる時間を指します。
このパラメータはTDR測定の「解像度」に相当し、Time of Riseが短いほど高速で微細なインピーダンス変化をより正確に検出することが可能です。
例えばコネクタ内部のピン構造、圧着部などの局所的な変化を検出するには、数十ピコ秒(ps)以下のTime of Riseが求められます。

逆にTime of Riseが長いと、応答が緩やかになり、急峻な変化や局所的な異常を見逃してしまう可能性があります。
そのため、TDRの測定精度と同様にTime of Riseの設定も評価の成否を分ける要素になります。

車載ネットワークにおけるTDRの活用

車載ネットワークでは、高速通信やEMC(電磁両立性)の観点から、伝送路のインピーダンス整合が重要です。​TDRを用いることで、以下のような評価が可能となります:​

・コネクタやケーブルのインピーダンス整合性の確認:​設計通りのインピーダンスが保たれているかを評価します。

・製造時の不具合検出:​はんだ付け不良や配線ミスなど、製造工程での問題を早期に発見できます。

・経年劣化の診断:​長期間使用された伝送路の劣化状態を評価し、予防保全に役立てます。​

ローゼンバーガー製コネクタとTDR

ローゼンバーガーでは、FAKRA、HFM®、HSD、H-MTD®などの車載向けコネクタ製品に対し、TDRによる特性評価を行っています。​

これにより、以下のような利点が得られます:​

・高精度なインピーダンス整合:​製品ごとに最適化された設計により、信号の反射や損失を最小限に抑えます。

・製品間の性能比較:​TDRデータを用いて、異なるコネクタの特性を比較検討できます。

・設計初期段階での評価:​TDRデータを活用することで、設計段階から信号品質の確保が可能です。​

TDRは、車載ネットワークにおける高速伝送路の特性評価に不可欠な手法です。

​ローゼンバーガーのコネクタ製品は、TDRによる厳密な評価を経ており、高性能と高い信頼性で車載通信を支えています。​

監修者

1990年~車載アンテナメーカーである株式会社ヨコオに入社。衛星通信機器の電気設計及びセラミックアンテナ及びフィルターの設計に従事し、その後車載通信機器事業部の電気設計管理職となり主に車載アンテナの開発を遂行。2018年~高周波コネクタ製品のトップシェアメーカーであるローゼンバーガーの日本法人であるローゼンバーガー・オートモーティブ・ジャパン合同会社に転職し、車載通信機器の開発で培った知識を生かし、マネージャーとして各OEM及びTier1へ製品の市場導入サポートを行っています。

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