HFM　TDRによるインピーダンス・プロファイル評価

MultiGBASE-T1（IEEE 802.3ch）のような超高速差動伝送では、周波数ドメインのSパラメータ（SDD11）だけでなく、**TDR（Time Domain Reflectometry）**によるインピーダンス・プロファイル評価が不可欠です。

TDR測定を行うことで、コネクタ、ビア、基板配線のどこでインピーダンス不整合が起きているかを「物理的な距離（時間）」として特定できます。

1. TDR測定の原理とMultiGBASE-T1での役割

TDRは、非常に立ち上がりの速いステップパルスを入力し、戻ってきた反射波形を解析します。

• インピーダンスの不連続点特定: 2.92mmアダプタからHFMコネクタへの遷移点、基板のランディングパターン、チップ直下のボールパッドなど、各部位のインピーダンス（通常 差動100Ω）をグラフ化します。

• 物理距離への変換: 反射が戻るまでの時間（$t$）と基板上の実効誘電率（$\epsilon_r$）から、不整合箇所の位置を特定します。

2. 評価における重要パラメータ

Rise Time（立ち上がり時間）の重要性

802.3chの10GBASE-T1を評価する場合、テスト環境の立ち上がり時間は非常に高速である必要があります。

• 目安: 立ち上がり時間が遅いと、小さな構造（HFMコネクタ内部のピンなど）のインピーダンス変化が「なまって」しまい、正確な評価ができません。10Gbpsクラスでは、20ps〜35ps 程度の高速な立ち上がりが求められます。

差動インピーダンス (Zdiff) と コモンインピーダンス (Zcommon)

4ポートVNA（またはサンプリング・オシロ）を用いることで、以下の2つを評価します。

• Zdiff: 理想は 100Ω ± 10%（規格や設計値による）。ペア間の結合が弱いと高くなり、強いと低くなります。

• Zcommon: 理想は 25Ω。これの乱れはモード変換（EMIの原因）に直結します。

3. HFMコネクタ・基板設計でのチェックポイント

TDRプロファイルを見ると、特有の「振る舞い」が確認できます。

1. HFMコネクタ接続部（Capacitive Dip）:

   コネクタのパッド部分は面積が広くなるため、容量性（Capacitive）になり、インピーダンスが一時的に**ドロップ（低下）**する傾向があります。

2. スルーホール・ビア（Inductive Spike / Capacitive Dip）:

   ビアの設計（スタブの有無やアンチパッドの径）により、インピーダンスが跳ね上がったり（誘導性）、下がったりします。

3. Intra-pair Skew（ペア内遅延差）:

   TDRの「True Differential」モードで測定し、P線とN線の反射のタイミングがズレている場合、物理的な配線長差があることを意味します。

4. VNAを用いたTDR測定（IFT: Inverse Fourier Transform）

最近のコンプライアンステストでは、専用のTDRオシロスコープではなく、VNAのタイムドメイン解析オプション（KeysightのTDR/TDT、R&SのK2など）を使用するのが主流です。

• メリット: Sパラメータ（周波数）とTDR（時間）を一度の接続で測定でき、コネクタやアダプタの特性を**Gating（ゲート機能）**で数学的に切り離して、DUT単体のインピーダンスを抽出できます。

• 注意点: 測定周波数範囲（Stop Frequency）が低いと、タイムドメインの解像度が低下します。10GBASE-T1では、少なくとも 20GHz 以上の掃引 が推奨されます。

次のステップとして

実際に測定を行う際、「どこの部位」のインピーダンスが規格（100Ω）から外れてお困りでしょうか？

特定の立ち上がり時間設定（Rise Time）でのシミュレーション値との比較や、フィクスチャの影響を除去するタイムドメイン・ゲーティングの具体的な設定手順についてお手伝いできます。

製品紹介：SIGLENT社 SAP4000P

パワーインテグリティ測定用シグレント・パワーレールプローブSAP4000P

SAP4000P パワーレール・プローブ, 4 GHz, オフセット電圧範囲：±24 V, ¥880,000

https://tm-co.co.jp/SAP4000P_UserManual

PR:

・USB VNA
	SDS8000Aシリーズ オシロスコープ 特長と利点 4チャンネル + 外部トリガーチャンネル アナログチャンネル帯域幅：最大16GHz(8/13/16GHz) リアルタイムサンプリングレート：最大40GSa/s（全チャンネル同時） 12ビットADC 低ノイズフロア：16GHz帯域幅で176μVrms SPOテクノロジー ・ 波形キャプチャレート：最大200,000フレーム/秒 ・ 256段階の波形輝度と色温度表示をサポート ・ 最大2Gポイント/チャンネルのストレージ容量 ・ デジタルトリガー ・Coming soon
	SSG6M80Aシリーズ マルチチャネル・コヒーレント・マイクロ波信号発生器 主な特長 ・最大周波数 13.6 GHz/20 GHz ・出力周波数分解能 最大0.001 Hz ・位相ノイズ < -136 dBc/Hz @ 1 GHz、オフセット 10 kHz（測定値） ・コヒーレントモード、搬送周波数 = 10 GHz、周囲温度変動 ±2℃、観測時間 5時間、位相変動 < 1.5° ・チャンネル間の周波数、振幅、位相を個別に調整可能。単一デバイスチャンネル同期および複数デバイスチャンネル位相同期をサポート。位相メモリ機能搭載 ・アナログ変調、パルス変調（オプション） ・Coming soon
	SSA6000A Series Signal Analyzer Main Features ・Measurement Frequency Range: 2 Hz ~ 50 GHz ・IQ Analysis Bandwidth: 1.2 GHz ・Real-time Spectrum Analysis Bandwidth: 400 MHz ・Phase Noise: -123 dBc/Hz @ 1 GHz, 10 kHz offset ・DANL: Less than -165 dBm/Hz ・Demodulation and analysis of signals from multiple mobile communication standards including 5G NR, LTE/LTE-A, WLAN, and IoT, as well as wireless connections.
	SNA6000A Series Vector Network Analyzer Key Features ・Frequency Range: 100 kHz ~ 50 GHz ・Dynamic Range: 135 dB ・IF Bandwidth Range: 1 Hz ~ 10 MHz ・Output Power Setting Range: -60 dBm ~ +20 dBm ・Supports 4-port (2-source) S-parameter measurements, differential (balanced) measurements, time-domain analysis, scalar mixer measurements, etc. ・Optional accessories include electronic calibration kits, switch matrix, and mechanical switches. ・AFR

 

 

お礼、

T&Mコーポレーションは設立5年ですが、おかげさまで業績を着実に伸ばしており、
オフィスを港区芝（最寄り駅浜松町）に移転し、スペースも拡大いたしました。
電子計測器業界の「ゲームチェンジャー」として、高性能/高信頼/低価格/短納期を武器に
T&Mコーポレーションはお客様のご予算を最大限生かす製品群をご提案させていただいております。