HFSS中看TDR波形详细设置以及相关的解释

时域反射测量（TDR）中心思想就是用阶跃函数作为激励，应用在模型上，并检查反射随时间的变化。在检查时域之前，必须对driven solution（Modal、Terminal或Transient）执行插值扫描。然后，可以从“report”对话框中的“Domain”列表中选择“Time”。还需要指定输入信号是step还是Impulse。

Domain选择time

选择“Time”作为域之后，如果选择mag(S11)来进行绘图，在时域中绘制时，在计算公式之前，首先将每个频域量转换为时域。

如果输入，在时域上输出就是

而不是

这两个公式是不一样的。

如果选择时域阻抗作为类别，则可以选择TDRZ数量，由以下函数来定义：

其中“input”表示输入信号的傅里叶变换（阶跃或脉冲），IFFT表示FFT逆变换。

该方程是时域电压v（t）与时域电流i（t）的瞬时比值。这是因为电压和电流分别根据入射波a和反射波b在频域中定义为
 

这使得入射波成为输入阶跃信号，因此当我们对V和I进行逆FFT时，我们得到了时域中的V(t)和I(t)。将它们的比率作为时间的函数，则得到TDRZ(t)。默认情况下，Zo等于50欧姆。

对于HFSS和HFSS 3D Layout，要在time Domain画图：

1.如果设计中已经存在了sweep setup，按照步骤1-4新建一个报告；

2.在report对话框中选择Time；这将启用TDR选项按钮，对于终端解决方案数据报告，类别列表中包括终端TDR阻抗。

3.点击TDR option 按钮；

4.选择输入信号类型，是step还是Impulse

以上四个步骤对应的就是前面两张图里。

Step描述了信号的持续变化，而Impulse是一种短暂的激励。脉冲是一个非常窄的矩形脉冲，上升和下降时间为零，宽度为1个时间步长，高度为1/（时间步长）。
选择Step就会使能Riser Time选项，选择Impulse就会禁用Riser Time选项。

5.如果选择Step，需要输入脉冲的上升时间。

上升时间应适合频率背景。

当带宽从DC到fmax时，可以实现的最佳时间分辨率是1/(2fmax)。

1/(2fmax)的上升时间是可以解决的最短上升时间。然而，0的上升时间提供了同样有价值的信息，因此0是此面板中的默认值。

6.在Maximum Plot Time中输入total time。

TDR选项对话框中的默认最大绘图时间与频率扫描中的增量频率df有关：它是1/2df，因为这是IFFT提供信息的时间范围。相对于与被测设备长度相对应的时间延迟，这通常很长，因此可能需要减小此值。或者可以在TDR图创建后调整其时间轴。
7.在“Delta Time”文本框中设置要绘制的时间点数量。默认情况下，这设置为频率扫描中的点数。

Delta Time基于扫描的带宽：从DC到fmax的频率扫描，可以获得的最小时间分辨率为1/（2fmax）。IFFT算法以1/（2fmax）的间距提供数据点，但可以通过设置更精细的分辨率（例如1/（10fmax））在点之间平滑插值，但会以额外的计算时间为代价。

 8.可以在TDR窗口修改window type和width；

9.可以使用“save as default”将当前值设置为默认值，使用“使用默认值”按钮使用以前保存的选项。请注意，当选择一个trace时，初始显示的值是所选trace的值。

10.点击OK。

可选地，要绘制terminal TDR阻抗（即，不是计算波端口1的S参数与频率的关系，而是计算特定阻抗下的延迟与时间的关系），执行以下操作：
TDRZ的默认阻抗（Zo）为50欧姆，除非在模型中创建端子时为端子设置重整化阻抗(Renormalizing Impedace)时指定了不同的值。如果需要不同的阻抗值，可以在“Report”对话框中编辑该值（如下所示），也可以使用选择的Zo创建一个表示Zo×（1+Sii）/（1-Sii）的输出变量。要在“Report”对话框中编辑Zo值，请执行以下操作：
1.对于类别，选择终端TDR阻抗以及感兴趣的端口和功能。

2.编辑公式，下图中通过公式将Z0从默认值修改为了75Ohm。

3.点击Done。

如果DC时S11=0，时域阶跃响应将稳定为零，TDRZ阶跃响应稳定为Zref。如果S11在DC处为非零，则时域阶跃响应将稳定为非零值，TDRZ将稳定为与Zref不同的值。时域脉冲响应将始终稳定为零，因为它可以被视为阶跃响应的导数。TDRZ脉冲响应将始终稳定在Zref。

下图显示了94欧姆传输线段的短非零上升时间和零上升时间之间的差异。请注意，上升时间为零的走线从正确的线路阻抗开始，而另一条走线从重整化阻抗开始。除此之外，一个轨迹是另一个轨迹的位移版本。具有有限上升时间的图从50欧姆开始的原因是时域电压和电流仍处于稳态值，因此v=Zref*i。随着脉冲的到来，TDRZ响应会从稳态行为发生变化，因为传输线会反射回激励源，其重整化阻抗与传输线的特性阻抗不同。
 

以上就是HFSS看TDR的一些操作解释，接下来是一些相关的碎碎念。

空间分辨率的公式，其中c是介质中的光速，B是信号的带宽。由于TDR通常基于从DC开始的频带，因此空间分辨率变为

其中Fmax是扫频中的最大频率。例如，如果Fmax是15GHz，介质Dk是4，那么空间分辨率就是(1.5E8 m/s)/(3E10 /s) = 5 mm.

c/（2Fmax）的空间分辨率对应于时间分辨率就是

设N为IFFT中的点数。N等于时间样本的数量，也等于频率样本数量的两倍。频率扫描中的频率样本密度对总时间T的影响如下：

因此，增加频率样本的密度会导致总时间T的增加。在实际情况下，这通常会导致TDR图中的长尾，几乎没有有用的信息。因此，TDR选项界面允许将最大绘图时间设置为较小的值。

TDR选项界面还允许选择比上述方程式（3）给出的更小的∆t。当选择较小的∆t时，可以通过“零填充”来增加Fmax（在计算出的频率扫描之外为S11添加零值）。这是否合理取决于你的判断。它在实践中导致更平滑的TDR信号。

HFSS还允许设置输入信号的上升时间。上升时间应至少为1/（2Fmax）。即使这个上升时间也有点短，因为它只等于一个时间样本的持续时间。上升时间较长的输入信号具有较小的高频含量，并将导致TDR响应中的“振铃”减少。
Hamming或Hann滤波器也会减少高频内容，并往往导致更平滑的TDR响应。使用这些过滤器，可以选择宽度。100%的宽度通常是一个不错的选择。