通过时域反射法（TDR）能以很高的精度确定线路阻抗。TDR技术从20世纪70年代就开始使用了，主要用于检测地下或海底电缆中发生的故障。图1显示了基于TDR技术的阻抗测量装置的框图。TDR本身只包含一个电压阶跃发生器和带数据采集单元的宽带采样器。
图1：一个基于TDR技术的阻抗测量系统框图。
基本的测量原理是这样的：电压发生器产生一个阶跃信号，通过适配器、电缆和探针传到待测设备（DUT）。当在待测设备的整个长度上时发生相互作用时，信号将经历部分反射，并传回检测器，从而实现待测设备波形阻抗的空间测量。许多人从雷达应用中了解这种基本原理，因此也常把TDR称为电缆雷达。
阶跃信号的上升时间tr确定了空间分辨率，因此应该尽可能短（对于Sequid DTDR-65来说，tr≈ 65ps，因此空间分辨率大约为5mm）。发生器和采样器（其模拟输入带宽至少是10GHz）之间的同步对于低噪声工作（即抖动值只有几个ps）来说至关重要。最理想的是使用“真正直通的”采样器，不需要外部的信号分离器或耦合器。这种好处是显而易见的，因为宽带信号分离器通常是阻性的，会增加插损和噪声。最后，TDR仪器还要有一个数据记录单元，这个单元通常是用微处理器或FPGA实现。
高频TDR设备正常情况下并不使用实时采样技术，而是使用顺序或随机的采样技术。与频闪仪相似，这些设备凭借合理的技术可以记录快速变化的周期性信号。数据处理和可视化任务一般在PC上执行，可完全集成在高端仪器中，或通过USB或以太网连接。