应对高速数据传输的信号完整性难题：鼎阳科技多端口线缆-线束测试方案
下一代计算机和通信系统将处理每秒几千兆位的数据速率。许多系统将采用超过千兆赫时钟频率的处理器和SERDES芯片组。
随着交换机、路由器、服务器刀片和存储区域网络设备向800Gbps、1.6Tbps数据速率发展，新的令人困扰的输入/输出问题也随之出现，为这些系统选择芯片到芯片、芯片到模块和背板技术的数字设计工程师发现了以前从未遇到过的信号完整性挑战。
传统的并行总线拓扑已经耗尽了带宽。随着并行总线变得越来越宽，PCB板上布线的复杂性和成本急剧增加，数据和时钟线之间不断增大的偏差在并行总线中越来越难以解决。
解决方案是快速串行通道。较新的串行总线结构已迅速取代了高速数字系统的并行总线结构，工程师们一直在转向使用多种具有嵌入式时钟的千兆位串行互连协议，以实现简单布线和每个通道更多带宽的目标。
挑战
新的串行总线需要提高其数据速率。随着数据速率通过串行互连增加，数据从逻辑电平0转换到1的上升时间变得更短。这种较短的上升时间会在阻抗不连续处产生更大的反射，并降低通道末端的眼图。因此，物理层组件（如印刷电路板走线、连接器、电缆和IC封装）不再被忽略。
为了保持整个通道的信号完整性，工程师们正在放弃单端电路，转而使用差分电路。差分电路提供良好的共模抑制比（CMRR），并有助于屏蔽相邻的PCB 走线免受串扰。设计合理的差分传输线将最大限度地减少模式转换的不良影响，并提高最大数据速率吞吐量。但是差分信号之间的测试是不太直观的。
差分传输线与高速数据的微波效应相结合，使得数字设计工程师需要新的设计和验证工具。通过测量和测量后分析了解信号传播的基本特性对于当今尖端的电信和计算机系统而言必不可少。传统的时域反射计（TDR）仍然是一种非常有用的工具，但很多时候需要矢量网络分析仪（VNA）来全面表征物理层组件。工程师们迫切需要一种测试和测量系统，以便能够简单地表征高速数字互连中出现的复杂微波行为。
许多高速协议已采用SDD21参数（输入差分插入损耗）作为确保通道合规性的必需测量。此参数表示差分信号在通过高速串行通道传播时的频率响应。
解决方案
鼎阳科技矢量网络分析仪SNA5000/6000系列配备开关矩阵SSM5000A系列开关矩阵，可以实现最多24端口的扩展。
配合TDR选件或TDA选件，能实现多端口线束、高速PCB时域反射、特性阻抗、混合模S参数等多种参数的高速、精确测量。
图1 鼎阳矢量网络分析仪SNA6000系列配备开关矩阵SSM5000A开关矩阵实现24端口扩展
SSM5000A系列开关矩阵可以通过USB线缆和网络分析仪SNA5000/6000连接，实现“内生”的端口扩展，即在SNA5000/6000的主界面上能直接调出开关矩阵的端口，例如直接测试S24,23（端口23到24的传输）。并且可以使用鼎阳4端口电子校准件快速校准（图2）。
图2 多端口电子校准件的校准向导
SSM5000A可以把任意两个下级端口和网分的端口连接，即可实现任意Sxx、Sxy参数的测量。
鼎阳SNA5000/6000矢量网络分析仪提供TDR和TDA两种时域测试选件，TDR增强型时域反射测量采用向导式操作，快速实现传输线特性阻抗测量（图3），内嵌方便的Deskew功能，快速消除夹具、探头等影响。
在TDT（时域传输测试）模式下，可以生成“理想”高速数字信号经过网络之后的眼图（图3），并可以支持数据的预加重、均衡和抖动注入。TDR适合研发和生成测试。
图3 使用鼎阳矢量网络分析仪SNA6000/6000的TDR选件方便的测试传输线特性阻抗
图4 TDT模式下的眼图测试
TDA是更精简高效（价格也略低）的时域测试，能实现特性阻抗等测试，可以同时显示时域和频域测试结果，但是不能生成眼图。而TDA选件目前能完整的支持SSM5000A系列开关矩阵，实现多端口的线缆、线束、PCB板测试。适合于生产线的大批量测试。
图5 TDA模式下的特性阻抗测试
小结
面对高速数据传输的挑战，工程师们不断探索新的技术路径，如差分电路与千兆位串行互连，以克服传统并行总线的局限。借助鼎阳科技矢量网络分析仪SNA5000/SNA6000系列配备开关矩阵SSM5000A系列开关矩阵进行测量及校准，搭配时域测试选件，即可应对复杂的测试需求，以确保高速数字互连的性能与可靠性。
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