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引言：當今由于電子產品對數據吞吐率要求越來越高，這使得信號傳輸速率也越來越高且往往需要多個通道同時傳輸，這給測試帶來了很大的挑戰。 當今由于電子產品對數據吞吐率要求越來越高，這使得信號傳輸速率也越來越高且往往需要多個通道同時傳輸，這給測試帶來了很大的挑戰。首先，測試系統本身的帶寬需要足夠高；其次，高帶寬通道的數量也需要足夠多，且通道之間的失序一致性也要求足夠的精確。另外，還需要具備多通道的分析能力以描述多個通道之間的串擾，噪聲，眼圖，抖動等。本文將主要分析這些挑戰以及Teledyne LeCroy（力科）有哪些解決方案來應對這樣的挑戰。 一、高速串行總線的特點及測試挑戰 近幾年來，移動通信和云計算的發展正在驅動著更高數據吞吐量的需求，為了滿足這種需求，誕生了很多新興的技術標準，如：PCIe Gen3，40/100 Gbase-R，SAS3等；這些高速串行總線具有如下特點： 1、更高的速率，如40/100 Gbase-R單通道數據速率高達28 Gbps；這要求測試系統（如示波器）具有更高的帶寬，對于一個28Gbps信號，如需要測量到3次諧波，則需要42GHz帶寬；如需要測量到5次諧波，則需要70GHz以上的帶寬。 2、多通道架構-并行化串行傳輸-傳輸密度更高，如PCIE3.0，最多可以支持32個通道，每個通道的速率達到8Gbps；當前已經成熟的100G光通信采用了四路調制信號并行傳輸的方法，每一路速率都達到28Gbps。多通道數據傳輸需要測試儀器能夠進行多通道的分析。 3、高速率、多鏈路情況下，串擾問題更加突出。 4、多鏈路間的時序匹配要求更高，如上圖2 100G光通信中的四路28Gbps信號采用了DPQPSK雙偏振正交相移鍵控，四路信號間需要有非常嚴格的時間同步，以保證精確的進行調制與解調。這要求測試儀器不僅具有多個通道，而且通道間需要保持精確的同步。 本文下一頁：如何應對這些測試挑戰(1) 二、如何應對這些測試挑戰 1、高達100GHz的高帶寬、多達80通道的模塊化示波器 Teledyne LeCroy（力科）公司的高帶寬模塊化示波器能夠實現：高帶寬、高帶寬多通道、高帶寬多通道之間的精確相位同步。該系列示波器（LabMaster 10Zi）采用了多項創新技術，如圖1所示，包括最新的8HP鍺化硅 (SiGe) 芯片組技術（實現單通道模擬帶寬36GHz）；數字通道復用技術 (DBI)專利技術，此技術突破了芯片級的帶寬限制，是力科的第7代成熟的DBI專利技術，當前能夠將示波器帶寬延伸到100GHz；通道同步專利(ChannelSyncTM )，精確的同步最多20個采集模塊，高達80 通道 @ 36 GHz，高達40 通道 @ 65 GHz，高達20 通道 @ 100 GHz。 該系列模塊化示波器不僅擁有足夠帶寬以實現28Gbps及以上高速信號的測量，而且其模塊化系統架構能夠實現多個通道的高速信號的精確同步測量。力科LabMaster10Zi的通道同步架構具備兩個非常重要的特點：1）每個采樣模塊的參考時鐘來源于主控模塊。一個專門的時鐘分布網絡ChannelSync，直接把10GHz時基時鐘分配到每個采集模塊，整個系統只有一個時基電路。ChannelSync采用了高穩相電纜，對信號的保真度高。并且由于時基時鐘頻率高、擺率大，因此受幅度噪聲的影響小。2）所有模塊的每個通道都由主模塊的觸發電路控制，即使這個觸發電路有觸發抖動，也不影響通道之間的相對時序關系。因此，多通道LabMaster本質上就是一個單臺示波器，同步精度大大優于多臺示波器通過級聯方式實現的多通道示波器系統。 圖1：高帶寬模塊化示波器系統中的專利技術 本文下一頁：如何應對這些測試挑戰(2) 2、新一代多通道同步分析的串行數據分析軟件SDAIII 多鏈路的高速串行數據不僅需要足夠高的示波器進行精確的采集，對采集到的數據還需要有能力進行分析和處理，查找可能存在的一些根源。Teledyne LeCroy的SDAIII串行數據分析軟件除了能夠實現傳統的眼圖、抖動等項目測試以外，其突出的特點是能夠同時進行4個通道+一個參考通道的高速信號分析，而且能進行噪聲和串擾分析，并集成了虛擬探測和眼圖醫生的仿真測試功能。圖2所示為SDAIII的流程圖式的界面。 圖2：SDAIII框圖 利用SDAIII可以實現三種情形的串行數據分析：（1）多條鏈路間的分析；（2）同一鏈路上不同節點的分析；（3）同一鏈路上同一節點不同情形的分析（如實際測量結果，施加預加重，使用CTLE均衡，使用DFE均衡等測量結果的對比），三種情形和測試結果如圖3所示。 圖3：SDAIII實現多種情形下的分析 本文下一頁：如何應對這些測試挑戰(3) 3、12端口信號完整性網絡分析儀SPARQ 對于高速信號，串擾的影響已經不可忽略。頻域S參數的測量是衡量串擾大小的一個很好的方法。而對于具有多個端口的串行數據鏈路，則需要多端口的網絡分析儀，傳統的VNA（矢量網絡分析儀）會非常昂貴，Teledyne LeCroy（力科）針對信號完整性領域的頻域參數測量特點，專門開發了這款S參數測量儀SPARQ（圖4），相對于傳統的VNA，具有一系列優秀的特點： （1）一鍵式操作即可快速完成S參數的測量； （2）內置OSLT 自動校準，不需要手動的連接和斷開, 也不需要昂貴的ECAL自動校準件，不必再擔心校準件丟失或者損壞； （3）可輸出完全符合仿真格式的S參數，具有passivity（無源性），reciprocity（互操作性） 以及causality等（因果性）物理特性增強功能，S參數中包含了DC 點； （4）包括頻域和時域結果顯示，不僅包含標準的單端和混合模式S參數測試結果，也提供階躍響應，脈沖響應，阻抗和阻抗系數等時域測試結果，時域結果顯示更加直觀，有利于調試測試中遇到的問題； （5）自動去嵌到DUT的測試參考平面，通過基于S參數的方法消除線纜，適配器以及夾具對測量結果的影響； （6）固有的TDR/TDT能力：TDR/TDT 的工作模式有助于快速的核查和調試測量中的問題； （7）小巧，輕便，基于PC， 且使用非常方便。 圖4：12端口SPARQ 本文下一頁：25Gbps信號經過背板后的實測 三、25Gbps信號經過背板后的實測及均衡處理 圖5所示為一個實測的25Gbps信號，從信號源輸出的眼圖很好，但是經過20inch背板后眼圖已經完全閉合，經過預加重和均衡后眼圖得到了改善，而且通過SDAIII多眼圖分析能力，我們可以非常清楚的觀察和對比預加重和均衡對閉合眼圖的改善效果。由于SDAIII集成了通道仿真、預加重、均衡等仿真功能，因此我們可以將力科的SPARQ（用于分析和測量S參數）和示波器整合到一起形成一套更加完善的信號完整性分析解決方案。 圖5：25Gbps信號實測及經過背板后和施加預加重均衡后的眼圖效果 |
