分析高速數據通信接口是一項重要任務，可確保信號完整性。這種分析的一個主要挑戰在于連接物理接口和示波器，因為大部分數據通信接口不提供適用于射頻的測試接頭。這需要使用測試夾具連接高速數據通信中頻接口和示波器的射頻連接器，但這會影響信號完整性測量。帶有高級抖動選件的RTP和最新RTO6示波器可以分析和分離抖動影響。此外，該選件自身還可以評估測試夾具和跡線的影響，有助于用戶充分了解測試裝置的影響。

您的任務

您必須測量PCIe、USB、SATA或HDMI?等高速數據通信接口的特性。信號完整性是此特性測量的重要部分，困難之處在于將被測設備正確連接至測試與測量設備。這些設備可能是示波器、頻譜分析儀或矢量網絡分析儀。

通常，這些接口專用于消費類產品，所用的商用連接器不同于SMA連接器且成本低、射頻特性不明確。需要使用測試夾具連接接口和測試與測量設備，但是這些測試夾具會給測量帶來不容忽視的影響。去嵌技術是可行之選，但測量夾具的特性極具挑戰性。

羅德與施瓦茨解決方案

RTP和最新RTO6示波器能夠深入分析信號完整性。抖動分析能夠細分關鍵參數。除了誤碼率（BER）以外，可以通過時域軌跡、頻域頻譜和統計直方圖查看所有參數。

此外，RTP-K133/RTO-K133高級抖動選件具有兩個新功能，將分析擴展到了常見的抖動參數之外：

? 合成眼圖：讓用戶探索特定抖動參數對數據眼圖的影響

? 傳輸通道階躍響應的固有測量：包括被測設備、測試夾具和電纜的數據相關特性

本應用說明描述了分析在誤碼率測試（ BERT ）中通過擴頻時鐘（SSC ）和無抖動添加生成的差分信號

（ 8. 125 Gbps，PRBS31）。信號在PCIe Gen4 ISI電路板 (PCIe-VAR-ISI）上通過長跡線傳播。電路板引起的碼間干擾（ISI）是造成抖動的主要因素。如本說明結尾所示， 這種特殊裝置能夠利用矢量網絡分析儀（VNA）驗證階躍響應。

以相同的方式分析抖動至關重要，接收機將接收數據并為其計時。因此，示波器會捕獲差分發射數據，并利用硬件時鐘數據恢復（CDR）觸發數據信號（參見圖1）。注意，RTP高性能示波器具有高達122 000波形/秒的一流波形捕獲率。

圖1：具有較大ISI的PRBS31的差分眼圖。

在分析之前，應根據周期性抖動分析需要的最小頻率分辨率 設置合適的采集時間。為了實現低至40 kHz的分辨率（在開 關電源（SMPS）范圍內）和40 Gsample/s的采樣率，記錄長度設置為2 Msample（= 2 ×（采樣率）/（SMPS開關頻 率）），因此采集時間為50??μs。抖動分解算法將差分通道作為不歸零（NRZ）信號進行 分析。必要的CDR配置為含帶寬為16 MHz的二階鎖相環 （PLL）。圖2中的表格顯示了抖動分解結果，并以直方圖的形式顯示 統計數據（TJ、RJ、PJ、DDJ1)）。與預期結果一樣，主要 以DDJ為主。BER 浴盆曲線說明BER測量值和計算值吻合良好。這種分解算法的新穎之處在于圖2中部所示的估計階躍響應。階躍響應是施加到通道傳遞函數的理想階躍引起的結果。此估計將未經校準的測試夾具納入考量。

用戶可以配置估計過程中的階躍響應時長；在本例中，此時長設為75 UI。階躍響應時長的設置遵循三個原則：

? 配置的階躍響應時長越長，計算時間越長。

? 階躍響應時長應大于通道內存。時長較長，有利于詳細分析階躍響應。

? 眼圖的運行時長應大于階躍響應時長。

用戶可以使用光標和自動測量等熟悉的工具來分析階躍響 應。本例中使用光標測量上升時間。通過測量上升時間tr， 用戶可以根據有效用于單級低通濾波器的 fB = 0.35???tr 公式 估計通道帶寬fB。因此，可以在頻域中進行更加詳細的分析。傳遞函數的超調、下垂和振鈴等現象在頻域中同樣可見。

圖2：TJ和RJ頻譜結果，包括列明周期性成分、TJ/RJ/PJ/DDJ直方圖以及浴盆測量值和計算值的列表。

除了直方圖和估計的階躍響應外，圖3還以幅度（參見標記M1）和相位（參見標記M2）的形式顯示了頻域中階躍響應的相關傳遞函數。為了根據階躍響應計算頻域中的傳遞函數，數學菜單提供了一組函數 [1]：

? Step2FreqRespNormMag(,)

? Step2FreqRespNormPhi(,,

)

圖3：被測設備和測試夾具的階躍響應以及幅度和相位轉換。

與預期結果一樣，幅度顯示出頻率相關衰減，原因主要在于介電損耗。趨膚效應非常小。相位顯示出跡線分散。由于通道帶寬有限，因此兩條跡線中超出16 GHz的數值均為噪聲。8.125 GHz處出現因數據率引起的偽影。

此測量與VNA測量進行了比較。PCIe Gen4 ISI電路板產生ISI，因此在頻域中測量相關跡線（差分），并比較傳遞函數和散射參數差分/差分（S21 DD）（參見圖 4）。

兩種測量均在0 Hz至16 GHz范圍內顯示出吻合良好。幅度偏差小于1 dB，相位偏差不足5°。

圖4：比較VNA測得的S21 和示波器的傳遞函數估計值。

摘要

RTP和最新RTO6示波器分析數字高速信號的信號完整性。示波器精確測量TJ、RJ、PJ和DDJ等常見的抖動成分。示波器自身還可以分析引起DDJ的傳遞函數。由于操作不便，因此針對傳輸路徑的各個部分單獨進行特性測量頗具挑戰性，且信號驅動器的輸出阻抗在頻率范圍內通常未知。因此，固有的傳遞函數測量是了解DDJ根源的關鍵要素。

參考

[1] A.M.Nicolson，“在時域測量中形成階躍響應的快速傅里葉變換”(Forming the fast Fourier transform of a step response in time-domain metrology)，《電子快報》， 第9卷，第14期，第317頁，1973年。