隨著數(shù)據(jù)率的不斷提升，高速數(shù)字設(shè)計(jì)的信號(hào)完整性問題變得愈加嚴(yán)苛

PCIe 5.0 的數(shù)據(jù)率為 32 GT/s，并定義了根聯(lián)合體 (RC) 和終端 (EP) 之間的最大插入損耗容許量。除了 RC 封裝件、EP 封裝件、連接器和通孔之外，這一數(shù)值主要取決于相應(yīng)印刷電路板 (PCB) 層上的信號(hào)跡線。因此，信號(hào)跡線的每英寸插入損耗是一個(gè)重要指標(biāo)，并需要在沒有受到任何引入線和引出線（包括 PCB 探頭和通孔）的影響下進(jìn)行測(cè)量。DeltaL 算法可以輕松消去這些影響，并通過測(cè)量不同長(zhǎng)度的測(cè)試樣板來計(jì)算 PCB 跡線的每英寸插入損耗。

圖 1：使用 DeltaL 4.0 探頭的 R&S?ZNB40 裝置

您的任務(wù)

測(cè)量特定 PCB 層上信號(hào)跡線的插入損耗時(shí)，引入線和引出線（包括 PCB 探頭和通孔）會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生不利影響，因此測(cè)量感興趣區(qū)域時(shí)需要消去這些影響。DeltaL 算法專用于通過數(shù)學(xué)方式消去這些影響，并利用不同長(zhǎng)度的信號(hào)結(jié)構(gòu)計(jì)算特定 PCB 層上信號(hào)跡線的每英寸插入損耗。DeltaL 測(cè)量工作流通過 R&S?ZNx-K231 選件完全集成到 R&S?ZNA、R&S?ZNB、R&S?ZNBT 和 R&S?ZND 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。

多方位的測(cè)試夾具表征和相應(yīng)的測(cè)試夾具去嵌將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀 (VNA) 的參考面完全移到靠近被測(cè)設(shè)備 (DUT) 的新位置。這種方法可以測(cè)量各類 DUT。DeltaL 方法與此不同，而是通過算法假定 DUT 是特定 PCB 層上的擬理想傳輸線并僅具備長(zhǎng)度和損耗特征。R&S?ZNA、R&S?ZNB、R&S?ZNBT 和 R&S?ZND 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀同樣提供多方位的測(cè)試夾具表征和去嵌工作流。相應(yīng)選件包括 R&S?ZNx-K210 (EZD)、R&S?ZNx-K220 (ISD) 和 R&S?ZNx-K230 (SFD)。

如果只需測(cè)定特定 PCB 層上的每英寸插入損耗，用戶可以借助簡(jiǎn)單而適用的 DeltaL 算法，通過三種不同的 1L、2L 或 3L 方法測(cè)量 PCB 結(jié)構(gòu)并獲得相關(guān)結(jié)果。這些方法規(guī)定了跡線長(zhǎng)度不同的所用測(cè)試樣板的數(shù)量。圖 2 顯示了使用 5" 和 2" 測(cè)試樣板的 2L 方法示例。

DeltaL 3.0 定義了探頭、探頭發(fā)射區(qū)域、間距 (1.0 mm) 和計(jì)算每英寸插入損耗的算法。這種方法最高支持 PCIe 4.0 和 20 GHz 頻率。新近擴(kuò)展的 DeltaL 4.0 方法可用于 PCIe 5.0 和 PCIe 6.0，既重新定義了探頭發(fā)射區(qū)域和間距 (0.5 mm)，還將算法的適用頻率擴(kuò)展至 40 GHz。R&S?ZNx-K231 選件包含新的 DeltaL 4.0 算法，并可用于 DeltaL 4.0 和 DeltaL 3.0 測(cè)量。

圖 2：使用兩個(gè)長(zhǎng)度不同的測(cè)試樣板的 DeltaL 方法

圖 3：PacketMicro DeltaL 4.0 探頭

羅德與施瓦茨解決方案

圖 1 顯示了整體裝置，圖 3 展示了所用 DeltaL 4.0 探頭和測(cè)試電路板的特寫，圖 4 進(jìn)一步展示了探頭發(fā)射區(qū)域的特寫。VNA 至同軸電纜末端使用自動(dòng)校準(zhǔn)單元 R&S?ZN-Z54 進(jìn)行校準(zhǔn)。

圖 4：PacketMicro DeltaL 4.0 探頭和測(cè)試電路板

DeltaL 工作流通過 R&S?ZNx-K231 選件完全集成到 R&S?ZNA、R&S?ZNB、R&S?ZNBT 和 R&S?ZND 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀。這支持 1L、2L 和 3L 方法（分別使用 1 個(gè)、2 個(gè)或 3 個(gè)長(zhǎng)度不同的測(cè)試樣板）。測(cè)量程序集成到儀器中，讓用戶不必使用外部電腦進(jìn)行后處理操作。

圖 5：R&S?ZNx-K231 中的 DeltaL 程序

圖 5 和圖 6 中的對(duì)話框展示了 DeltaL 測(cè)量設(shè)置，包括儀器的端口配置、DeltaL 方法選項(xiàng)和掃描定義。除了 S 參數(shù)之外，儀器還可以顯示 TDR 阻抗以驗(yàn)證是否正確連接 DeltaL 探頭和重新調(diào)整探頭（如必要）。

圖 6：配置 R&S?ZNx-K231 的 DeltaL 設(shè)置

流程自動(dòng)化

設(shè)置完成后，儀器可以開始 DeltaL 測(cè)量，并指導(dǎo)用戶了解 DeltaL 工作流的不同步驟。針對(duì)每種樣板長(zhǎng)度，用戶可以選擇進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，或者加載以 Touchstone 格式保存的現(xiàn)有測(cè)量結(jié)果。

圖 7：DeltaL 工作流 – 3L 測(cè)試示例

圖 7 顯示了使用 10"、5" 和 2" 測(cè)試樣板的 3L 方法示例。在該例中，DeltaL 算法消去了相應(yīng)的引入線和引出線影響，并提供三種每英寸插入損耗結(jié)果：如圖 2 所示，10" + 5"（感興趣區(qū)域 = 5"）、10" + 2"（感興趣區(qū)域 = 8"）和 5" + 2"（感興趣區(qū)域 = 3"）。3L 方法可提供大量信息，一般在材料選擇等早期階段使用。

圖 8：DeltaL 工作流 – 2L 測(cè)試示例

圖 8 顯示了使用 10" 和 5" 測(cè)試樣板的 2L 測(cè)量方法示例。在該例中，DeltaL 算法消去了相應(yīng)的引入線和引出線影響，并僅根據(jù)可用樣板提供一種每英寸插入損耗結(jié)果：10" + 5"（感興趣區(qū)域 = 5"）。2L 方法可準(zhǔn)確提供感興趣區(qū)域的每英寸插入損耗結(jié)果，建議在電路板采樣階段使用。1L 方法僅使用一種樣板，且并未消去引入線和引出線對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。這種方法適用于批量生產(chǎn)，可以通過多個(gè)電路板上的測(cè)試樣板提供有關(guān)生產(chǎn)流程趨勢(shì)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的信息。

圖 9：光滑和不光滑曲線的每英寸插入損耗

用戶獲取所有必要測(cè)試樣板的測(cè)量結(jié)果后，可以使用 DeltaL 工作流的“Run”按鈕開始相應(yīng)的 DeltaL 計(jì)算。結(jié)果將顯示在新的圖表中。DeltaL 測(cè)量設(shè)置中選擇的所有頻率均帶有標(biāo)記，顯示每英寸插入損耗的數(shù)值和相應(yīng)的不確定度。圖 9 顯示了使用 10" 和 5" 測(cè)試樣板的 2L 方法獲得的 DeltaL 結(jié)果。橘色跡線為光滑曲線，并顯示選定頻率的標(biāo)記值。藍(lán)色跡線為不光滑曲線，可用作參考和對(duì)比。

總結(jié)

R&S?ZNA、R&S?ZNB、R&S?ZNBT 和 R&S?ZND 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀提供豐富的必備功能，單機(jī)即可執(zhí)行數(shù)字高速信號(hào)結(jié)構(gòu)的信號(hào)完整性測(cè)試。R&S?ZNx-K231 選件包括 DeltaL 測(cè)量工作流，最高可支持 PCIe 5.0 和 PCIe 6.0 要求的 DeltaL 4.0 測(cè)量。DeltaL 4.0 是一種簡(jiǎn)單而適用的方法，最高支持 40 GHz 頻率，并可以計(jì)算特定 PCB 層上跡線區(qū)域的每英寸插入損耗結(jié)果。