2019年11月14日 | 网络分析仪在高速数字领域的应用之三

网络分析仪在高速数字领域主要有4个方面的应用：

（1）信号完整性测量

前面的文章：

为什么用网络分析仪做信号完整性测量需要PLTS软件？

涉及的内容主要是高速背板、高速PCB、高速连接器、高速电缆的信号完整性测量，介绍使用物理层测试系统软件PLTS，可以帮助进行这些高速互连的信号完整性的精确测量。其中，主要针对的应用是高速背板的信号完整性测量。

（2）电源完整性测量

前面的文章：

电源完整性测试挑战和方法：毫欧级电源分配网络PDN的输出阻抗和传输阻抗测量

涉及的内容主要是电源分配网络PDN的测量，测试PDN的豪欧级输出阻抗和传输阻抗。

（3）高速数字电缆的一致性测量

本文主要介绍高速数字电缆的一致性测量，这些数字电缆主要是：HDMI, USB3.0，SATA, DisplayPort，PCI-Express，MHL等。主要针对的用户群是高速数字电缆的研发和生产客户。

（4）高速数字接口回波损耗和阻抗测量

下一篇文章将介绍如何用网络分析仪进行高速数字接口的回波损耗和阻抗测量，这些高速数字接口主要是：千兆Ethernet（10M/100M/1000M Base-T)，10G Ethernet（10G Base-T)，SATA, USB等。

针对高速数字电缆，如果要测试完规范要求的所有参数，或下游用户要求的参数，一般需要三台仪器：

（1）时域反射计TDR。

TDR主要用来测量差分阻抗，时间偏差Skew，延时，以及结合码型发生器做眼图/模板测试等。TDR作为示波器用时，有的电缆还要求示波器具有均衡分析功能，如果TDR示波器不能满足要求，还需要用实时示波器来做测试。

(2) 矢量网络分析仪VNA。

VNA主要用来测量损耗/插入损耗，近端和远端串扰等。

(3) 码型发生器PG。

PG主要产生数字码型激励被测电缆，结合TDR示波器，做眼图/模板测量。针对某些特殊的电缆如HDMI，对码型发生器PG的要求较严格，要求能够产生带抖动的加压眼图，响应的PG的成本也会很高。

现在这些要求都可以用一台仪器即E5071C来实现，E5071C的加强时域分析TDR选件集成了所有的应用要求。最新的加强TDR选件在以前TDR选件的基础之上，增加了高级波形分析功能：

（1）确定高速互连最佳的预加重参数和均衡参数。如图1所示，可以在E5071C-TDR界面上方便设置3阶预加重参数，Pre-Cursor, Post 1 Cursor, Post 2 Cursor，这可以满足现在已有的所有工业标准。均衡器部分可以选择现在大多数标准用的CTLE均衡器，根据规范输入参数；或者直接调用均衡参数文件。

图1. E5071C-TDR的预加重和均衡分析功能

（2）增加抖动注入功能，仿真真实的高速数字信号。可以注入随机抖动RJ和周期性抖动PJ，可以灵活的调整参数，满足产生带抖动的信号的要求。如图2所示。

图2. E5071C-TDR的抖动注入能力

（3）有源器件实际工作时的Hot TDR参数测量。所谓Hot TDR指的是被测器件实际工作时TDR测量。被测件器件实际工作时，特别是发送端，会有工作信号输出，这时用传统的时域反射计TDR是没办法正确测试TDR参数的。而用E5071C-TDR虽然可以测试TDR，但是曲线上会有毛刺出现，这些毛刺是被测件发射的信号，需要把这些毛刺滤掉，方得到真正的Hot TDR测试结果。E5071C-TDR支持Hot TDR测试功能，可以把马刺滤除掉，得出真正的结果。

图3. E5071C-TDR的Hot TDR测试功能

下面再回到电缆测试上，以前用码型发生器PG结合TDR示波器或实时示波器可测试眼图/模板，而现在同E5071C即可完成，这样成本大大节省了，图4是HDMI电缆的眼图测量对比。

图4. HDMI电缆眼图测量的传统方案和E5071C-TDR方案

测试结果差别是否一致是我们所关心的问题，图5是测试结果的比较。从图中可见，测试结果的一致性是相当好的。

图5. 传统方法测试HDMI电缆眼图和E5071C-TDR选件结果的比较

除了眼图/模板测试，也有完整的MOI（Method Of Implementation)，指导如何使用E5071C进行USB3.0，HDMI, SATA, DisplayPort电缆的性能参数测量。

（1）USB3.0电缆性能参数测量。

      测量参数：

• Mated Connector Impedance measurements

• Raw Cable Impedance measurements

• Intra-Pair Skew measurements

• D+/D- Pair Intra-Pair Skew measurements

• D+/D- Pair Propagation Delay measurements

• Differential Near End Crosstalk measurements

• Differential Crosstalk Between D+/D- and Super Speed measurements

• Insertion Loss measurements

• Differential-to-Common-Mode Conversion measurements

• D+/D- Pair Attenuation measurements

     E5071C-TDR测量结果：

图6. 用E5071C测试USB3.0电缆性能参数的测量结果

（2）HDMI, SATA, DisplayPort电缆性能参数测量。

这些测量与USB3.0类似，在此不列举。

可从下面连接下载详细的MOI文档。http://www.home.agilent.com/agilent/editorial.jspx?cc=US&lc=eng&ckey=2022953&nid=-536902682.914327.02&id=2022953&cmpid=zzfindena-tdr_compliance

参考资料：
     1. E5071C ENA Option TDR Enhanced Time Domain Analysis Technical Overview. Agilent Technologies. 2011.
     2. Signal Integrity Solutions from CTD: PLTS and ENA Option TDR. Agilent Technologies. 2011.
     3. Agilent MOI for USB 3.0 Connectors & Cable Assemblies Compliance Tests. Agilent Technologies. 2010.