通信网络中出现的100千兆以太网和400千兆以太网需求对互联网基础设施提出了越来越高的要求。研发实验室正在采用新的设计、验证和故障排除方法来优化高速数字通道。开云体育官网登录平台网址本文讨论了应用于物理层测试和测量技术的串行链路设计和分析的新概念。新颖的测试夹具和信号完整性软件工具将以设计案例研究的形式在现实世界的应用中进行讨论。
介绍
今天的互联网以十年前难以想象的方式影响着许多人的生活。每个人口袋里的移动设备都将带宽需求推向了不断增长的水平，挑战着世界上最优秀的工程人才。现代互联网基础设施已经发展到通过使用更大的管道和新颖的调制方案来利用所有可以想到的效率方法来支持系统组件之间更快的数据传输。
信号完整性工程师的基本目标始终不变:设计最原始的物理层，使信道内的损耗最小化，并使接收机的信噪比最大化。这可以通过使用复杂的预强调和均衡技术以多种方式实现，但挑战似乎总是归结为优化发射机和接收机之间的原始纯信道。本文讨论了一些围绕物理层测量和模拟的新概念，这些物理层可以使用散射参数的基本构建块打开通道末端的眼图。
用s参数描述现代串行链路系统
在描述任何互连(如背板、印刷电路板或电缆)物理层中的原型通道时，有传统的方法来查看表明发射通道质量的性能数据。虽然有传统的分析方法来判断信号完整性质量，包括阶跃响应、散射参数和眼图，但还有许多其他工具可以利用，包括通道模拟和复杂的测量，产生更准确地评估实际性能的新优点。
用于这种无源互连测量的最流行的刺激-响应类型测试设备是时域反射计(TDR)或矢量网络分析仪(VNA)。一旦从任何一种仪器收集到物理层信息，就可以将数据导入专业软件工具，进一步分析多个领域，包括时间、频率、反射、传输、单端和差分。这些方法在今天的大多数信号完整性实验室中是众所周知的，进行这些测量的测试仪器如图1所示。
在互连分析中存在一些新的和有趣的选择。这些趋势方法包括单脉冲响应、通道操作裕度(COM)、4级脉冲幅度调制(PAM4)和多端口模式转换分析。如今，电气工程师的日常工作包括通过获得新的见解来探索新的和新颖的方法来解决问题。很多时候，这种新的见解来自于以与正常情况略有不同的方式可视化数据。使用具有信号完整性问题解决经验的行业专家所熟知的各种工具，可以加快从洞察到高速数字设计解决方案的链接。在许多情况下，单个应用程序可以归为已经解决的一般类型的问题。
图1所示。典型的高速数字互连应用需要专门的刺激-响应测试设备，如时域反射计(TDR)或矢量网络分析仪(VNA)。
s -参数的处理和输入
传统的微波应用包括窄带调制系统，没有时域要求，如眼图。现代串行链路表征对测量s参数的要求和测试夹具的质量提出了难以置信的要求。
例如，使用支持电子NIST可溯源校准的现代VNA进行干净的同轴测量并不困难。然而，通常情况下，测试夹具需要插入仪器的同轴接口和平面传输系统之间，如微带或带状线。发射到测试飞行器上是困难的，这对良好的信号完整性是一个重大挑战。因此，被测设备(DUT)的测量s参数的质量可能有很大差异，因此IEEE标准PG370 TG1、2和3目前正在开发中，以协助检查和验证s参数的质量。
图2所示。标准s参数测量受到带宽的限制，带宽有开始频率、停止频率和步长(delta f)。
s参数的历史甚至开始于黑川的重要论文“功率波和散射矩阵”[1]发表之前。毫无疑问，黑川对归一化功率波和散射参数物理意义的理论讨论有助于推进对微波工程的理解。
然而，网络分析仪和用于测量和存储s参数的试金石格式的引入也促进了s参数的传播。如今，s参数不仅是微波界普遍使用的行为模型;开云体育双赢彩票它也是描述任何互连的标准格式。
尽管s参数在微波工业中理论完备，但在信号完整性应用中，如带宽有限(如图2所示)，确实有其实际局限性。由于信号完整性工程师同时关注频率和时域，仅拥有互连的频率行为模型是不够的。在下面，我们将展示s参数的有限带宽如何影响互连的时域模型的质量。
图3。因果系统的krmers - kronig关系。
首先，带限s参数可能会违反因果系统的要求。由于因果系统满足krmers - kronig (K-K)关系[2]，因此系统具有因果关系的严格条件。资格是:
- 频率响应的实分量和虚分量(例如s参数矩阵项)通过希尔伯特变换相互依赖和相关。
- K-K积分关系，如图3所示，在所有频率上都要满足。
在严格的要求下，因果系统的截断s参数测量通常违背K-K关系，导致非因果响应[3]。
除了因果违例外，被动元素的s参数也存在被动约束。具体来说，被动式系统不产生能量;每个频率s参数的无源性定义规定散射矩阵的所有奇异值都是酉有界[4]。在实践中，任何被动校正方法都需要相当的注意。如图3所示，频域s参数的操作可能违反因果关系。
除了因果性和被动性外，对于千兆比特的数字应用，另一个需要考虑的问题是测量s参数数据的带宽。结果表明，为了充分预测接收机的响应，互连的s参数模型的带宽需要至少是驱动器20-80上升时间[5]的逆的60%。
一旦我们对s参数的质量有了信心，频域s参数模型就需要经过变换算法来获得时域接收数据模式。由于系统的脉冲响应完全表征了系统，首先将频域s参数转换为脉冲响应，然后使用时域卷积[3]计算输出波形，从而方便了接收模式的生成。一旦验证了s参数数据的无源性和因果性，就有许多方法将因果的、被动的s参数转换到时域;一个明显的方法是离散傅里叶反变换。
虽然离散傅里叶反变换提供了一种从频域s参数数据到时域脉冲响应的有效转换方法，但反变换的有限频率极限在吉布斯波纹等时域波形中引入了非因果性。虽然可以应用滤波器来平滑频率成分的突然截断并减少波纹[6]，但所应用的滤波器本身通常是非因果的。
在时域卷积分析中，从带限s参数产生因果被动脉冲响应并不是一项简单的任务。因此，在计算接收到的时域波形时，需要注意算法并考虑被检查系统的物理性。然而，给定一个精确表征互连的因果和被动脉冲响应，可以通过执行脉冲响应与发射信号的时域卷积来计算接收信号。
为了更多地了解被测的互连，传输了一种特殊的信号模式。伪随机二进制序列(Pseudo-Random Binary Sequence, PRBS)是一种二进制序列，虽然由确定性算法生成，但显示出与真随机序列类似的统计行为。使用PRBS，可以在给定的模式长度下测试信号级别的所有可能的转换。
以PRBS模式为发射信号，利用互连端的脉冲响应，离散卷积过程产生接收模式。如图4所示，离散卷积过程包括在每个时间步长t对脉冲响应进行时间镜像，将镜像的脉冲响应h(-t)与发射信号x(t)相乘并求和。离散卷积的结果y(t)就是接收机接收到的信号。
图4。脉冲响应与PRBS卷积产生接收到的波形。
自然地，接收器接收到的信号与发送的信号的持续时间是相同的。如果不对接收到的信号做进一步的处理，要检查传输的信号是如何被互连降低的，就必须并排比较两种冗长的波形。虽然并置方法是有效的，但并没有提供很多见解。
检查任何互连度量的标准方法是眼图。要构造一个眼睛图，需要获取接收到的信号，以特定的时间间隔切片模式，并覆盖切片模式，参见图5。由于眼图是接收信号的导数，因此眼图和接收信号之间没有新的信息。然而，眼图让我们有一个简洁的方式来查看在一个图片的互连质量。
一旦创建了眼睛图，我们就可以查看它的模式并确定质量。图6中显示了三个眼型示例。最左边的图显示了一只睁开的眼睛。睁开的眼睛告诉我们，在通过互连后，仍然可以区分两个不同的信号电平，允许高压(0.8- 1v)的解释为数字电压，低压(0-0.2 V)的解释为零。
图5所示。非归零(NRZ)眼图的构造。
然而，如果互连使信号降低了一点，那么干净的眼睛就会恶化到图6中间所示的状态，接收器几乎无法区分这两个电平。在最坏的情况下，当眼睛完全闭上时，接收器再也无法区分高低。我们稍后会了解到，闭上眼睛并不是故事的结束;当眼睛闭上时，通常可以使用适当的平衡技术来打开眼睛。
图6所示。左:睁着眼睛的图案。中间:眼睛很少张开。右图:闭着眼睛的模式，无法区分数字1和数字0。
单比特响应的概念
虽然眼图是互连的最标准度量，但图本身可能是压倒性的，因为它是PRBS模式的整体表示。为了降低眼图的复杂程度，可以减少模式中的比特数。随着比特数的减少，模式的随机性也会减少。当PRBS模式只到达一个比特时，一种分析互连的新技术就诞生了:一眨眼，为单比特响应，如图7所示。
因为单个位不再具有随机性，单个位响应不能测试所有可能的数据转换;它表示的是连接对单个比特的影响。给定时域单比特，也可以对时域单比特进行变换，检查单比特的频谱来验证频率相关的损耗。
尽管没有随机性，但由于单比特响应是PRBS的特殊情况，人们仍然可以在不执行眼图分析的情况下推断出眼睛模式的样子。一般来说，单比特反应越摊开，眼睛闭得越紧。
图7所示。上:卷积中要与脉冲响应进行卷积的单比特模式。左下:有损耗信道(粉红色)和无损耗信道(黑色)的单比特响应。右下:有损信道后的单比特频谱(粉红色)和无损信道后的单比特频谱(黑色)。
回想一下，当眼睛闭上时，平衡技术可以用来打开眼睛。均衡抵消了实际互连的低通特性。随着比特率的增加，下拉奈奎斯特频率增加，频率依赖性损耗也随着频率的增加而增加。为了补偿在更高频率下的额外损耗，需要在发射机或接收机上应用高通特性的均衡。
有三种主要的均衡技术:连续时间线性均衡(CTLE)、前馈均衡(FFE)和决策反馈均衡(DFE)。CTLE是显示高通响应的模拟滤波器，而FFE在数字领域实现了相同的高通补偿。CTLE和FFE都是线性技术，而DFE是非线性均衡技术，只应用于时域。
通常，当使用平衡技术时，人们只能看到眼睛睁开的增加，而不能看到眼睛是如何睁开的。单比特响应的最大好处之一是能够在时域内演示均衡技术的工作。有了单比特响应，工程师就有了一个额外的工具来理解均衡器如何最小化比特的分布，如图8所示。
图8所示。单比特响应分析显示了均衡器技术如何最小化比特在时域的扩散
进入测量领域
随着时域和频域分析的结合变得越来越重要，对多个测试系统的需求变得难以管理。一个单一的测试系统可以完全表征差分高速数字设备，同时将分析的领域和格式留给设计者，这是一个非常强大的工具。图9显示了流行的高速数字标准USB 3.0的典型多域测试模板。所有这些信息都是由VNA在频域收集数据挖掘的目的。测量后处理已经完成，以显示各种参数，这些参数是符合本标准的关键。例如，差分阻抗、近端串扰、差分插入损耗、远端串扰、NRZ眼图和PAM4眼图，等等。
拍摄关键参数的快照，并在一个显示器上可视化所有相关数据，可以产生有趣的见解。例如，传统USB通道和位于同一根电缆内的超高速USB通道之间的串扰可以显示为频率的函数。开云体育官网登录平台网址此外，PAM4眼图可以显示，以表明DUT适用于100G以太网或400G以太网应用程序。
图9所示。一个典型的多域测试模板，用于流行的高速数字标准USB 3.0，由矢量网络分析仪测量，并由物理层测试系统软件进行后期处理
眼图是当今大多数信号完整性工程师所熟悉的数字测量，可以有各种格式。最流行的高速电路格式是不归零(NRZ)和4级脉冲振幅调制(PAM4)。这些NRZ和PAM4眼睛的例子如图10所示。还有另一种称为归零(RZ)的格式，它在光纤中传播的光信号中很流行，但我们在这里不讨论这种格式。
为了演示均衡是如何影响眼睛张开的，图10显示了使用CTLE方法均衡前后的NRZ和PAM4眼睛图，如图11所示的公式所示。CTLE均衡器由缩放因子、零频率、极1频率和极2频率定义。通常情况下，CTLE滤波器与有源增益级以及调谐退化电阻和电容一起实现。这些退化电阻和电容器用于调整零和极频率，以调整低频和高频之间的峰值比。
从信号完整性的角度来看，拥有一个快速的模拟器是非常有用的，它可以轻松地设置运行各种均衡器类型，不仅包括CTLE，还包括前馈均衡器(FFE)，决策反馈均衡器(DFE)，甚至MATLAB自定义脚本均衡器。
图10所示。顶部为NRZ眼图，底部为PAM4眼图。
图11所示。用连续时间线性均衡器传递函数均衡眼图的公式。
虽然平衡总是可以应用于试图打开一个闭着的眼睛，以尽量减少在平衡上花费的能量，最好有一个开放的眼睛在接收器。因此，优化背板电气环境以避免接收器闭眼是任何串行-反串行(SERDES)芯片组的必要条件。这些芯片组在一系列信道长度和串扰攻击下工作。
背板是一种非常复杂的物理层结构，通常包括广泛的信号完整性损伤。这包括几个问题:由于电介质和金属异常造成的损耗，由于过孔场和连接器引起的共振问题，板级电介质材料均匀性问题，如织和电力输送网络，以及由于过孔、连接器、爆发和信号路径过渡引起的反射。
为了排除和解决这些问题，设计和制造了测试夹具。大多数测试夹具只是将自定义接口连接到VNA的同轴测试端口的一种简单方法。但是，有一些新的测试夹具类可以以不同的方式使用。这些新的测试装置可以以非常精确的控制方式注入已知异常，就像实验设计一样。这使得工程师可以用精确的边界定义故障机制的包络。关于这种方法的更多细节，可以参考DesignCon 2017教程。
这些测试装置提供了精确的信号完整性损伤，可以以系统的方式添加这些损伤，以开发误码率(BER)的裕度分析，以及在802.3bj和OIF CEI 25G LR等常见规范上对信道问题的完整解析。这些规范提供了插入损耗、插入损耗偏差、返回损耗、串扰和信道操作裕度(COM)的掩码。
图12所示的测试平台(左边为XTALK-32，右边为ISI-32)在病理顺应性空间以及适合参数分析的空间之外的SERDES的表征操作中都很重要。仅损耗平台ISI-32提供了精确的符号间干扰和低返回损耗。回流损失影响了所有测试夹具的性能。ISI平台与一个串扰攻击平台XTALK-32一起使用，以产生干净的串扰攻击，而没有反射或共振的信号完整性惩罚。
图12所示。一种新型的测试夹具可用于实验设计(由Wild River Technology提供)。
单比特响应设计案例研究
作为设计案例研究，我们将研究三种不同长度(4.5英寸、10英寸和13英寸)的互连，并检查S21中的衰减水平与每秒32千兆比特的单比特响应签名之间的关系。使用典型传输线的S21近似，在奈奎斯特频率16ghz下，每英寸每GHz -0.1 dB，每个长度的预期S21约为-7 dB， -16 dB和-20 dB，这与图13所示的测量结果一致。
图13所示。三种不同长度的S21曲线:4.5英寸、10英寸和13英寸。每个长度在Nyquist频率下的S21测量结果与预期一致。
将测量到的s参数作为互连的行为模型，我们可以进行时域仿真，通过互连发送单个比特，并查看单个比特响应的结果。为此，我们应用了一种鲁棒时域变换算法，从给定的测量s参数[8]生成互连的因果和被动脉冲响应。然后，脉冲响应与发射机上1v的单比特之间的卷积提供了测量数据的结果单比特响应。
在产生的单比特响应中，我们预计在奈奎斯特频率上损失越大，单比特的扩散越严重，如图14顶部所示。此外，图14表明衰减对单个比特有两个主要影响。首先，它降低了传输位的最大振幅，即原来的1v位已经降低到0.8 V以下。其次，人们可以看到，与无损情况(黑色虚线)相比，频率依赖的损耗线扩展到位的开始和结束。
从振幅和单个比特的扩散，我们可以推断4.5英寸的结构可能仍然有一个睁开的眼睛，而10英寸和13英寸的结构的眼睛很小甚至没有睁开。事实上，我们通过观察单比特响应得出的预测与图14底部所示的眼图一致。从单比特响应和眼图之间的一致结果中，我们可以看到，尽管习惯上使用眼图来查看互连，但单比特响应可以快速了解互连的行为。
图14所示。三种不同长度的互连的单比特响应及其相应的眼图。
用12端口分析解决串扰问题
串扰是通信系统中遇到的最基本的问题之一。无论是近端串扰还是远端串扰，相邻微分对之间不必要的电磁场耦合都会对整体性能造成很大的破坏。因此，高速数字设计人员必须彻底地描述这些通道。开云体育官网登录平台网址这项任务需要具有高动态范围的测试设备来测量极低电平信号，因此通常使用VNA来实现这一目的。
如图15所示，可以用VNA以各种方式来测量三个差分对以解决潜在的串扰问题。为了分析所有可能的近端和远端串扰组合，12端口VNA将使这项任务变得简单，无需费力的设置或校准。但是，通过手动切换电缆连接的多个步骤，可以使用4端口VNA收集相同的12端口数据。
使用4端口VNA获取12端口Touchstone文件需要15个单独的测量。为了跟踪所有数据和相应的端口，实现了一种称为“轮询”的方法。这是一个软件工具，为用户提供了移动每根测试电缆的逐步指示，然后自动正确地填充12 × 12 s参数矩阵。这通常是一个详尽的练习，但自动化是一个有效的工具，将节省12端口VNA的费用。唯一需要注意的是，未端DUT端子必须端接精密同轴50欧姆负载，如图15所示。
15。当使用12端口轮询测量技术时，在串扰测试期间终止所有未测量的DUT端口是很重要的
因为12端口s参数测量产生一个更大的12 × 12矩阵，包含144个s参数，为了理解12端口s参数，我们必须首先理解标准4端口s参数测量的基本象限，它表示两个输入端口和两个输出端口的差分通道。
图16左上方的第一象限被定义为描述被测装置的差分刺激和差分响应特性的四个参数。这是大多数高速差动互连的实际操作模式，因此它通常是首先分析的最有用的象限。
第一象限包括输入差分返回损失(SDD11)、正向差分插入损失(SDD21)、输出差分返回损失(SDD22)和反向差分插入损失(SDD12)。注意参数符号SXYab的格式，其中S代表散射参数或S- parameter, X是响应类型(差分或通用)，Y是刺激类型(差分或通用)，a是输出端口，b是输入端口。这是频域散射参数的典型命名法。表示时域参数的4 × 4矩阵的矩阵有类似的表示法，只是将“S”替换为“T”(即TDD11)。
第四象限在图16的右下角，描述了通过被测设备传播的公共信号的性能特征。如果互连设计成最小的不对称，只传输差分信号，那么第四象限数据就不太重要。然而，如果由于设计缺陷而存在任何模式转换，那么第四象限描述了普通信号的行为。
第二和第三象限位于图16的右上和左下。这些也被称为混合模象限。这是因为它们完全表征了在被测器件中发生的任何模式转换，无论是共模到差分转换(EMI敏感性)还是差分到共模转换(EMI辐射)。在尝试优化千兆数据吞吐量的互连设计时，了解模式转换的大小和位置非常有帮助。
图16所示。混合模态s参数矩阵及其各象限的含义。
现在我们已经对微分s参数和多端口串扰有了基本的了解，让我们转向测量4端口以上的测量系统。多端口VNA测量系统建立在多功能PXI底盘上。PXI (PCI eXtensions for Instrumentation)是一个基于pc的测量和自动化系统平台，它将PCI电气总线功能与Compact PCI的坚固、模块化、欧洲卡包装相结合，并具有额外的专用同步总线和关键软件功能。
当完全安装PCI卡时，如图17所示的多端口VNA系统可以容纳总共32个单独的VNA测试端口，允许多达8个差分通道，同时通过单个电子校准实现最高26.5 GHz的完全表征。开云体育官网登录平台网址这种模块化的测试系统能够准确快速地测量大量的s参数数据。根据中频带宽设置，一个典型的32通道测量可以在10-15秒内完成并传输到本地PC。
使用32端口s参数文件，现在可以对近端和远端端口的任何组合进行串扰分析。如图17所示，连接到32端口VNA的XTALK-32测试平台由许多测试结构组成，包括3个间距不同的共平面耦合微带对，以提供不同级别的串扰攻击。
共面受害者对调谐干净的100欧姆微分阻抗。在接收端的串扰能量之外，没有与信号完整性问题相关的损失惩罚。这个奇异的串扰测试参数在实验设计中被隔离，因此可以创建一个病理通道来排除可能的串扰问题。病理检测方法在前人著作[5]中有论述。
图17。一个32端口VNA测试系统正在测试XTALK-32测试平台(由Wild River Technology提供)
虽然微分通道可以用4端口s参数矩阵完全描述，但微分通道与相邻通道之间的相互作用没有信息。通过将端口号扩展到12，可以包括两个相邻差分通道之间的相互作用和串扰性能。开云体育官网登录平台网址三个相邻差分通道的完整描述可以用12个单端端口来描述。开云体育官网登录平台网址
使用常规的端口分配，一侧为奇数端口，另一侧为偶数端口，共面结构可以被标记为如图18所示。为了关注互连的混合模式行为，我们可以使用差分端口分配来帮助描述差分信号、公共信号和通道之间的相互作用，而不是单端s参数。
关于这三个差分通道性能的所有关键信息都包含在12 × 12的矩阵元素中。开云体育官网登录平台网址然而，对于单个差分对，有一些用于眼图和数字系统分析的有用参数:
- SDD21 -正向差速传动
- SDD11 -差动端口1的差动返回损失
- SDD22 -与SDD11相同，但考虑差分端口2
- SCD21-模式转换:该参数表示有多少差分信号转换为普通信号。
图18所示。在这个实验室测量设置中，绿色是差分通道的端口定义，红色是单端端口。开云体育官网登录平台网址
就像互联网本身一样，有太多的信息来吸收所有感兴趣的东西。然而，通过使用某些数据挖掘技术来优先分析哪些数据，可以简化测试和测量过程。
了解物理层的第一步是覆盖所有对称数据通道的阻抗剖面波形。开云体育官网登录平台网址这将产生如图19左上角所示的一系列曲线。这立即显示阻抗剖面作为整个通道距离的函数。任何电感式倾斜或电容式倾斜都很容易显示为异常值。这个数据可视化显示了时域的直观性质。
下一步是覆盖所有差分返回损失通道，再次寻找异常值。开云体育官网登录平台网址然后可以分析相邻差分通道(SDD31)的近端串扰和间隔最宽的差分对(SDD53)的近端串扰。开云体育官网登录平台网址可以看到，当受害者和攻击者对间隔更远时，串扰的低频幅度极大地减小。这是因为相邻线之间的耦合变化为1除以距离的平方，因此作为距离的函数迅速下降。
最后，远端串扰可以在频域以类似的方式可视化。该FEXT还将显示如图19右下角所示的1 /距离平方现象。
图19所示。时域和频域的微分s参数。
了解了12端口s参数矩阵中的端口分配和需要检查的重要参数后，我们将重新讨论获取12端口s参数数据的两种方法。最直接的方法是使用12端口矢量网络分析仪。另一种方法是使用4端口VNA进行循环测量。尽管被认为是简单的，第一种方法需要一个12端口矢量网络分析仪。即使使用更经济实惠的基于pc的模块化测量系统(PXI’s)， 12端口VNA仍然是一项巨大的投资，需要根据所需的带宽进行扩展。
另一方面，轮询方法使用现有的4端口VNA执行多次测量，最终组合成12端口数据集。由于4端口VNA在实验室中更常见，通常具有高带宽，因此这种方法特别具有吸引力。
图20。一个轮询方法对话框的例子。
4端口轮询算法的目标是通过最少的线缆连接和重新连接产生12端口s参数数据。虽然用铅笔和纸计算出必要和充分的连接顺序并非不可能，但有内置循环测量工作流程的商业软件可用。在图20所示的工作流中，有一个对话框告知用户应该首先建立哪些连接，以及接下来要采取哪些步骤来生成12端口s参数数据。
循环测量的过程由一个直观的界面跟踪，如图21所示。当用户按照指示，在相应的端口连接特定的电缆并进行测量时，最初的灰色12 × 12矩阵逐渐被绿色块填充。当灰色矩阵完全变为绿色时，测量完成，12端口s参数数据生成。
图21。轮询方法可以将多个4端口测量值合并到单个12端口s参数文件中。
展望未来:渠道营业利润率
虽然有人可能认为使用眼图和单比特响应来检查信道就足够了，但许多新的高速标准依赖于复杂的通信协议，需要一种不同的方式来表征。例如，IEEE 802.3bj-2014协议标准的最新版本为背板、连接器和双联铜电缆增加了4通道× 25Gbps的物理规范。先进的高数据速率信道的出现为发射机/接收机芯片开发人员和系统设计人员的并行产品实现开云体育官网登录平台网址带来了挑战。
为了减轻这些挑战，研究人员采用了一种新的标准分析方法;开云体育官网登录平台网址随后定义了渠道运营边际方法，如图22所示。COM计算算法是一种从信道散射参数获得的受害者和攻击者单位间隔脉冲响应的统计模拟。这种新方法是当今网络和数据中心的互联网基础设施技术的未来趋势之一。跟上未来的技术趋势是必要的，以保持良好的信息和技术最新。
图22。通道营运利润率是针对新兴100G和400G应用提出的一个新指标
结论
为了跟上当前技术不断增长的速度，分析给定设备的不同方法是必要的。由于其发展的成熟，s参数已经成为工程师描述给定器件频率行为的事实上的标准。然而，即使我们很好地理解了s参数，在使用测量或模拟的s参数时，我们仍然需要密切注意。
由于s参数数据是带限的，我们需要检查数据的因果关系，以确保模型是物理的，如果要描述无源设备，还应该检查设备s参数的无源性。一旦有了因果和被动s参数数据集，就可以执行频率或时域分析来验证设备的性能。在本文中，我们介绍了单比特响应，以帮助表征互连的性能。
单比特响应是传统眼图方法的特殊情况;通过仅发射和接收一个比特，单个比特响应捕捉到眼睛的眨眼，提供频率相关损失的定性视图，均衡效果和完整的眼睛图。
除了使用s参数作为创建单比特响应的垫脚石外，在高速数字设计中还存在许多使用s参数的机会，包括以下内容:
- 创建一个通道模型，
- 优化有损信道，开云体育官网登录平台网址
- 封装模具建模，
- 分析8端口，12端口系统(或更高)的串扰，
- 创建COM优点。
除了使用s参数，我们还展示了一种获取12端口s参数数据的替代方法:轮询方法。循环工作流程减轻了在实验室中使用高端口计数高频VNA的实际限制，这可能没有所需的最大频率。
通过开发一致的s参数测量方法，并密切关注s参数的质量，我们将对推导出的眼图、单比特响应、COM和其他分析方法有信心。因此，许多信号完整性问题可以在设计周期的早期解决，最终导致更高质量的设计，转化为耐用的数字产品，在该领域保持更长的时间。
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