隨著數(shù)據(jù)率的不斷提升，高速數(shù)字設計的信號完整性問題變得愈加嚴苛
PCIe 5.0 的數(shù)據(jù)率為 32GT/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)值主要取決于相應印刷電路板 (PCB) 層上的信號跡線。因此，信號跡線的每英寸插入損耗是一個重要指標，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）的影響下進行測量。DeltaL算法可以輕松消去這些影響，并通過測量不同長度的測試樣板來計算 PCB 跡線的每英寸插入損耗。

圖 1：使用 DeltaL4.0 探頭的 R&S?ZNB40 裝置
您的任務
測量特定 PCB 層上信號跡線的插入損耗時，引入線和引出線（包括 PCB 探頭和通孔）會對結果產(chǎn)生不利影響，因此測量感興趣區(qū)域時需要消去這些影響。DeltaL算法專用于通過數(shù)學方式消去這些影響，并利用不同長度的信號結構計算特定 PCB 層上信號跡線的每英寸插入損耗。DeltaL測量工作流通過 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)絡分析儀。
多方位的測試夾具表征和相應的測試夾具去嵌將矢量網(wǎng)絡分析儀 (VNA) 的參考面完全移到靠近被測設備 (DUT) 的新位置。這種方法可以測量各類 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度和損耗特征。R&S?ZNA、R&S?ZNB、R&S?ZNBT 和 R&S?ZND 矢量網(wǎng)絡分析儀同樣提供多方位的測試夾具表征和去嵌工作流。相應選件包括 R&S?ZNx-K210 (EZD)、R&S?ZNx-K220 (ISD) 和 R&S?ZNx-K230 (SFD)。
如果只需測定特定 PCB 層上的每英寸插入損耗，用戶可以借助簡單而適用的 DeltaL算法，通過三種不同的 1L、2L 或 3L 方法測量 PCB 結構并獲得相關結果。這些方法規(guī)定了跡線長度不同的所用測試樣板的數(shù)量。圖 2 顯示了使用 5" 和 2" 測試樣板的 2L 方法示例。
DeltaL3.0 定義了探頭、探頭發(fā)射區(qū)域、間距 (1.0mm) 和計算每英寸插入損耗的算法。這種方法最高支持 PCIe4.0 和 20GHz 頻率。新近擴展的 DeltaL4.0 方法可用于 PCIe5.0 和 PCIe6.0，既重新定義了探頭發(fā)射區(qū)域和間距 (0.5mm)，還將算法的適用頻率擴展至 40GHz。R&S?ZNx-K231 選件包含新的 DeltaL4.0 算法，并可用于 DeltaL4.0 和 DeltaL3.0 測量。

圖 2：使用兩個長度不同的測試樣板的 DeltaL方法

圖 3：PacketMicro DeltaL4.0 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 DeltaL4.0 探頭和測試電路板的特寫，圖 4 進一步展示了探頭發(fā)射區(qū)域的特寫。VNA 至同軸電纜末端使用自動校準單元 R&S?ZN-Z54 進行校準。

圖 4：PacketMicro DeltaL4.0 探頭和測試電路板
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)絡分析儀。這支持 1L、2L 和 3L 方法（分別使用 1 個、2 個或 3 個長度不同的測試樣板）。測量程序集成到儀器中，讓用戶不必使用外部電腦進行后處理操作。

圖 5：R&S?ZNx-K231 中的 DeltaL 程序
圖 5 和圖 6 中的對話框展示了 DeltaL 測量設置，包括儀器的端口配置、DeltaL 方法選項和掃描定義。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 設置
流程自動化
設置完成后，儀器可以開始 DeltaL 測量，并指導用戶了解 DeltaL 工作流的不同步驟。針對每種樣板長度，用戶可以選擇進行實時測量，或者加載以 Touchstone 格式保存的現(xiàn)有測量結果。

圖 7：DeltaL 工作流 – 3L 測試示例
圖 7 顯示了使用 10"、5" 和 2" 測試樣板的 3L 方法示例。在該例中，DeltaL 算法消去了相應的引入線和引出線影響，并提供三種每英寸插入損耗結果：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 測試示例
圖 8 顯示了使用 10" 和 5" 測試樣板的 2L 測量方法示例。在該例中，DeltaL 算法消去了相應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果：10" + 5"（感興趣區(qū)域 = 5"）。2L 方法可準確提供感興趣區(qū)域的每英寸插入損耗結果，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測量結果的影響。這種方法適用于批量生產(chǎn)，可以通過多個電路板上的測試樣板提供有關生產(chǎn)流程趨勢和統(tǒng)計數(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試樣板的測量結果后，可以使用 DeltaL 工作流的“Run”按鈕開始相應的 DeltaL 計算。結果將顯示在新的圖表中。DeltaL 測量設置中選擇的所有頻率均帶有標記，顯示每英寸插入損耗的數(shù)值和相應的不確定度。圖 9 顯示了使用 10" 和 5" 測試樣板的 2L 方法獲得的 DeltaL 結果。橘色跡線為光滑曲線，并顯示選定頻率的標記值。藍色跡線為不光滑曲線，可用作參考和對比。
總結
R&S?ZNA、R&S?ZNB、R&S?ZNBT 和 R&S?ZND 矢量網(wǎng)絡分析儀提供豐富的必備功能，單機即可執(zhí)行數(shù)字高速信號結構的信號完整性測試。R&S?ZNx-K231 選件包括 DeltaL 測量工作流，最高可支持 PCIe5.0 和 PCIe6.0 要求的 DeltaL4.0 測量。DeltaL4.0 是一種簡單而適用的方法，最高支持 40GHz 頻率，并可以計算特定 PCB 層上跡線區(qū)域的每英寸插入損耗結果。

審核編輯 黃宇