Präzise Messungen an digitalen Hochgeschwindigkeits-Signalleitungen mit dem R&S®ZNB

Mit den ständig wachsenden Übertragungsgeschwindigkeiten werden die Aspekte der Signalintegrität bei digitalen Hochgeschwindigkeits-Designs und den verwendeten Komponenten zu einer immer größeren Herausforderung. Insbesondere bei höheren Datenraten ersetzen Vektor-Netzwerkanalysatoren (VNA) in zunehmenden Maße herkömmliche Messaufbauten der Zeitbereichsreflektometrie (TDR), um passive Komponenten wie Stecker, Kabel, LPs etc. zu testen. Die Nutzer profitieren von der höheren Genauigkeit, Geschwindigkeit und EGB-Festigkeit des VNA, sodass dieser zum Gerät der Wahl auf diesem Gebiet wird.

Ihre Anforderung

Messaufbau des R&S®ZNB20, um differenzielle Hochgeschwindigkeits-Signalleitungen an einer LP bis zu 20 GHz zu verifizieren.

Wenn man Arbeiten wie die Verifizierung von digitalen Hochgeschwindigkeits-Signalstrukturen auf LPs durchführt, müssen auf bestimmten Layern Messungen ohne Beeinflussung durch Tastköpfe, Tastkopfblöcke, Durchkontaktierungen, Lead-ins und Lead-outs vorgenommen werden. Dafür ist der Einsatz von exakten Deembedding-Algorithmen erforderlich, um diese Effekte zu berechnen und die Messungen davon zu bereinigen, sodass sich das Resultat nur auf den betreffenden Bereich bezieht.

Messtechnische Lösung

Der Messaufbau unten zeigt ein Beispiel für die Verifizierung von differenziellen Hochgeschwindigkeits-Signalleitungen an einer LP bis zu 20 GHz. Die Basis des Messaufbaus bildet der R&S®ZNB20 Vektor-Netzwerkanalysator mit vier Messtoren. Entsprechende Deembedding-Werkzeuge (beispielsweise Delta-L, EMStar Delta-L+, EMStar Smart Fixture Deembedding (SFD) oder AtaiTec In-Situ Deembedding (ISD)) lassen sich direkt auf dem R&S®ZNB20 ausführen, sodass man auf einen externen PC verzichten kann.

Neben der eigentlichen Signalleitung, die gemessen werden soll, enthalten LP-Testcoupons normalerweise auch eine kürzere Signalleitung, um das Deembedding zu erleichtern. Differenzielle LP-Tastköpfe (beispielsweise von PacketMicro) werden verwendet, um den R&S®ZNB20 mit diesen Signalleitungen zu verbinden.

Messaufbau

Prozessautomatisierung

Die Schritte des Testverfahrens

Um diesen Vorgang zu erleichtern und den Bediener durch die Messschritte zu führen, wird der Test normalerweise durch Software automatisiert. Der Screenshot links zeigt exemplarisch die drei Schritte dieses Testverfahrens:

  • Messung einer 2×Thru-Struktur (kurz) für Deembedding, Ergebnisse in der linken Spalte
  • Messung der gesamten Struktur (lang), Ergebnisse in der mittleren Spalte
  • Berechnung des betreffenden Bereichs basierend auf dem gewählten Deembedding-Verfahren, Ergebnisse in der rechten Spalte

Bei den Messungen 2×Thru (kurz) sowie an der gesamten Struktur (lang) wird die Impedanz von beiden Tastköpfen gegenüber der Zeit oberhalb der Einfügungsdämpfung angezeigt. Damit lässt sich einfach und schnell feststellen, ob ein Tastkopf neu eingestellt werden muss.

Augendiagramm

Gleichzeitige Anzeige von Augendiagrammen und Messungen im Frequenz- und Zeitbereich

Für weitere Untersuchungen lässt sich die Option R&S®ZNB-K20 verwenden, um das Augendiagramm für den betreffenden Bereich zu analysieren. Mit dieser Option ist es ebenso möglich, die Auswirkungen von Verstärkung, Rauschen, Jitter und Entzerrung im Augendiagramm zu verifizieren. Zusätzlich stellt sie einen Maskentest mit PASS/FAIL-Erkennung und statistischen Ergebnissen zur Verfügung.

Fazit

Der R&S®ZNB bietet alle Funktionen, die zum Testen von digitalen Hochgeschwindigkeits-Signalstrukturen an LPs benötigt werden, und das in einem einzigen Gerät. Zusätzliche Deembedding-Werkzeuge können am Gerät installiert werden, um die Auswirkungen von Tastköpfen, Tastkopfblöcken, Durchkontaktierungen, Lead-ins und Lead-outs zu beseitigen.

Bestellangaben      
Bezeichnung Menge Typ Bestellnummer
Vektor-Netzwerkanalysator      
Vektor-Netzwerkanalysator, 4 Messtore, 100 kHz bis 20 GHz, PC 3,5-mm-Stecker 1 R&S®ZNB20 1311.6010.64
Zeitbereichsanalyse 1 R&S®ZNB-K2 1316.0156.02
Erweiterte Zeitbereichsanalyse 1 R&S®ZNB-K20 1326.8072.02
Kalibriereinheit oder Kalibrierkit      
Kalibriereinheit, 10 MHz bis 24 GHz, 4 Messtore, 3,5 mm (Buchse) 1 R&S®ZV-Z52 1164.0521.30
Kalibrierkit, 50 Ω, 0 Hz bis 24 GHz, 3,5 mm (Stecker/Buchse) 1 R&S®ZV-Z235 5011.6542.02
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