圖2 高速背板無源測試連接圖示
儀器測量得到單端S參數(shù)之后，還需要將他們轉(zhuǎn)換為平衡的S參數(shù)，才能體現(xiàn)差分設備的性能。當被測設備具備線性無源的結構時，這種特殊條件就使得從單端S參數(shù)到平衡S參數(shù)的數(shù)學轉(zhuǎn)換成為可能。PCB跡線、背板、電纜、連接器、IC封裝和其他的互連結構都屬于線性無源結構。根據(jù)線性疊加理論，將圖3左邊矩陣中所有的單端S參數(shù)處理并映射到右邊矩陣中的差分S參數(shù)，然后根據(jù)這些差分S參數(shù)就能深入研究差分設備的性能，包括設備對EMI的易感性和EMI輻射大小。
在考察設備性能時，差分損耗SDD21通常更為直觀。SDD21是差分信號通過設備時的頻率響應。當頻率較低時，微孔和標準通孔的性能相近。但當頻率較高時，微孔結構對信號的衰減明顯小于標準通孔。這就意味著微孔的通道結構使得高頻信號通過時不會被嚴重衰減，其結果必然導致眼圖張得更開。而標準通孔在高頻時，其衰減要大于微孔。
第二組曲線可能直觀性稍差，但它對我們的分析同樣重要。差分反射損耗（SDD11）所描述的是每個結構中在不同頻率下產(chǎn)生的反射的大小。同樣，兩種通孔結構的低頻響應十分類似。但在12GHz 到 20 GHz的頻率上，標準通孔的反射要高于微孔。反射是由于對阻抗環(huán)境的控制不佳造成的，反射零點之間的距離與結構中諧振腔之間的距離有關。在標準通孔中，反射零點之間的距離與通孔根的長度有關。
圖3 高速背板互連的頻域參數(shù)（S參數(shù)）和時域參數(shù)（TDR參數(shù)）表征
物理層測試系統(tǒng)
高速背板互連的時域和頻域綜合分析變得越來越重要，如果單一測試解決方案能夠全面描述差分高速數(shù)字互連的特性，那么就能夠更好的滿足實際使用的需求。物理層測試系統(tǒng)PLTS就是為這一目的而設計的。PLTS軟件能夠引導使用者完成硬件的設置和校準，控制數(shù)據(jù)采集，使用已獲專利的變換算法自動地在頻域和時域表示在所有可能的互連工作模式（單端、差分、共模和模式轉(zhuǎn)換）下所得到的前向和后向、傳輸和反射的測試數(shù)據(jù)。PLTS軟件強大的虛擬碼型發(fā)生器功能可以把用戶定義的二進制序列應用到被測的數(shù)據(jù)上，形成模擬的眼圖，直觀評估互連的好壞。PLTS軟件還可以提取高精度的RLCG模型，用來提高建模和系統(tǒng)仿真的精度。
PLTS可以基于TDR或VNA硬件平臺，主要不同之處是性能，基于VNA提供更高的帶寬選擇、更高的幅度和相位精度和穩(wěn)定度、更高動態(tài)范圍（信噪比）和先進的校準（糾錯）技術。如果在測試時非常關注測試結果的精度和可重復性，需要選擇VNA。
時域分析：使用者通常從混合模式時域開始使用PLTS。開始時，PLTS將顯示16種參數(shù)的小圖，表示四種互連工作模式：差分、共模及兩種模式轉(zhuǎn)換類型（共模激勵下的差分響應，差分激勵下的共模響應）。在任何小圖上雙擊鼠標，將把選擇的參數(shù)擴大到全屏，以進行進一步分析。
頻域分析：使用者可以點擊選項開始混合模式頻域分析，同樣出現(xiàn)16種參數(shù)的小圖，同樣表示四種互連工作模式下的參數(shù)，只是是頻域參數(shù)，雙擊擴展到全屏可以進一步分析。
眼圖仿真：通過使用內(nèi)置數(shù)字碼型發(fā)生器功能，使用者可以定義虛擬碼型（最寬：232-1位）。然后，PLTS把所選擇的碼型和被測器件的脈沖響應卷積形成精確的基于測試結果的仿真眼圖。這消除了對硬件脈沖/碼型發(fā)生器的需求，靈活性強，可以進行大量的“如果發(fā)生了……，可能會產(chǎn)生怎樣的結果”的分析。在產(chǎn)生眼圖后，可以使用信號光標指示功能，進行典型的測量，如抖動，眼圖張開、上升時間和下降時間等。
RLCG模型提?。篟LCG（電阻、電感、電容和電導）模型描述了無源傳輸線的等效電路模型。從互連測量的S參數(shù)中，PLTS技術R、L、C、G，復數(shù)傳播常數(shù)及復數(shù)特性阻抗，這提供了高度精確、基于測試結果的耦合傳輸線模型，可以導出導建模和仿真軟件中，如ADS、HSPICE等。
圖4 物理層測試系統(tǒng)PLTS從時域、頻域、眼圖和建模角度進行互連的高級測試和分析
高速背板有源測試分析：眼圖、抖動、碼間干擾和均衡
無源測試分析注重表征高速背板互連系統(tǒng)的電氣性能，是性能參數(shù)，但是對于這樣的性能參數(shù)到底能夠傳輸多高速率的信號，或設計的高速背板能否滿足目標信號傳輸?shù)囊?，還是沒法直觀的測試出來，所以還需要進行有源測試。圖5是高速背板有源測試的連接圖示。使用一臺能夠增加各種抖動（RJ、DJ、ISI、PJ等）和預加重的碼型發(fā)生器產(chǎn)生需要的串行信號去激勵背板，信號通過背板后用示波器進行波形捕獲、測量和分析。其中，需要進行均衡分析，因為6.26Gbps～10Gbps的高速信號通過背板后，眼圖一般不能打開，需要使用示波器的均衡軟件，模擬接收芯片內(nèi)的均衡器，以打開眼圖，然后測試眼圖參數(shù)。
