基于網絡分析儀測量近端和遠端串擾

力科的信號完整性網絡分析儀SPARQ可快速定位連接器,背板和電纜的串擾，可使用單端或差分端口分配來測量近端串擾(NEXT，next-end crosstalk)或遠端串擾(FEXT, far-end cross talk)。SI工程師可使用8端口或12端口的SPARQ(型號是SPARQ-3008E和SPARQ-3012E)來測量多個差分對通道之間的近端串擾和遠端串擾。 SPARQ因其巨大的價格優(yōu)勢和易用性，比VNA更普羅眾生，已成為信號完整性領域測量S參數(shù)和串擾模型的首選工具。

串擾的挑戰(zhàn)

21世紀已經見證了云計算、音視頻流媒體的市場爆炸式增長，消費者期望瞬時獲得以太網上提供的各種東西。 為了滿足這個需求，信號的比特率在持續(xù)提高，相應地帶來了信號完整性問題包括串擾問題越來越普遍。串擾是干擾源通過邊緣場效應耦合到被干擾對象的線路上的噪聲或干擾。邊緣場耦合臨近傳輸線的信號和回流路徑。 SI工程師正面臨的挑戰(zhàn)是：他們必須應對不斷增長的高通道密度的需求，這種需求對封裝、線徑、過孔和連接器的設計都帶來了挑戰(zhàn)，而且要能預測更高密度帶來的串擾是否會超過設計上對噪聲可以接受的裕量，要知道極限在哪里。此外，SI工程師利用SPICE或其它工具仿真串擾首先要對系統(tǒng)進行建模，需要通過測量真實的DUT的S參數(shù)來驗證模型的準確性。

SPARQ的基本操作

力科的信號完整性網絡分析儀SPARQ非常易于配置和操作以快速測量出NEXT和FEXT。 SPARQ使用內部的OSLT校準套件實現(xiàn)自動的校準，免于手工反復的的“連接和斷開連接”外部的校準件或“ecal”校準模塊。用戶只要將SPARQ連接到被測物，配置一些基本設置如截止頻率，測量的點數(shù)和端口數(shù)然后點擊“Go”就可以完成操作，幾乎不需要任何使用經驗。 SPARQ將從所有DUT端口上按順序采集TDR和TDT波形，在計算DUT的S參數(shù)時將利用校準數(shù)據(jù)對內部的開關矩陣和外部的電纜、夾具效果進行去嵌。具體關于SPARQ的工作原理請參考應用文章SPARQ S-parameter MeasuremenTMethodology。在測量運算完成后將顯示出S參數(shù)結果。 注意，SPARQ將測量出完整的S參數(shù)矩陣(VNA用戶將它稱為“full crossbar”配置)

配置SPARQ測量差分的NEXT和FEXT

SPARQ按單端方式來實現(xiàn)測量，先給一個端口輸入TDR脈沖作為激勵，同時測量出另外相應端口感應到的反射信號，和典型的VNA的方法一樣(所有的端口都要被“掃描”到，比如對于8端口測量就需要8*7=56個排列組合的連接方式來測量出相應的TDR和TDT)。單端S參數(shù)可轉換為混合模式S參數(shù)結果，包括差分到差分、共模到共模以及模式轉換的S參數(shù)。單端S參數(shù)基于SPARQ端口配置的設置菜單來確定是否轉換為混合模式S參數(shù)。SPARQ的端口可以靈活配置，功能很強大,而且可以在測量之后重新配置來做后續(xù)分析。圖2表示的配置用于圖3的網絡連接圖。

SPARQ用戶能夠同時在時域和頻域觀察NEXT和FEXT。圖4 表示SPARQ配置為顯示了在頻域和時域上的差分到差分和共模到共模的NEXT和FEXT串擾。右邊四個波形是NEXT和FEXT串擾的S參數(shù)。左邊四個波形是時域的結果，為得到這些結果，S 參數(shù)通過反向FFT(iFFT)轉換為時域然后再和用戶設定的上升時間的階躍信號進行卷積運算。結果中的時域波形容易理解，上面兩個時域波形表示了微波傳輸帶結構中的NEXT和FEXT串擾的典型特征。下面兩個是共模信號的NEXT和FEXT，顯示出阻抗不匹配帶來的相反方向的串擾反射。

這個測量使用的被測物是SPARQ DEMO板，包括了2組耦合的差分對，每組差分對緊密結合在一起,通過線徑厚度和空間距離的變化產生近似100ohm的差分阻抗，如圖5所示。