PAM4调制
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【仪测高下】PCB插损和阻抗测试方案
芯世相· 2025-11-14 09:11
文章核心观点 - AI技术兴起推动服务器及计算设备对数据总线吞吐量需求呈指数级增长,PCIe标准已升级至6.0/7.0,信号频率突破64 GT/s并向128 GT/s迈进,通道配置从x1扩展至x16以实现大带宽传输 [1] - 更高信号频率导致插入损耗呈指数级上升并引发信号完整性问题,行业通过采用PAM4调制、先进FEC技术、低损耗高频PCB材料及精细化阻抗控制(公差±3%以内)等协同措施应对挑战 [2] - 文章概述PCB插损和阻抗的基本认知、测试方法,并重点介绍罗德与施瓦茨公司对应的测试方案 [2] 插损与阻抗的定义及影响 - 插入损耗指信号通过PCB传输线时因导体损耗、介质损耗等因素导致的功率衰减,以分贝表示,例如PCIe 5.0要求每英寸插损不超过0.6 dB@16 GHz [3] - 特征阻抗由传输线的几何结构和材料特性决定,推荐值为50Ω或100Ω(差分),阻抗突变会引发信号反射,导致回波损耗恶化并影响信号完整性 [5] 测试方法 - 矢量网络分析仪是测量插入损耗最便捷的仪表,通过直接测量S21参数(正向传输系数)直观反映信号从输入到输出的损耗 [9] - 单位长度插入损耗是PCB设计和信号完整性分析的重要指标,Delta-L方法通过设计两条不同长度传输线并测试其S参数后进行拟合运算和差值,自动抵消夹具影响并移除阻抗不匹配导致的多重反射,显著提升高频场景下的精度和稳定性 [12] - 传统阻抗测试基于示波器时域反射计,而矢量网络分析仪因其更高精度、测试速度及ESD鲁棒性,基于矢网的TDR阻抗测试仪已成为主流 [18] 罗德与施瓦茨的测试解决方案 - 公司矢量网络分析仪产线覆盖全面,包括R&S®ZNA、R&S®ZNB、R&S®ZNBT和R&S®ZNL等多个系列,频率范围涵盖9kHz至110GHz [20] - 矢量网络分析仪内嵌Detal-L功能件,无需外部电脑即可通过简易几步完成插入损耗测试,支持用户自定义测量方法及灵活配置被测件长度 [21][23] - 矢量网络分析仪内嵌TDR功能件,支持多种窗函数和时域精度增强算法,可同时显示阻抗和频域的S参数信息 [25][27] - 矢量网络分析仪集成第三方工具(如AtaiTec公司的ISD、PacketMicro公司的SFD和基于IEEE 370标准的EZD)进行夹具去嵌,可根据测量数据建立测试夹具模型以达到优异去嵌效果 [29][32] - 方案可搭配第三方测试软件进行自动化测试,用户可一键式执行插入损耗、回波损耗、远近端串扰、TDR、Skew、Delta-L等测试并生成完整报告 [33] - ZNA/ZNB/ZNL系列配属电子校准件,以自动化、高精度重新定义PCB插损与阻抗测试的标杆,为行业提供从研发到量产的完整闭环工具 [35]