利用VNA分析高速線上的串?dāng)_
差分電路可以有效地去除高頻、高速設(shè)計(jì)中的共模噪聲。差分器件和傳輸線不僅常被用于高速數(shù)字總線設(shè)計(jì)，而且也被用于包括手機(jī)在內(nèi)的許多射頻和微波產(chǎn)品中。與測(cè)試傳統(tǒng)的單端器件相比，測(cè)試差分器件和傳輸線需要更多的測(cè)試端口。Anritsu(安立)公司的12端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(VNA)能夠?qū)ぷ髟?b>40~65GHz頻率范圍內(nèi)的單端信號(hào)、混合模式和差分器件進(jìn)行散射參數(shù)(S參數(shù))測(cè)試，非常適合高速器件和系統(tǒng)的信號(hào)完整性(SI)測(cè)量。
Anritsu的12端口65GHz系統(tǒng)由一個(gè)型號(hào)為37397D的雙端口VNA系統(tǒng)、一個(gè)外部測(cè)試裝置以及多個(gè)安置方便的端口模塊組成。這種移動(dòng)測(cè)試端口可以緊靠任何形狀的被測(cè)設(shè)備(DUT)放置，從而使得該測(cè)量系統(tǒng)與晶圓探測(cè)系統(tǒng)一起使用時(shí)能發(fā)揮強(qiáng)大功能。適用于4、8和12端口應(yīng)用的測(cè)試系統(tǒng)校準(zhǔn)功能得到了PAF公司的一款靈活的校準(zhǔn)和測(cè)量軟件的支持。這個(gè)功能強(qiáng)大的軟件可以幫助操作人員應(yīng)對(duì)最困難的多端口測(cè)試，包括晶圓級(jí)測(cè)量。針對(duì)具有144個(gè)S參數(shù)的復(fù)雜測(cè)量，這個(gè)12端口VNA系統(tǒng)和軟件支持一個(gè)精確的78項(xiàng)錯(cuò)誤模型，帶有至少有17條連接。
VNA傳統(tǒng)上常被用來(lái)對(duì)單端50Ω元器件進(jìn)行S參數(shù)測(cè)量，但隨著數(shù)字通信系統(tǒng)和總線速度、頻率的提高，多端口混合模式S參數(shù)已經(jīng)成為分析高速數(shù)字信號(hào)線、總線和器件信號(hào)完整性(SI)的有效工具。例如，VNA可以直接測(cè)量高速通道上的串?dāng)_。雖然高速背板中設(shè)計(jì)的通道相互之間是獨(dú)立的，但它們經(jīng)常受到高速/高頻信號(hào)通道之間串?dāng)_的影響。對(duì)于USB3.0或第3代PCIExpress等速度已經(jīng)超過(guò)10Gbps的數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，12端口65GHz VNA測(cè)試系統(tǒng)可以在全速狀態(tài)下提供有意義的信號(hào)完整性測(cè)量，能為多通道同時(shí)測(cè)量提供必需的測(cè)量端口。
除了高速背板，越來(lái)越多的無(wú)線元器件和設(shè)備也采用差分(平衡的)架構(gòu)來(lái)減少電磁干擾(EMI)的影響。雖然4端口VNA系統(tǒng)可被用來(lái)測(cè)量單個(gè)差分通道或器件，但更復(fù)雜的元器件需要更多數(shù)量的測(cè)量端口。事實(shí)上，對(duì)高速傳輸線進(jìn)行單端測(cè)量可能產(chǎn)生性能降低的錯(cuò)誤結(jié)果，因?yàn)檫@些傳輸線是針對(duì)差分信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)的。
對(duì)高速背板而言，相鄰差分通道間的串?dāng)_會(huì)降低其性能。在一對(duì)差分通道中，產(chǎn)生串?dāng)_的那個(gè)通道被稱為干擾通道(干擾線)，而耦合而受到串?dāng)_影響的相鄰?fù)ǖ辣环Q為被干擾通道(被干擾線)。為用VNA系統(tǒng)分析兩個(gè)差分通道的串?dāng)_，干擾線需要4個(gè)測(cè)試端口，被干擾線需要4個(gè)測(cè)試端口。當(dāng)然，在多通道通信系統(tǒng)或多組差分線中，一對(duì)相鄰線實(shí)際上與周邊其它線并非隔離。因此，分析兩個(gè)相鄰干擾線在被干擾線上造成的串?dāng)_通常更有實(shí)際意義。因?yàn)槊扛�需要4個(gè)測(cè)試端口，所以共需要12個(gè)測(cè)試端口。
構(gòu)建12端口VNA系統(tǒng)有好幾種架構(gòu)可供選擇。下面介紹的兩種架構(gòu)都以基本的雙端口VNA系統(tǒng)為基礎(chǔ)，這種雙端口VNA系統(tǒng)通常采用一對(duì)采樣器，并且每個(gè)端口上都有一個(gè)雙向耦合器，以測(cè)量這些端口上的突發(fā)事件和反射信號(hào)。在第一種設(shè)計(jì)中，通過(guò)為每個(gè)額外測(cè)試端口增加一對(duì)采樣器和相關(guān)的高頻硬件來(lái)增加端口數(shù)量。這種方法雖然比較簡(jiǎn)捷，但會(huì)大大增加測(cè)試系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。在第二種方法中，為從雙端口系統(tǒng)為起點(diǎn)創(chuàng)建具有更多端口的VNA系統(tǒng)，需要在雙端口VNA中增加
