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差分信號傳輸線纜測試

測試簡介

隨著信息產業的發展,對信號的傳輸速率的要求越來越高,這就要求在有限的帶寬內塞入更多的信號字節。而體積不斷縮小的半導體單元,又要求信號的電平越來越低。而信號帶寬的減少,信號電平的降低,都不可避免的帶來誤碼率的上升。為了降低誤碼率,差分傳輸技術應運而生。現在,差分信號傳輸技術被廣泛在應用在高速率,長距離傳輸的場景中,大大的提高了信號傳輸的可靠性。


差分傳輸是一種信號傳輸的技術,區別于傳統的一根信號線一根地線的做法,差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號,這兩個信號的振幅相同,相位相反。在這兩根線上的傳輸的信號就是差分信號。信號接收端比較這兩個電壓的差值來判斷發送端發送的邏輯狀態。

差分傳輸在這兩根線上都傳輸信號,這兩個信號的振幅相同,相位相反

技術優勢

差分信號和普通的單端信號走線相比,最明顯的優勢體現在以下三個方面:
1、抗干擾能力強,因為兩根差分走線之間的耦合很好,當外界存在噪聲干擾時,幾乎是同時被耦合到兩條線上,而接收端關心的只是兩信號的差值,所以外界的共模噪聲可以被最大程度抵消。
2、能有效的抑制EMI,同樣的道理,由于兩根信號的極性相反,他們對外輻射的電磁場可以相互抵消,耦合的越緊密,泄放到外界的電磁能量也越少。
3、時序定位精確,由于差分信號的開關變化是位于兩個信號的交點,而不像普通單端信號依靠高低兩個閾值電壓判斷,因而受工藝,溫度的影響小,能降低時序上的誤差,同時也更適合于低幅度信號的電路。目前流行的LVDS就是指這種小振幅差分信號技術。

差分信號對的主要測試參數

雖然差分傳輸的好處很多,但缺點也很明顯,比如在PCB布線時,兩條差分線必須嚴格的等長,且等間距,這對PCB板的設計及工藝提出了很高的要求,使用雙絞線傳輸差分信號時,必須要求雙絞線中的兩根線等長,且必須緊密的絞合在一起。如果制造工藝不達標,不但起不到降低誤碼率的作用,甚至會出現嚴重的傳輸問題。這時就可以通過對差分傳輸線纜的性能測試來驗證線纜是否可滿足信號傳輸的需要。


北測集團擁有高帶寬的網絡分析儀,電子校準器,以及專用的差分線纜測試夾具,以及擁有多員經驗豐富的射頻測試工程師,可以準確的測試出差分傳輸線纜的各項參數,有效的幫助客戶提升射頻產品的各項性能。


測試指標

常見的差分傳輸線纜的測試指標如下:
★ 差分阻抗:差分信號的特性阻抗除了兩根導線各自的特征阻抗外,還應加上因耦合而產生的阻抗,一般會略小于兩根單獨線纜的特性阻抗之和。這個指標需要使用網絡分析儀的TDR功能來實現,差分特征阻抗在網分上用TDD11來表示。
★ 回波損耗:差分線對輸入端反射功率對輸入功率的比值,成因是阻抗的不連續,回波損耗在網分上用SDD11來表示。
★ 插入損耗:差分線對輸出端接收到的功率對輸入功率的比值,插入損耗在網分上用SDD21來表示,根據客戶的需求,有時也會用SDD12來表示。
★ 近端串擾和遠端串擾:信號傳輸過程中,由于互感和互容的存在,信號在相鄰導線對內產生了往輸入端和往遠端不相同的干擾信號。在被干擾線對輸入端測得近端串擾,在被干擾線的遠端得到遠端串擾。
★ 差分對對內時延差:差分信號特定相位經過等長導線傳輸后,相對時間的差值,這個指標對于差分信號傳輸信息的準確性非常重要。
注:這里的SDD和TDD中的DD是表示差分模式的輸入(Stimulus)和反饋(Response)之間的關系。

測試應用

信號傳輸設備的各組件,如PCB板,雙絞線,射頻線纜等。

差分信號傳輸線纜測試應用

相關標準

GJB 9386-2018 電連接器數據傳輸性能測試方法
YD/T 838.1-2016 數字通信用對絞/星絞對稱電纜
GB/T 5441-2016 通信電纜試驗方法

測試現場照片

差分信號傳輸線纜測試

差分信號傳輸線纜測試

測試實測典型波形

特性阻抗

特性阻抗


回波損耗

回波損耗

插入損耗

插入損耗

近端串擾

近端串擾

遠端串擾

遠端串擾

差分對對內時延差

差分對對內時延差

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