如今的電信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、復(fù)雜計算機系統(tǒng)等都依賴于高速串行數(shù)據(jù)傳輸，而前沿數(shù)字設(shè)計師們往往將系統(tǒng)能夠達到的性能極限施壓于銅材。隨著超過1Gbps的串行鏈路的增多，信號完整性問題開始暴露出來，針對這類高速通道的物理層進行信號完整性優(yōu)化，會收到驚人的效果。如果采用合適的設(shè)計工具和設(shè)計方法，我們就能清楚地了解信號傳輸?shù)幕驹?。為了打破兆兆位的界限，網(wǎng)絡(luò)交換機和路由器中采用了一種先進的背板技術(shù)。這一成就部分得益于物理層元件中復(fù)雜的設(shè)計技術(shù)。設(shè)計過程的大部分時間都用在建模、仿真和測量驗證上，利用既具備時域分析能力也具備頻域分析能力的設(shè)計工具，我們可以將反射、串?dāng)_、阻抗失配和損耗這些復(fù)雜的現(xiàn)象均直觀地顯示出來。
　　如今，業(yè)界已經(jīng)開發(fā)一個10Gbps以太網(wǎng)的背板標準，作為802.3ap標準的一部分。其目的是利用普通的銅背板，不依靠光介質(zhì)，在線路卡間傳送10Gbps的以太網(wǎng)信號。為了達到高速數(shù)據(jù)傳輸目的，新的10Gbps串行信令方案的開發(fā)有了令人激動的進展，但最終的串行數(shù)據(jù)傳輸率上限很有可能受到物理層背板的信號完整性問題的限制。要想在整個背板上的芯片到芯片通道上全部實現(xiàn)一個阻抗受控的環(huán)境，需要設(shè)計人員十分小心謹慎，在這樣的通道中，背板連接器則起著十分重要的作用。
　　圖1是典型的高速背板互連系統(tǒng)，一個單板上的芯片驅(qū)動串行信號通過單板，連接器，背板，連接器和另一個單板，到達接收端芯片。這個高速信號路徑是典型的背板互連系統(tǒng)，現(xiàn)在業(yè)界通常的速率達到6.25Gbps，采樣10Gbps以太網(wǎng)的背板速度高達10.3125Gbps，仿真，設(shè)計和驗證都是非常復(fù)雜。

圖1 典型的高速背板互連系統(tǒng)

　　高速背板互連測試概述
　　數(shù)字通信系統(tǒng)在較低的信號速率時，這些互連的電長度很短，驅(qū)動器和接收機一般是導(dǎo)致信號完整性問題的最主要因素。但隨著時鐘速率、總線速率及鏈路速率突破每秒千兆大關(guān)，物理層特性測試正變得日益關(guān)鍵。時域分析一般用來描述這些物理層結(jié)構(gòu)的特征，但通常情況下，設(shè)計人員在測試時往往只考慮器件工作在其被期望的工作模式上時的情況。為了獲得一個完整的時域信息，必須要測試反射和傳輸（TDR和TDT）中的階躍和脈沖相應(yīng)。為了全面描述物理層結(jié)構(gòu)的特征，還必須進行頻域分析。S參數(shù)模型說明了這些數(shù)字電路結(jié)構(gòu)所展示出來的模擬特點包括：不連續(xù)點反射、頻率相關(guān)損耗、串?dāng)_和EMI等性能。為使設(shè)備性能符合標準，眼圖增加了重要的統(tǒng)計分析功能。為利用全面特性檢定技術(shù)改善仿真能力，可以采用基于測試結(jié)果的S參數(shù)或RLCG模型提取技術(shù)。
　　隨著在多種工作模式下進行數(shù)字和模擬綜合分析（時域和頻域）變得越來越重要，要完成這些測試功能，通常需要使用多種測試儀表，同時操作多種儀表正變得越來越困難。物理層測試系統(tǒng)PLTS是為了解決這種困難而設(shè)計的。它使用已獲專利的變換算法，自動地在頻域和時域里表示在所有可能的工作模式（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)。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(yīng)用到被測的數(shù)據(jù)上，形成仿真的眼圖，也可進行模板測試。同時，可以提取高精度的RLCG模型，用來提高建模的仿真的精度。
　　為了表征高速背板的實際信號傳輸性能，還需要進行背板的有源測試和分析。測試時在背板的輸入端加載串行數(shù)據(jù)（分別加載理想的，帶抖動的，帶預(yù)加重的，可以調(diào)節(jié)信號速率），在背板的輸出端用示波器測試串行數(shù)據(jù)經(jīng)過背板傳輸后的結(jié)果，從而可以分析出背板對信號的影響，也可以測試出被測背板最高可以傳輸多高信號速率的串行數(shù)據(jù)。當(dāng)進行背板的有源測試時，需要一臺能夠產(chǎn)生不同速率串行數(shù)據(jù)的碼型發(fā)生器或誤碼儀，除了速率可調(diào)外，要能夠產(chǎn)生小抖動、快上升時間的理想碼型，要能夠產(chǎn)生帶各種抖動成分的抖動碼型，要能夠產(chǎn)生帶預(yù)加重的預(yù)加重碼型等。

　　高速背板無源測試和分析：時域分析和頻域分析
　　高速背板無源測試和分析的連接圖示如圖2所示。對于3.125Gbps以上的高速背板測試，建議使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀VNA代替時域反射計TDR。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀具有更高的測試精度（VNA動態(tài)范圍可達：80dB以上，而TDR一般只有：40dB），更快的測試速度（校準速度：VNA支持電子校準件，校準速度快，精度高，TDR不能支持電子校準件，校準速度非常慢；測試速度：VNA一次測量即可，不用做平均，TDR需要多次測量做平均以改善低噪聲）。VNA測試后需要轉(zhuǎn)換成時域參數(shù)（TDR參數(shù)），TDR測量后需要轉(zhuǎn)換成頻域參數(shù)（S參數(shù)），以從多個角度測量高速背板。