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差分信号传输线缆测试

测试简介

随着信息产业的发展,对信号的传输速率的要求越来越高,这就要求在有限的带宽内塞入更多的信号字节。而体积不断缩小的半导体单元,又要求信号的电平越来越低。而信号带宽的减少,信号电平的降低,都不可避免的带来误码率的上升。为了降低误码率,差分传输技术应运而生。现在,差分信号传输技术被广泛在应用在高速率,长距离传输的场景中,大大的提高了信号传输的可靠性。


差分传输是一种信号传输的技术,区别于传统的一根信号线一根地线的做法,差分传输在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相同,相位相反。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。

差分传输在这两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相同,相位相反

技术优势

差分信号和普通的单端信号走线相比,最明显的优势体现在以下三个方面:
1、抗干扰能力强,因为两根差分走线之间的耦合很好,当外界存在噪声干扰时,几乎是同时被耦合到两条线上,而接收端关心的只是两信号的差值,所以外界的共模噪声可以被最大程度抵消。
2、能有效的抑制EMI,同样的道理,由于两根信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,耦合的越紧密,泄放到外界的电磁能量也越少。
3、时序定位精确,由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS就是指这种小振幅差分信号技术。

差分信号对的主要测试参数

虽然差分传输的好处很多,但缺点也很明显,比如在PCB布线时,两条差分线必须严格的等长,且等间距,这对PCB板的设计及工艺提出了很高的要求,使用双绞线传输差分信号时,必须要求双绞线中的两根线等长,且必须紧密的绞合在一起。如果制造工艺不达标,不但起不到降低误码率的作用,甚至会出现严重的传输问题。这时就可以通过对差分传输线缆的性能测试来验证线缆是否可满足信号传输的需要。


北测集团拥有高带宽的网络分析仪,电子校准器,以及专用的差分线缆测试夹具,以及拥有多员经验丰富的射频测试工程师,可以准确的测试出差分传输线缆的各项参数,有效的帮助客户提升射频产品的各项性能。


测试指标

常见的差分传输线缆的测试指标如下:
★ 差分阻抗:差分信号的特性阻抗除了两根导线各自的特征阻抗外,还应加上因耦合而产生的阻抗,一般会略小于两根单独线缆的特性阻抗之和。这个指标需要使用网络分析仪的TDR功能来实现,差分特征阻抗在网分上用TDD11来表示。
★ 回波损耗:差分线对输入端反射功率对输入功率的比值,成因是阻抗的不连续,回波损耗在网分上用SDD11来表示。
★ 插入损耗:差分线对输出端接收到的功率对输入功率的比值,插入损耗在网分上用SDD21来表示,根据客户的需求,有时也会用SDD12来表示。
★ 近端串扰和远端串扰:信号传输过程中,由于互感和互容的存在,信号在相邻导线对内产生了往输入端和往远端不相同的干扰信号。在被干扰线对输入端测得近端串扰,在被干扰线的远端得到远端串扰。
★ 差分对对内时延差:差分信号特定相位经过等长导线传输后,相对时间的差值,这个指标对于差分信号传输信息的准确性非常重要。
注:这里的SDD和TDD中的DD是表示差分模式的输入(Stimulus)和反馈(Response)之间的关系。

测试应用

信号传输设备的各组件,如PCB板,双绞线,射频线缆等。

差分信号传输线缆测试应用

相关标准

GJB 9386-2018 电连接器数据传输性能测试方法
YD/T 838.1-2016 数字通信用对绞/星绞对称电缆
GB/T 5441-2016 通信电缆试验方法

测试现场照片

差分信号传输线缆测试

差分信号传输线缆测试

测试实测典型波形

特性阻抗

特性阻抗


回波损耗

回波损耗

插入损耗

插入损耗

近端串扰

近端串扰

远端串扰

远端串扰

差分对对内时延差

差分对对内时延差

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