下一代串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)采用的高速率已經(jīng)進入到微波領(lǐng)域。比如,即將到來的SuperSpeed USB(USB 3.0)通過雙絞線對線纜傳輸速的率就達到了5Gb/s。通過連接器和線纜傳輸如此高的速率必須考慮通道的不連續(xù)性引起的失真。為了將失真程度保持在一個可控的水平,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了線纜和連接器對的阻抗和回波損耗。最新的測量使用S參數(shù)S11表征而且必須歸一化到線纜的90歐姆差分阻抗。
當(dāng)測量USB 3.0通道的S參數(shù)時,可選的儀器是時域反射計或TDR。TDR系統(tǒng)通常往待測器件注入一個階躍電壓信號然后測量是時間函數(shù)的反射電壓。差分測量通過產(chǎn)生極性相反可相對定時的階躍電壓對實現(xiàn)。這篇文章中談到的都是差分信號。
反射電壓與發(fā)射器和待測器件之間的阻抗失配成比例,關(guān)系如下式:
Z0 是源阻抗,ZL(t)是待測器件的阻抗,r(t)是反射系數(shù),Vr(t)/Vi(t)是入射和發(fā)射電壓的比率。式(1)假設(shè)到待測器件的源,線纜和連接器都是匹配的,但事實上這種情況很少見。為了補償線纜和連接器的不理想,參考平面校正(基線校正)通常進行開路,短路,負(fù)載校準(zhǔn)。調(diào)整式 (1)可以得到待測器件的阻抗和時間(或距離)的函數(shù),所以可以使用校準(zhǔn)過的TDR做阻抗測量。
圖1展示了USB 3.0 帶有連接器線纜的的阻抗曲線。曲線表明了隨著TDR 階躍信號在線纜中的行進阻抗變化是時間的函數(shù)。注意軌跡兩頭的阻抗變化,那是由于連接器引起的,當(dāng)使用上升時間100ps (階躍信號)測試時連接器的阻抗規(guī)定是90+/- 7歐。TDR的上升時間非常重要,因為阻抗變化和TDR階躍信號的上升時間成反比,而規(guī)范規(guī)定的USB 3.0信號的上升時間是100 ps,測量中匹配這個上升時間將給出信號“看到的”阻抗。
Figure 1: Differential impedance vs. time measurement for USB3.0 cable and mated connectors
圖1:USB 3.0帶有連接器線纜的 差分阻抗 vs 時間 測量
回波損耗或S11 是頻域的測量和反射系數(shù)有關(guān)。歸一化(通過反射平面校準(zhǔn) 基線校正)反射系數(shù)的傅里葉變換給出了回波損耗是頻率的函數(shù)。圖2給出了USB 3.0線纜和連接器測量的結(jié)果。圖中的橫軸表示2GHz/div,范圍是0~20GHz,縱軸表示10dB/div。回波損耗在2GHz大約是15dB,但隨著頻率的增加開始變得越來越小。精細(xì)的空值間隔是由線纜末端的連接器引起的,較大的空值間隔是由于連接器內(nèi)部的阻抗結(jié)構(gòu)決定的。
Figure 2: Differential return loss for USB3.0 cable with mated connectors
圖2: USB 3.0 帶有連接器線纜的差分回波損耗
回波損耗可以參考圖1中線纜和連接器阻抗是90歐而TDR系統(tǒng)差分阻抗是100歐,由于USB 3.0發(fā)射機阻抗是90歐,這個不匹配人為地減少了回波損耗。為了正確的表達回波損耗,將阻抗轉(zhuǎn)化為測試到的S11 是非常必要的,轉(zhuǎn)換關(guān)系由下式給出。
and (2)
轉(zhuǎn)化可以分為兩步。首先,用特征阻抗是100歐姆的測試系統(tǒng)得出的復(fù)數(shù)S參數(shù)計算出復(fù)數(shù)的負(fù)載阻抗。其次,用新的90歐姆參考阻抗計算出負(fù)載阻抗的S參數(shù)?;夭〒p耗是頻率的函數(shù),所以可以計算出每個頻點的S參數(shù)。
舉個例子,用100歐姆阻抗表征的復(fù)合回波損耗S11 = 0.53 - 0.12J 轉(zhuǎn)換到90歐姆的如下:
式2 用來將圖2中測到的插損 轉(zhuǎn)換到90歐姆差分阻抗。圖3中的兩個曲線給出了100歐姆和90歐姆特征阻抗的的回波損耗。
Figure 3: Return loss measured with 100 ohm reference (dotted line) and 90 ohm (solid line) reference
圖3:100 歐姆(虛線)和90歐姆參考(實線)的回波損耗
USB 3.0 線纜和連接器的差分阻抗可以使用校正的TDR系統(tǒng)測量插損而得出。通過對連接到待測器件的參考平面(基線校正)運行開路,短路,負(fù)載進行校正。通過簡單的轉(zhuǎn)換測試系統(tǒng)和待測器件之間的不同阻抗進行插損補償。
References
參考:
[1] “Time Domain Spectrum Analyzer and "S" Parameter Vector Network Analyzer”, James R. Andrews, Picosecond Pulse Labs application note AN-16a, November 2004
[2] “converting s-parameters from 50-ohm to 75-ohm Impedance”, Dallas Semiconductor/Maxxim application note November 21, 2003
USB 3.0線纜和連接器的阻抗和插損測試
發(fā)布時間:2009-09-24 來源:美國力科
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測試庫獲得德國萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無線開發(fā)平臺引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來更多臺式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號調(diào)節(jié)器, 以推動不斷增長的IO-Link市場
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍牙的無線局域網(wǎng)/藍牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 【“源”察秋毫系列】 Keithley在碳納米管森林涂層纖維復(fù)合材料的應(yīng)用
- 數(shù)字驅(qū)動工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會議全公開!
- 團體觀展招募!104CEF開啟組團觀眾通道,解鎖更多禮遇
- 觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車用戶界面
- 用Python自動化雙脈沖測試
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
電阻觸控屏
電阻器
電阻作用
調(diào)速開關(guān)
調(diào)諧器
鼎智
動力電池
動力控制
獨石電容
端子機
斷路器
斷路器型號
多層PCB
多諧振蕩器
扼流線圈
耳機
二極管
二極管符號
發(fā)光二極管
防靜電產(chǎn)品
防雷
防水連接器
仿真工具
放大器
分立器件
分頻器
風(fēng)力渦輪機
風(fēng)能
風(fēng)扇
風(fēng)速風(fēng)向儀