基于矢量网络分析仪的信号完整性分析技术研究

发布时间：2020-03-20 17:14

【摘要】：本论文研究的是基于矢量网络分析仪的信号完整性分析技术,旨在利用该仪器来观测待测器件或者高速链路保持信号完整性的能力。该研究不仅开拓了矢量网络分析仪的新功能,还给信号分析领域带来了全新体验。本论文的研究基础是矢量网络分析仪所测量的散射参数,通过该参数可以观测到待测器件或者链路的反射响应和传输响应,从而可得知其对信号完整性的影响。而在时域中一般是通过眼图来表征信号完整性的情况,并且眼图的观察更加直观和简便,因此本文的重点在于利用矢量网络分析仪测量得到的散射参数来生成眼图。散射参数均为频域数据,包括幅值和相位,基于本论文的研究需要将该频域数据变换成时域数据,而傅里叶逆变换可实现这一变化,因此本论文的所做的工作如下:本论文研究了散射参数从频域到时域变换过程中的一些技术细节,包括离散采样、截断效应、窗函数、归一化等。并利用MATLAB仿真,通过直流外插法得到直流值,利用共轭对称法得到完整的频域散射参数,进而求得散射参数的时域响应。经过实验验证表明该算法具有较高的精确度。本论文利用眼图的生成原理,通过MATLAB产生随机码型序列,并将该序列与散射参数的时域响应相卷积得到输出响应,进而得到对应的眼图,从而可进行信号完整性分析。此外本论文还研究了插入抖动,预加重和均衡的功能。插入抖动可模拟真实的传输信号,预加重和均衡可使闭合的眼图张开。这些技术对信号完整性的影响均可反映在眼图结果上。最终本论文使用C++编程语言和QT软件开发了一套基于矢量网络分析仪的信号完整性分析软件,通过该软件可以同时观察时域和频域的散射参数,可以观察信号通过待测器件或者链路后的眼图,可以插入抖动。该软件的功能符合市场需求,具有一定的市场价值。本文利用矢量网络分析仪来进行信号完整性分析,使得相关技术人员可以同时观测到频域特性和时域特性,并且突破了传统的仪器使用界限,促进了跨领域的信号分析技术的发展。
【图文】：

畸变图,信号完整性

这必然使得接收到的数据是不正确的。除此之外，也可能导致数据和时钟之间产生时序上的问题。图2.1 数据波形畸变图由上面的叙述可知，信号完整性被破坏可能是由多种原因导致的。但从根本原因上说，是信号上升时间的缩短造成的。当信号的上升时间不断减小，信号中某些部分的频率越来越高。当经过不理想的传输通道时，信号的频率越高，信号的完整性越容易受到严重的破坏。2.1.2 信号完整性的测量技术由于互连器件的性能对系统最终的信号完整性具有非常大的影响，为了降低破坏信号完整性的可能，需要将待测器件的物理设计转换成相应的电路模型，并对该模型

硬件结构图,矢量网络分析仪,硬件结构图

第二章总体方案设计9图2.2 矢量网络分析仪基本硬件结构图①激励信号源：给被测件提供激励信号。该信号源的目的在于产生符合功率需要并且满足测试频率要求的输入信号。由于测量散射参数是在多个离散的频率点处进行的，因此该激励信号源的工作方式为扫频。并且现有的矢量网络分析仪常常会利用多级混频的工作方式来增大信号源的最高频率。②信号分离装置：包括功分器和定向耦合器，，这两部分的功能是得到待测件的输入信号和反射信号。激励信号源产生的激励信号经过功分器后会均分为两部分信号，其中一部分信号直接进入接收机中，剩下的一部分信号在开关的作用下进入了被测件的相应端口。然后定向耦合器提取出被待测件反射回来的信号，并将该信号送到相应的接收机中。③接收机：测试待测件的输入信号、反射信号以及传输信号，网络分析仪中一般内置多台接收机。一般有二极管检波和调谐接收机这两种方法来检测信号。但前者仅可以对幅度信息进行检测，而后者的检测则能同时包含幅度和相位。受到检测功率范围的限制
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN911.6

【参考文献】