信号完整性是目前一个比较热的话题，目前大家想到信号完整性的时候往往想到首先是TDR及示波器。实际上，真正完备的信号完整性设计是离不开网络分析仪的。笔者曾经有幸参加过一届在硅谷举办的信号完整性年会(DesignCon)，在那里见到了<<信号完整性>>一书的作者Eric。 他的展位上，基本是以网络分析仪为主的测试。 正如他说的，信号完整性是频域和时域的桥梁，离开频域是无法谈信号完整性的，而网络仪正是频域测量的翘楚。
那么网络分析仪在信号完整性方面到底有哪些优势呢，第一条就是”准”。 目前任何测量仪器都没有像网络仪这样，有如此灵活和多样的的校准技术，这些校准可以不受器件端口的限制，将导线和夹具所带来的误差消除掉。 笔者所接触到的高端客户无一不在信号完整性实验室中配备网络分析仪。
当然不是说网络仪可以取代TDR，TDR最大的优势就是易用，测量结果可以立即被理解。 而网络仪的测量结果往往需要借助Matlab，ADS，PLTS等分析工具才能转化为时域数据。 笔者在信号完整性的客户群中也发现了一个有趣的现象，数字工程师热衷于使用TDR，而射频工程师乐于使用网络分析仪。 但是随着信号速率的不断提高，目前已经很难分清数字和模拟了，下图是信号速率的发展趋势。
电缆有两个弯曲段，在此，每个弯曲段都造成传输线
阻抗的失配或变化。在输入端口测得的频域响应表示在电缆中失配之间互作用引起的组合反射响应（波动），但很难确定在电缆中何处产生失配。时域响应提供观察电缆内部并确定每个失配的位置和幅度大小的途径。在上例中，响应指出第二个电缆弯曲段是重大失配的位置。从上图不难看出，时域测量直观定位被测件的阻抗不连续面，而在频域信息中我们基本看不到明显的信息(牛人除外，某些很厉害的射频工程师已经生活在频域世界里，我亲眼见过这样的牛人)。 这时有人肯定会说，时域数据这么好看，我直接用TDR得了，为什么要用网络仪给自己找麻烦。
是的，在频率不是太高，被测件是理想接头的情况下，TDR是足够了，但是对于一些高频条件下，特别是非理性接头的器件，如芯片的测试，TDR会带来很大的误差。 传统的TDR分析向测试器件发出实际脉冲信号或阶跃信号并观察反射能量。在TDR屏幕上显示入射阶跃信号以及反射波形。通过对反射波形的幅度、持续时间和形状进行分析，可以确定传输系统中阻抗变化的属性。
由TDR的测量原理可知，我们需要发一个实际的阶跃信号给器件，大家知道，理想阶跃信号的上升沿为0，但现实中是不可能达到的，目前TDR发出的阶跃信号上升沿最快为35ps，加上辅助设备可以到15ps，同时TDR接收机带宽也限制了反射分量中的高频部分，目前普遍使用的TDR带宽为20GHz，而网络仪的带宽如PNA-X的最低配置也在26。5GHz，高配可以到67GHz，外加混频器后可到110GHz（有人用到1THz，属于特殊情况，不再讨论）。
网络分析仪用于信号完整性时，最终也要变换测量结果到时域。分析仪不能发出实际入射脉冲或阶跃信号，而代之以进行扫频响应测量。利用频率响应数据，依据您选择的变换，分析仪对器件的阶跃响应、脉冲响应或带通响应进行计算。然后显示时域响应中的数据（类似TDR显示）。
由于本身频率范围很宽，又采用超外差式的中频接收机，在提高接收频宽的同时还可以降低底噪声，这是TDR所无法比拟的。同时由于是数学运算到时域，可以使用理想的阶跃函数。笔者曾经做过一个实验，同时用示波器和网络仪+ADS来测信号抖动（Jitter），发现示波器的测量结果要差很多，在不断提高电缆质量和匹配的情况下才能不断接近网络仪的测量结果，这也从一个侧面印证了网络仪测量的准确性。
后续文章，会介绍一些具体分析细节，如眼图，抖动分析。欢迎留言讨论。
- 上一篇： PNA-X原理及应用（2）
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用户3595569 2011-4-19 15:48
Like your self I pursued studies in engineering (Electrical or was it Electronics) because i loved to make things and fix things.
Engineering and engineering work embued me with a great many skills which to this day i use, though I don;t work in an engineering capacity any more
I donpt think engineering is a dead end career but the best and brightest talent get poached to industries like finance and IT. Thats not to say that the ones left are any less. I know many engineers who continue to work in their fileds and are eally op notch.
I think like any profession it has its good and bad points, but as engineers we are never really given credit for the work we do.
However I have never lost my interest in building and fixing things. if i see somethiong i feel i need, I'd rather build it than buy it just for the shear satisfaction of making something work. My friends are sometimes amazed
Robert
用户3731814 2011-4-19 09:08
Hi. I am a 20 year old mechatronics engineering student. I am still a newbie in electronics, but I share the same interest and passion for electronics as you, and I decided for mechatronics because it tries to join electronics with mechanics. As a child I always liked to disassembly my RC car and see how it worked and what controled the car. Now in my free time I study electronics and try to get involved with the new MCUs and stuff like that, it is a lot of fun for me. And you are right when you say that watching a finished project is a great satisfaction. In my case I havent developed a consumer product, but when I had my first Led-blink project working, it was such a great happiness and I new that electronics is perfect for me. EE rocks! :)
rekinu.wu_987183568 2011-2-10 09:24
用户1277994 2011-1-26 09:16
用户1025203 2011-1-25 21:04
用户1277994 2011-1-25 10:55
用户1591016 2011-1-25 10:23
keendawn_745908826 2011-1-25 10:06
用户1200810 2011-1-24 13:42