Vakıflar: S-Parametrelerin Gerçekten Ne Olduğunu
Yüksek frekanslı ticaret dünyaları yüksek frekanslı (HFT) ve hiper ölçekli veri merkezleri, her mikrosaniye ve her bir hata, fiziksel katman - baskılı bir devre ünitesine izin veren, her bir kabloya ve her metreye kadar-sıralama hızları - tüm kanallarını doğrulayan bir sinyal-sayıları doğrulayan ve dinamik bir şekilde tanımlayan bir şekilde tanımlayan bir şekilde tanımlar.
- [FONT:0]S11) - giriş port gerilim yansıma katsayısı (prodüktör sistem tarafından kapatıldığında)
- [FONT:0]S21) - ileri iletim katsayısı (kullan 1'den port 2)
- [FONT:0]S12) - ters iletim katsayısı (kesinlikle veya ters kazanç)
- [FONT:0]S22) - çıkış port yansıma katsamı
Bu matrisleri, karmaşık bir bileşenler zincirini -filtörler, kablolar, arka düzlemi ve konektörler - tek bir soyut kara kutu olarak modellenebilir.Bu modülerlik S-parametreleri yapar [Yüksek hızlı dijital tasarım için vazgeçilmezdir.] David M. Pozar.
S-Parameter Ölçüm ve Ekstraksiyon
Güvenilir S-parameter verileri hassas olan bir disiplindir. birincil enstrüman, bilinen standartları kullanarak doğru bir kalibrasyondur (SOLT) - DUT'un kablolarına doğrultulmuş bir ölçüm yöntemi gönderir (DUT) ve veri merkezlerinde yaygın sinyalleme için kritik bir işlem için, karma-parametreler, arsalamalar ve fikre dönüşler için kullanılan ölçümler için kullanılan 10-siyonel dönüşümler için doğrulanmış veya otomatik olarak doğrulanabilir.
Simülasyon alanında, elektromanyetik alan çözücüleri -Ansys HFSS, Keysight ADS, CST Studio - 3D PCB yapılarındaki 3D modellerinden gelen S-parametre dosyaları, kablolar ve paketler. Bu modeller endüstride standart olmayan Touchop formatta depolanır (.s2p, .s4p, vb.) ve bu özellikleri yüksek çözünürlükte kontrol etmek için zaman aralığına kadar uyarlanabilir.
SParameters kuralı Yüksek Yeterli Ticaret Altyapısı
HFT'de, ek gecikmelerin tek bir nanosaniyesi rekabetçi bir kenarda erode olabilir. Ticaret sistemleri, enerjiyi kaynaka geri yansıtarak, göz açıp en sonundaki hataları ortadan kaldırır. S-parametreler ticaret altyapısının veri ve sipariş mesajlarına izin verir: Her bir kablo toplu taşıma sistemi, PCB aracılığıyla, kaynak açma ve kablo pigtail, kaynağına doğru enerjiyi yansıtan sonsuzlukları ortaya koyar.
- [FONT=0) RF zincirinin son bulmasına karar verir[Dönetici:0|Dönetici/deserializer (SerDes) çıktı, paddle tahtadan ve her segmentin doğrudan doğrulanmış ve sabit bir Gbps kanalını kullanarak, 12 inçlik bir kesintiye uğratabilir.
- [FONT:0) Önbellekli kavimler ([Dönemli) ile ilgili olarak yansımaları dikkate almak için gerekenleri gösterir.[Dönetici:0)[Dönetici:0))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) Zayıf geri dönüş kaybı, göz ardı eden ve çiplerin sabitleyicileri gösterir.
- [FONT:0]Equalization design[DFLT:1)[Döneticileri [DFLT:2] ) Bilgilendiriciler, yemlemeli eşitleştiricilerin musluk katlarını sık sık sık sık sık sık sık sık, 5 psörtün altında, kanal gecikme süresi boyunca gecikmeli gecikmenin sağlanması için devre dışı bırakmak için kanaldaki gecikme oranını azaltır.
Pratik bir örnek: Bir HFT firması 12 inç SMPM şarj kablolarını bir mikrodalga altkonucuna bağlanmak için kullanabilir.Pandartlı bir VNA ile kablo montajını ölçerek, grubun gecikmesinin iki eksenli bağlantıdan kaçınması için yeterince düzelebileceğini onaylayabilir.Influences of the four-port S-parameters of a 25 Gbps link without retimers – save critical nanosaniyeler.
Kanalın Rolü Margin'i HFT'de
Kanal İşletim Margin (COM) yüksek hızlı bağlantıları değerlendirmek için anahtar bir ölçüm haline geldi, HFT'de kullanılanlar da dahil olmak üzere, tam S-parametre matrix ve SerDes parametrelerini giriş ve çıkışlar olarak tek bir rakam olarak kabul etti. HFT uygulamaları için, özellikle de adayın kablolarını karşılaştırmak için uygun bir şekilde hedefleniyor ve bileşenleri hızla değerlendirilebilir bir şekilde tekrarlamak için.
Data Center Interconnects'te S-Parametreler
Modern veri merkezleri 25 Gbps NRZ şeritlerinden 112 Gbps PAM4 sinyale kadar gelişti, yakın ufukta 224 Gbps ile, kanaldaki frekans yanıtı 28 GHz'ye kadar kontrol edilmelidir.S-parameters, IEEE 802.3 Ethernet standartlarına göre tanımlanan bileşenleri belirlemek için evrensel para birimidir, CR (copper twin) ile AOC (aktif optik kabloya) bağlantılar.
Copper Interconnects: DAC, Backplane, and Tools Analysis
Doğrudan bakır (DAC) kablolar ve arka düzlem izlerinin üst düzeye çıkan ekranların çalışma noktalarıdır. Tipik QSFP-D DAC, çoklu potansiyel çiftleri içerir, her biri S-parametre sınırları tarafından tanımlanan bir uyum maskesini gerektirir. Örneğin, IEEE 802.35-sorunlu bir çiftliği kontrol altına almak için, en yüksek çözünürlükte 3DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD
QSFP-D kafeslerinden MCIO-D-board arabirimlerine kadar – S-parametreleri ile karakterize edilen sinyal, büyük bir S) neden olan bir engeli ortaya çıkarabilir.[Döneticileri, bağlantıyı yükselterek otomatik olarak indirmeyi ve başlatmayı sağlar.
Optik Interfaces ve Active Cables
Optik bağlantılarda bile, ev sahibi olan S-parametrelerin elektrik kabloları ve kanal S-parametre modeline uymaları gerekir. 400GBASE-FR4 ve benzer optik modüller genellikle modüldeki kablo S-parametreleri anlamına gelir ve tüm ev sahibi tahta izi, bağlantı noktaları ile bağlantı kurmalı bir şekilde yapılır.
Standartlaştırılmış Uyum Testi
IEEE 802.3 çalışma grupları, S-parametre tabanlı sınırlar üzerinde ayrıntılı fiziksel-katılım özelliklerini yayınlar. Örneğin, CR4 kanal spesifikasyonları 100 Gbps, verici kurbanın kanal özelliklerini, alıcı toleransını ve çapraz-sayıt testlerini kanal başına tüm 16 S-parametreleri ile birlikte yayınlar.Bu standartlaşma kabloların, anahtarların ve NIC'lerin farklı satıcılardan güvenilir bir şekilde geçmesi için gerekli olan bir eklentiye sahip olması gerekir.
Gerçek Dünya Uyum Örnek: 400GBASE-KR4
Arka plan uygulamaları için, 400GBASE-KR4 standart, arka uçaktaki bir referans alıcıyı kullanarak bir COM'ı genişletir ve Sparametre ölçümünü kullanarak, büyük bir yükleme modellerini sunar - son zamanlarda 1.2 dB'nin geliştirilmesine izin veren bir başarısızlık modu, yeniden yarışta yanlış eşleştirmeler nedeniyle geri dönüş kaybına neden olur.
SParameters'tan Eye Diagrams ve Link Bütçeleri
S-parametrelerin gerçek değeri, son derece uçlu bağlantı simülasyonlarına takıldığı zaman ortaya çıkar. Transient simülatörüler zaman-bölge pulsiyon yanıtını (S-parametre verilerini kullanarak) p-random serisi ile birlikte, görsel olarak encapsulatlar jitter, gürültü ve intersymbol müdahalesini içeren bir göz üretirler.
- [FONT=0)Eye yükseklik ve göz genişliği[DÜT:1): Kanalın kaybı ile doğrudan ilişkili (S).21) ve eşitleştirme etkinliği için.
- [FONT:0)Bathtub eğrisi[[Dönetici: zamanlama ve amplif marjlarından inşa edilmiş, toplam jitter (TJ) hedef bir noktada, genellikle 1E-15. eğim, rastgele jitter oranı ortaya çıkarır - S-parametrelerde yakalanan dik bir eğim işaret eder.
- [FONT=0)Channel işletim marjı (COM))[FONT=0, COM S-parametre matrisi ve SerDes parametrelerini giriş ve çıkış noktası olarak alır, zaman-konsuming istatistiksel simülasyonları yerine getirir. 3 dB sağlam bir bağlantı için tipiktir.
Tüm bunlar altta yatan S-parametre verilerinin kalitesine güveniyor. Yaygın bir tuzak, yetersiz frekans çözünürlüğü veya bant genişliği ile dosyaları kullanıyor, bira ve yapay göz kapanmasına yol açıyor. En iyi uygulama görevleri veya simülasyonlar DC'den yayılabilir (örneğin, Net-frezegen VNA ayarları) en az 1.5 kez bu kısıtlamaların seçimi de otomatik olarak uygulanabilir: Daha fazla müdahale yakalama ve yapay bir yanıt yakalamanın seçimi daha fazla intersymbol.
Pratik Link Bütçe Hesaplama
112 Gbps PAM4 kanalı için bir bağlantı bütçesi, en yüksek izin verilen 12 dB'nin 28 GHz'de eklenmesiyle başlayabilir.[Dönetici:0] [Döneticileri 1'den fazla, kanal kaybının [FDDDDöndergiler için] aşağıdakiler için [Döneticileri değiştirmiş durumda, DDDDDöneticileri ve/veya dB)
Gelişmiş Konular: Gömülü Fixtures, De-embedding ve Model Integrity
Yüksek hızlı tasarımın öncü kenarlarında, basit S-parametre ölçümleri nadiren yeterlidir. Arka düzlemdeki kablolar veya çipler gibi öğeler doğrudan hayal kırıklığına uğratamaz; etkiler matematiksel olarak ortadan kaldırılmalıdır. 2x-thru de-embedding, otomatik fikstür (AFR), ve TRL (ThruReflectLine) kalibrasyonu, birkaç kez daha iyi bir şekilde kaybetmeme olanak sağlar.
Pasivite uygulamaları, enerji tasarrufuna neden olan bazı basitleme algoritmalarının (örneğin Vector) frekans yanıtını önemli ölçüde değiştirmeden geçebilmeleri için, 224 Gbps bağlantılarından dolayı, bu dürüstlük adımları zorunlu; tek bir geçiş, devre dışı bırakma işlemi tamamen bozulmuş göz diyagramına neden olabilir.
S-Parameter Hassasiyetinde Sıcaklık Rolü
Sıcaklık varyasyonları doğrudan dielektrik sabit ve iletken direnç gibi malzeme özelliklerini etkiler, S-parametre değerlerini değiştirir veya çoklu sıcaklıklarda ısıtılabilir sıcaklık sıcaklıkları 20°C'den 50°C'ye kadar 20°C'den 50°C'ye kadar değişebilir. Tipik bir FR-4 PCB izi, özellikle de açık olmayan kolokasyon alanlarında %10 değişiklik görebilir.
Geleceğin: 224 Gbps ve Öteki
Veri merkezleri, şerit başına sinyale doğru 224 Gbps PAM4 sinyaline doğru ilerlerken, S-parametre modellemesi, 3D-printed dalga kılavuzlarını ve Megtron 8 veya Tachyon gibi 25 GHz gibi hassas yüzeylere sahip olan yüksek çözünürlükte, S-parametre davranışını tahmin etmek için uygulanır.
S-Parameter Modeling'de Makine Öğrenme
Makine öğreniminin uygulanması (ML) S-parametre modellerini üretmek için uygulama, milisaniyelerde yeni bir geometri için çalışır.Bu özellikle de geçişler, bağlantı fırlatmaları ve paket yönlendirmesi için değerli. Son zamanlarda S-parametreleri tahmin edebilir,11)
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Sparametreler akademik soyutlamalardan çok daha fazlasıdır; yüksek frekanslı dijital tasarımın operasyonel dilidir. Ticaret katlarında ve veri merkezlerinde, Maxwell'in denklemlerini, bağlantılarının seçimine, PCB izlerinin ayarlanması ve SerDes eşitleştirici ölçümlerin oluşturulmasına olanak sağlarlar.