在高速數(shù)字通信時(shí)代，串行數(shù)據(jù)速率不斷提升，USB、PCIe、SerDes等接口的傳輸速率已突破數(shù)十Gbps。這對測試設(shè)備提出了更高要求：不僅需要足夠高的帶寬捕捉信號(hào)細(xì)節(jié)，還要具備精準(zhǔn)的抖動(dòng)分析、眼圖測量能力，以及應(yīng)對復(fù)雜信號(hào)環(huán)境的抗干擾性能。是德科技（Keysight）S系列示波器憑借其卓越的性能與智能化功能，為高速串行測試提供了全面解決方案。

一、高速串行測試的核心挑戰(zhàn)
1. 信號(hào)完整性問題
隨著速率提升，信號(hào)邊沿變陡、傳輸線效應(yīng)增強(qiáng)，反射、串?dāng)_、損耗等導(dǎo)致信號(hào)畸變，眼圖閉合甚至無法識(shí)別。
2. 時(shí)序抖動(dòng)與噪聲干擾
高速信號(hào)對時(shí)序精度要求極高，任何微小的抖動(dòng)（如隨機(jī)抖動(dòng)、確定性抖動(dòng)）都會(huì)影響誤碼率。同時(shí)，電源紋波、EMI干擾等環(huán)境因素進(jìn)一步加劇測試難度。
3. 標(biāo)準(zhǔn)一致性驗(yàn)證
USB、PCIe等協(xié)議對信號(hào)幅度、上升時(shí)間、模板余量等參數(shù)有嚴(yán)格規(guī)范，測試設(shè)備需支持自動(dòng)化一致性測試，減少人工誤差。
二、是德S系列示波器的應(yīng)對策略
1. 硬件性能：高帶寬與低噪聲設(shè)計(jì)
S系列示波器提供高達(dá)70GHz的實(shí)時(shí)帶寬，支持4通道同步采樣，結(jié)合低噪聲前端放大電路，確保對高頻信號(hào)的精準(zhǔn)捕獲。例如，S系列旗艦型號(hào)在30GHz帶寬下可實(shí)現(xiàn)4通道同時(shí)工作，滿足多通道并行測試需求。
2. 探頭與附件：定制化解決方案
針對不同應(yīng)用場景，是德提供多種探頭選擇：
有源差分探頭：支持高共模抑制比（CMRR），適用于差分信號(hào)測量；
低電容探頭：降低探頭對被測電路負(fù)載影響，確保信號(hào)完整性；
專用夾具與適配器：簡化高頻信號(hào)連接，減少測試鏈路損耗。
3. 智能分析功能：一鍵式測試與自動(dòng)化
眼圖分析：支持模板測試、抖動(dòng)分解（如TIE、DJ、SJ）、眼高/眼寬測量，快速定位信號(hào)質(zhì)量問題；
一致性測試套件：集成USB、PCIe、Ethernet等標(biāo)準(zhǔn)模板，一鍵生成合規(guī)報(bào)告；
實(shí)時(shí)去嵌入與均衡：通過算法補(bǔ)償探頭和線纜損耗，還原真實(shí)信號(hào)波形。
三、關(guān)鍵測試方法與技術(shù)細(xì)節(jié)
1. 眼圖測量與模板測試
通過疊加多個(gè)信號(hào)周期生成眼圖，評估信號(hào)質(zhì)量。是德S系列示波器支持多種模板類型（如MASK、MASK+BER），結(jié)合硬件觸發(fā)與軟件分析，精準(zhǔn)判斷信號(hào)余量。
2. 抖動(dòng)分析與溯源
利用TIE（時(shí)間間隔誤差）測量技術(shù)，分解抖動(dòng)成分（如周期抖動(dòng)PDJ、隨機(jī)抖動(dòng)RJ），結(jié)合頻譜分析定位抖動(dòng)來源（如電源噪聲、時(shí)鐘抖動(dòng)）。
3. 電源噪聲與EMI隔離
針對高速串行信號(hào)易受電源干擾的問題，示波器可采用以下措施：
電源紋波抑制：使用低紋波電源，配合示波器平均模式降低隨機(jī)噪聲；
EMI屏蔽設(shè)計(jì)：通過金屬屏蔽罩隔離外部環(huán)境干擾，確保測量精度。

四、實(shí)際測試案例：PCIe 5.0信號(hào)一致性驗(yàn)證
1. 測試配置
示波器：是德S系列 63GHz帶寬型號(hào)；
探頭：有源差分探頭（帶寬≥20GHz，CMRR≥60dB）；
被測設(shè)備：PCIe 5.0接口卡。
2. 測試步驟
連接與校準(zhǔn)：使用專用夾具連接探頭，通過示波器自檢功能（Self-Cal）校準(zhǔn)探頭延遲；
觸發(fā)設(shè)置：啟用邊沿觸發(fā)，設(shè)置合適的觸發(fā)電平與斜率；
參數(shù)測量：啟動(dòng)PCIe一致性測試套件，自動(dòng)分析信號(hào)幅度、上升時(shí)間、模板余量等指標(biāo)；
結(jié)果判定：生成合規(guī)報(bào)告，顯示各項(xiàng)參數(shù)是否滿足PCI-SIG規(guī)范。
3. 優(yōu)化建議
若眼圖閉合嚴(yán)重，可通過調(diào)整發(fā)射端預(yù)加重/均衡參數(shù)，或優(yōu)化PCB走線阻抗匹配，改善信號(hào)完整性。
五、安全與維護(hù)注意事項(xiàng)
1. 操作安全
確保示波器與被測系統(tǒng)共地，避免觸電風(fēng)險(xiǎn)；注入信號(hào)幅度不得超過設(shè)備允許范圍，防止損壞DUT。
2. 定期校準(zhǔn)
使用示波器內(nèi)置校準(zhǔn)信號(hào)（如1kHz方波）驗(yàn)證垂直精度，定期通過官方校準(zhǔn)服務(wù)維護(hù)硬件性能。
3. 環(huán)境控制
避免在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下測試，必要時(shí)使用屏蔽室或法拉第籠。
六、未來展望：智能化與集成化趨勢
隨著AI、云計(jì)算等應(yīng)用的推動(dòng)，高速串行接口速率將持續(xù)攀升。是德S系列示波器通過集成自動(dòng)化測試軟件、機(jī)器學(xué)習(xí)算法（如智能抖動(dòng)分類），并與協(xié)議分析儀、誤碼儀聯(lián)動(dòng)，形成完整的測試生態(tài)系統(tǒng)，助力工程師高效應(yīng)對未來挑戰(zhàn)。

是德S系列示波器憑借其硬件性能、智能分析功能及豐富的附件生態(tài)，為高速串行測試提供了從信號(hào)捕獲到結(jié)果分析的全方位解決方案。通過掌握關(guān)鍵測試方法與技巧，工程師可大幅提升測試效率與準(zhǔn)確性，推動(dòng)新一代高速通信技術(shù)的落地應(yīng)用。

審核編輯 黃宇