Test des pertes d'insertion pour des structures de signaux PCB avec Delta‑L 4.0

Votre tâche

Lors de la mesure de la perte d'insertion d'une trace de signal sur une certaine couche PCB, les branchements d'entrée et sortie incluant des sondes PCB et des vias produisent des contributions indésirables sur les résultats et par conséquent doivent être supprimées de la mesure jusqu'à la zone d'intérêt. Delta L est un algorithme qui a été développé pour supprimer ces effets mathématiquement et pour calculer la perte d'insertion par pouce d'une trace de signal sur une certaine couche PCB, en utilisant des structures de signaux de différentes longueurs. Le flux de travail de la mesure Delta L est entièrement intégré dans les analyseurs de réseaux vectoriels R&S®ZNA, R&S®ZNB, R&S®ZNBT et R&S®ZND avec l'option R&S®ZNx-K231.

Une caractérisation complète d'un montage de test et du de-embedding correspondant décale complètement le plan de référence de l'analyseur de réseaux vectoriels (VNA) à une nouvelle position à côté du dispositif sous test (DUT). Cette méthode peut être utilisée pour mesurer tous les types de DUT. Ce n'est pas le cas dans le Delta L, où l'algorithme suppose que le DUT est une ligne de transmission quasi-idéale sur une certaine couche PCB, caractérisée uniquement par une longueur et une perte. Le flux de travail pour la caractérisation complète du montage de test et du de-embedding est également disponible dans les analyseurs de réseaux vectoriels R&S®ZNA, R&S®ZNB, R&S®ZNBT et R&S®ZND. Les options correspondantes sont R&S®ZNx-K210 (EZD), R&S®ZNx-K220 (ISD) et R&S®ZNx-K230 (SFD).

Dans le cas où seule la perte d'insertion par pouce sur une certaine couche PCB est intéressante, Delta L fournit une méthode adaptée et simple pour obtenir ces résultats en mesurant les structures PCB avec trois méthodes différentes : 1L, 2L ou 3L. Ces dernières définissent le nombre de coupons de test utilisés avec différentes longueurs de trace. La Figure 2 illustre un exemple de 2L, utilisant des coupons de test de 5 pouces et 2 pouces.

Le Delta L 3.0 définit la sonde, le pitch de la sonde (1.0 mm) ainsi que l'algorithme pour calculer la perte d'insertion par pouce. Il fonctionne jusqu'au PCIe 4.0 des fréquences jusqu'à 20 GHz. Le Delta L 4.0 est une extension récente pour le PCIe 5.0 et le PCIe 6.0, redéfinissant le pitch (0.5 mm) ainsi qu'étendant l'algorithme jusqu'à 40 GHz. L'option R&S®ZNx-K231 intègre un nouvel algorithme Delta L 4.0, qui peut être utilisé à la fois pour les mesures Delta L 4.0 et Delta L 3.0.

Solution Rohde & Schwarz

La configuration complète est illustrée en Figure 1, un gros plan des sondes Delta L 4.0 utilisées et de la carte de test est fournit en Figure 3, et un autre gros plan de la sonde en Figure 4. Le VNA est calibré jusqu'à la fin des câbles coaxiaux, par exemple en utilisant l'unité de calibration automatique R&S®ZN-Z54.

Avec l'option R&S®ZNx-K231, le flux de travail Delta L est entièrement intégré dans les analyseurs de réseaux vectoriels R&S®ZNA, R&S®ZNB, R&S®ZNBT et R&S®ZND. Son implémentation prend en charge les méthodes 1L, 2L et 3L, en utilisant des coupons de test avec 1, 2 ou 3 longueurs différentes. Intégrée à l'intérieur de l'instrument, elle élimine complètement la nécessité d'un post-traitement sur PC externe.

La fenêtre illustrée en Figure 5 et en Figure 6 fournit l'accès aux réglages de la mesure Delta L, y compris la configuration du port de l'instrument, la sélection de la méthode Delta L et la définition du balayage. Outre les paramètres S, les impédances TDR peuvent également être affichées afin de vérifier la bonne connexion des sondes Delta L et pour réajuster les sondes si nécessaire.

Automatisation du processus

Une fois que l'utilisateur a défini les réglages, la mesure Delta L peut être démarrée, en guidant l'utilisateur à travers les différentes étapes du flux de travail Delta L. Pour chaque longueur de coupon, l'utilisateur peut sélectionner une mesure directe ou charger un résultat de mesure existant sauvegardé au format Touchstone.

La Figure 7 illustre un exemple de la méthode 3L, où les coupons de test de 10", 5" et 2" sont utilisés. Dans ce cas, l'algorithme Delta L supprime les liaisons d'entrée et sortie correspondants et fournit trois résultats pour la perte d'insertion par pouce, combinant le 10" avec le 5" (zone d'intérêt = 5"), le 10" avec le 2" (zone d'intérêt = 8") et le 5" avec le 2" (zone d'intérêt = 3") comme décrit en Figure 2. La méthode 3L fournit la plupart des informations et est généralement utilisée à une phase précoce, par exemple la sélection du matériau.

La Figure 8 illustre un exemple d'une mesure 2L utilisant des coupons de test de 10" et 5". Ici, l'algorithme Delta L supprime les liaisons d'entrée et sortie correspondants et fournit trois résultats pour la perte d'insertion par pouce, combinant les seules longueurs disponibles 10" et 5" (zone d'intérêt = 5"). La méthode 2L fournit un résultat de perte d'insertion par pouce précis dans la zone d'intérêt et est recommandée pour l'échantillonnage de carte. La méthode 1L utilise uniquement une longueur de coupon et ne supprime pas les liaisons d'entrée et sortie des résultats de mesure. Elle est conçue pour la fabrication de masse et fournit des tendances et des statistiques du processus de fabrication sur des coupons de test sur plusieurs cartes.

Dès que les résultats de mesure de tous les coupons de test nécessaires sont disponibles, le calcul Delta L correspondant peut être lancé en utilisant le bouton Run dans le flux de travail Delta L. Les résultats sont indiqués dans un nouveau diagramme supplémentaire. Pour toutes les fréquences sélectionnées dans les réglages de mesure Delta L, des marqueurs sont fournis indiquant les valeurs numériques de la perte d'insertion par pouce et l'incertitude correspondante. La Figure 9 illustre les résultats Delta L, en utilisant la méthode 2L avec un coupon de test 10" et 5". La trace orange illustre la courbe lissée avec des valeurs de marqueurs sur les fréquences sélectionnées. La trace bleue illustre la courbe non lissée pour référence et comparaison.