32GHz帶寬實(shí)時(shí)示波器技術(shù)揭秘（五）

　　去嵌入或加嵌入技術(shù)

　　隨著(zhù)電路系統的體積越來(lái)越小，電路密度越來(lái)越高，封裝越來(lái)越高級，信號速度越來(lái)越快，電路材料FR4卻因成本原因一直被采用，均衡技術(shù) （和加重、去加重技術(shù)）只能解決接收端如何盡可能正確恢復信號的要求。在很多時(shí)候，我們需要更多的數學(xué)處理技術(shù)來(lái)完成高質(zhì)量的測試，比如：

　　去嵌入：去掉信號路徑中所有因素的影響；

　　去插入損耗：去掉信號路徑中插入損耗因素的影響；

　　加嵌入：考慮增加一段信號路徑后帶來(lái)的影響；

　　虛擬探頭：用虛擬的高阻探頭來(lái)測電壓波形；

　　參考測量面移動(dòng)：實(shí)際可測點(diǎn)和想測的點(diǎn)位置不同，考慮數學(xué)方法實(shí)現測量參考面的移動(dòng)。

　　以上的數學(xué)處理技術(shù)，一般用去嵌入或加嵌入來(lái)統稱(chēng)，但也有其它不同的表述方式，實(shí)現方法或復雜或簡(jiǎn)單，但基本上是要求提供信號路徑的S參數，如圖6，一個(gè)脈沖碼型發(fā)生器產(chǎn)生3Gbps的偽隨機信號，用一根6米長(cháng)的電纜來(lái)連接到示波器以便測試。長(cháng)電纜對高頻信號是有損耗的，如圖6左面波形所示，101010這樣的高速序列信號幅度往往被衰減，圖6右邊采用去嵌入技術(shù)對信號進(jìn)行補償，你會(huì )發(fā)現信號幅度被補償回來(lái)。從左圖波形到右圖波形，中間關(guān)鍵是找到那個(gè)傳遞函數，而在實(shí)際工作中，是借助S參數來(lái)實(shí)現的，長(cháng)電纜的損耗體現在S參數上，主要是S12。

圖6 去嵌入技術(shù)的核心是傳遞函數的確定，實(shí)現的方法則是借助仿真或實(shí)測的S參數

　　加嵌入和去嵌入是相反的過(guò)程，我們可以考慮直接連接被測對象的測試結果，然后再在被測對象和示波器間加上一段長(cháng)電纜，如何推算出加一段電纜之后的測試結果？圖7給出了一個(gè)例子，只要提供這根電纜的S參數即可，圖的左邊顯示的是傳遞函數，右邊則是脈沖響應和階躍響應，頻域工程師可能喜歡看左邊的圖，時(shí)域工程師則可能喜歡右邊的圖，從右邊的圖可以直接看出該電纜帶來(lái)的時(shí)間延遲是15.2ns.

圖7 加嵌入的核心也是傳遞函數的確定，實(shí)現的方法也是借助仿真或實(shí)測的S參數

　　因為嵌入和去嵌入技術(shù)的核心部分是S參數的引入，有兩個(gè)概念，一個(gè)是實(shí)際測量到的波形，可能是在要測的被測點(diǎn)測到的，也可能是在距離想測的點(diǎn)一定距離處測得的，另一個(gè)是仿真波形或數學(xué)處理后的波形，后者是前者引入S參數仿真出的結果。實(shí)際測到的信號一定無(wú)可避免示波器的本底噪聲也在其中，引入S參數后的后續數學(xué)處理是對實(shí)際測試信號的放大或縮小，因此無(wú)可避免同時(shí)處理了示波器本底噪聲，磷化銦示波器因其本底噪聲很小，則不用過(guò)分擔心是否將無(wú)法剝離的示波器本底噪聲放大了，從而懷疑測量結果的可信度。

　　回到篇首，磷化銦示波器的出現，到底在哪一方面得到實(shí)質(zhì)性突破？我們可以看出其本底噪聲和本底測量抖動(dòng)底的極大改進(jìn)，使得各種數學(xué)處理軟件在高頻信號分析時(shí)更具意義，包括眼圖測量、均衡、去嵌入、加嵌入等技術(shù)，否則，若示波器硬件本身的誤差已經(jīng)不可忽視，再經(jīng)過(guò)各種數學(xué)處理分析后被放大，其誤差便可能直接影響測量結果的可信度。像眼圖測試的例子，實(shí)際上也許你的被測對象應該是通過(guò)測試的，但因為示波器自身誤差大，反而告訴你測量結果不通過(guò)。當然，這里要強調一下，本文的所有討論，只對高速被測信號有意義，如果測量的信號速度不高，便沒(méi)有這些差異性。