什么是高速传输连接器的信号完整性（SI）测试？
在高速数字信号传输中，连接器是决定信号质量的最重要因素之一。 特别是在 PCIe Gen5/Gen6、USB4 和 DisplayPort 等高速接口中，单个连接器特性的细微差异都可能直接影响整个系统的信号完整性（SI）裕量以及对标准的符合性。
本文将概述连接器信号完整性（SI）测试的基础知识，以及关键的测量方法和评估指标。 以我们的CABLINE®系列为例，我们将重点介绍高速传输连接器的测试要点——随着对高速通信需求日益增长的应用场景增多，此类连接器的需求也在不断增加——并展示I-PEX的SI测试板产品线。
1. 什么是信号完整性测试？
信号完整性（SI）测试是一种技术，用于定量评估高速电信号在通过传输路径（如连接器、电缆和PCB走线）时，波形和时序能够保持完整保真的程度。 在当今USB、PCIe和HDMI等高速接口广泛应用的时代，单个连接器的特性会直接影响产品的整体通信质量。
在连接器的信号完整性（SI）测试中，以下因素是导致信号完整性下降的主要原因：
- ・由特征阻抗不匹配引起的反射
・相邻引脚之间的串扰（近端串扰 NEXT / 远端串扰 FEXT）
・由导体和介质损耗引起的插入损耗
・差分对内的偏置及共模转换
随着高速和高密度设计日益普及，能够准确隔离并评估单个连接器的信号完整性（SI）特性，对设计质量和开发效率至关重要。
2. 主要行业标准
连接器的信号完整性（SI）特性对于高速传输至关重要。根据具体应用的不同，相关性能要求和评估方法由以下行业组织和标准进行规定。
| PCI-SIG | PCI Express (Gen4 / Gen5 / Gen6) |
| USB-IF | USB4, USB Type-C |
| MIPI Alliance | D-PHY, A-PHY, C-PHY, M-PHY |
3. SI测试所需的测量设备和治具
在连接器评估中，通常会使用矢量网络分析仪（VNA）、测试治具以及以下列出的去嵌入工具。
| Equipment | Main Applications | Features |
| VNA (Vector Network Analyzer) |
通用S参数的测量 | 最基础的信号完整性（SI）测量工具 |
| TDR Oscilloscope | 特征阻抗分布可视化 | 可有效定位阻抗不连续点 |
| Fixtures (SI test boards, adapters, etc.) |
测量接口 | 根据产品和目标频率进行定制 |
| De-embedding tool | 提取连接器特性 | 消除了评估板和治具的影响 |
| BERT (Bit Error Rate Tester) |
利用真实信号测量误码率 | 可在接近实际使用环境的条件下进行评估 |
| Real-time oscilloscope | 眼图，抖动分析 | 时域中波形的详细分析 |
特别是在高速传输应用中，SI测试板本身的设计质量会显著影响测量结果。
4. 主要测量参数
| Parameters | Description |
| Return Loss | 输入端口和输出端口处的信号反射量。反映了阻抗失配的程度。是衡量反射量的一项指标。通常，绝对值越大（数值越负），性能越好。 |
| TDR (Time Domain Reflectometry) |
确定时域中特征阻抗不连续点的位置和幅值 |
测量示例: NOVASTACK® 35-HDP
| Parameters | Description |
| Insertion Loss | 信号在通过连接器时会发生损耗。 这种损耗往往随着频率的提高而增大 |
| NEXT, FEXT / Near-End and Far-End Crosstalk | 相邻引脚之间的串扰。测量包括两种类型：NEXT（近端）和 FEXT（远端） |
| Eye Diagram | 对叠加数字信号的评估。 信号质量和传输裕度是根据眼图开口的幅度 和清晰度来评估的。 |
对于用于高速差分传输的连接器，一个关键的评估标准是能否在要求的频率范围内保持低损耗和低串扰的性能。
| Skew within a differential pair | 对内偏斜（In pair skew）指差分对内部正负信号线之间的时序差； 由电气长度不匹配或传播延迟不一致所导致。 |
| Propagation Delay | 信号在印制电路板上从发送端传播到接收端所需的时间；这是高速、高密度布线中出现时序错误和数据传输错误的主要原因。 |
5. SI测试板在高速连接器测试中的重要性
为了准确评估高速、高密度连接器，信号完整性（SI）测试板需要满足以下要求：
-
・具有可控特征阻抗的传输线
・选用低损耗 PCB 材料
・基于去嵌入方法s合计测试治具
I-PEX 的 SI 测试板采用针对高速差分传输评估进行优化的设计，可实现：
-
・以高重复性获取连接器固有的SI特性
・与竞品进行客观的性能对比
I PEX 提供多款信号完整性（SI）测试板产品阵容，可适配各连接器系列的特性。
板对板（FPC）连接器：NOVASTACK® 系列
NOVASTACK® 系列由用于板对板（FPC）连接的高针数、高密度连接器组成。
针对该系列开展信号完整性（SI）测试时，不仅需要考量连接器本身，还需兼顾布线密度带来的影响，以此完成综合性评估，这一点十分关键。
要点
- ・串扰（NEXT / FEXT）：评估相邻对向引脚之间的信号干扰
- ・插入损耗：FPC连接过程中的高频损耗评估
NOVASTACK® SI 测试板通过针对高密度布线优化的差分布线设计，可在接近实际工作环境的条件下进行 SI 测试。
如图所示，使用针对待评估连接器系列进行优化的SI测试板，可实现最佳的高速传输评估。
6. 高速传输连接器的测试必须结合“评估环境”来考虑
要准确评估高速传输连接器的性能，不仅需要考虑连接器本身的性能，还必须考虑评估环境——包括信号完整性（SI）测试板和测量方法——因为随着数据传输速度的提高，评估结果越来越受评估环境的影响。
在 I-PEX，我们提供全面的评估解决方案，不仅涵盖连接器设计，还包括信号完整性（SI）测试板和测量专业技术。如果您有任何与评估相关的问题，欢迎随时联系我们。
