CN112180296A - 一种信号互联稳定性的测试装置及其测试方法 - Google Patents

一种信号互联稳定性的测试装置及其测试方法 Download PDF

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刘庆元
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Abstract

本发明提供了一种信号互联稳定性的测试装置及其测试方法，属于涉及计算机通讯技术领域；包括第一电路板、第二电路板、信号发生器和示波器；第一电路板和第二电路板分别安装相同的第一待测连接器和第二待测连接器，第一待测连接器和第二待测连接器之间通信连接；信号发生器向第一待测连接器发送输入信号；示波器获取第一待测连接器的输入信号和第二待测连接器的输出信号，并将输入信号和输出信号进行对比，用于解决信号互联链路的连接器以及cable等器件的选型评估，从信号的稳定性入手，引入测试应力，模拟实际组装，评估互联链路的稳定性问题，从而提早发现问题，提早解决，避免后期因为链路稳定性造成比较严重的经济损失。

Description

一种信号互联稳定性的测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及计算机通讯技术领域，尤其是涉及一种信号互联稳定性的测试装置及其测试方法。
背景技术
目前服务器系统所支持的功能以及规模越来越复杂，例如对存储盘的支持数量越来越多，对PCIE各种设备的支持范围也不断扩大，互联的速率也越来越高，目前PCIE已经支持到32G。随着规模和速率的提升，对PCB的材质以及走线长度要求越来越严格，因此信号通过连接器互联链路在服务器中应用的越来越多，而其连接稳定性就更为重要。
目前用于信号互联的连接器以及cable的评估更多是直接应用到服务器正式产品的板卡上，前期物料选型的评估是没有服务器板卡的，目前更多的是进行理论分析以及联通性仿真，并没有对互联连接器以及cable进行实际的测试评估，而对连接的稳定性也没有进行过测试。
因为目前没有互联稳定性测试，因此很多互联的问题发现的时间都接近于产品开发的后期，甚至是大批量产后才被发现。此时再去解决，时间和成本都是制约因素，因此处理起来非常麻烦。
发明内容
本发明的目的在于，基于连接器互联的稳定性的需求，提供了一种用于测试连接器实现信号互联的稳定性测试装置和方法，此方法可应用与高低速连接器，适用于多种类型的连接器对插，连接器和cable的互联检测，通过制定检测方法，检测连接器互联接触对信号质量的影响，来判断连接的稳定性。
第一方面，本发明提供一种信号互联稳定性测试装置，包括第一电路板、第二电路板、信号发生器和示波器；
第一电路板和第二电路板分别安装相同的第一待测连接器和第二待测连接器，第一待测连接器和第二待测连接器之间通信连接；
信号发生器向第一待测连接器发送输入信号；
示波器获取第一待测连接器的输入信号和第二待测连接器的输出信号，并将输入信号和输出信号进行对比。
进一步的，第一电路板包括多个表面贴装组件，每个表面贴装组件与第一待测连接器的每个焊盘对应连接。
进一步的，每个焊盘与对应的表面贴装组件之间的走线等长。
进一步的，第一待测连接器的焊盘均分为多组，同一组中的每个焊盘与对应的表面贴装组件之间的走线等长。
进一步的，第一待测连接器与第二待测连接器通过通信电缆连接或以板对板的方式连接。
进一步的，示波器的测试端连接第一待测连接器和第二待测连接器的焊盘。
第二方面，本发明还提供一种信号互联稳定性测试方法，应用于上述的信号互联稳定性测试装置，所述方法包括：
获取第一待测连接器的输入信号和第二待测连接器的输出信号；
将输入信号和输出信号进行傅里叶变换，形成输入冲击函数和输出冲击函数；
将输入冲击函数和输出冲击函数进行对比。
本发明提供的一种用于信号互联稳定性评估的测试装置，具备如下技术效果：用于解决信号互联链路的连接器以及cable等器件的选型评估，从信号的稳定性入手，引入测试应力，模拟实际组装，评估互联链路的稳定性问题，从而提早发现问题，提早解决，避免后期因为链路稳定性造成比较严重的经济损失。
相应地，本发明实施例提供的一种用于信号互联稳定性评估的测试方法，也同样具有上述技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的稳定性测试硬件结构及测试方法示意图；
图2为本发明实施例提供的第一电路板机构示意图；
图3为本发明实施例提供的信号连接测试回路示意图；
图4为本发明实施例提供的信号名称示意图；
图5为本发明实施例提供的傅里叶变换前后的信号频谱图；
图6为本发明实施例提供的实施流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种信号互联稳定性测试装置，包括第一电路板1、第二电路板2、信号发生器3和示波器4，第一电路板1用于信号的输入测试，第二电路板2用于信号的输出测试(第二电路板2用于链路信号输出波形的量测，不需要SMA器件进行信号输入，通过示波器测试PCB板2连接器输出的信号波形，获取信号参数)；
请参阅图3，第一电路板1和第二电路板2分别安装相同的第一待测连接器11和第二待测连接器21，第一待测连接器11和第二待测连接器21之间通信连接；
请参阅图3，信号发生器3向第一待测连接器11发送输入信号；
请参阅图3，示波器4获取第一待测连接器11的输入信号和第二待测连接器21的输出信号，并将输入信号和输出信号进行对比。
请参阅图2，第一电路板1包括多个表面贴装组件12，每个表面贴装组件12与第一待测连接器11的每个焊盘对应连接，每个焊盘与对应的表面贴装组件12之间的走线14等长，第一待测连接器11的焊盘均分为多组，同一组中的每个焊盘与对应的表面贴装组件12之间的走线14等长，这样各信号输入点到焊盘的信号衰减以及其他参数变更基本一致，有利于进行同一连接器不同pin之间的测试数据比对。
请参阅图3，第一待测连接器11与第二待测连接器21通过通信电缆连接或以板对板的方式连接，其中如果是板对板连接方式，表面贴装组件12以及测试点可以摆放在电路板的背面，方便量测。
请参阅图2和图4，示波器的测试端13连接第一待测连接器11和第二待测连接器21的焊盘，这样测试到的数据可以更好的反映信号入连接器之前的各个参数。
本发明还公开了一种信号互联稳定性测试方法，应用于上述信号互联稳定性测试装置，该方法包括：
获取第一待测连接器11的输入信号和第二待测连接器21的输出信号；
将输入信号和输出信号进行傅里叶变换，形成输入冲击函数和输出冲击函数；
将输入冲击函数和输出冲击函数进行对比。
请参阅图4，在图中，F1(t)和F2(t)表示了示波器测试获得的输入信号和输出信号；
首先，使用信号发生器产生输入信号，以正弦信号为例，记为F1(t)：
f1(t)＝A1·sin(ω1t+φ1) (1)
最终得到的正弦信号，记为F2(t)：
f2(t)＝A2·sin(ω2t+φ2) (2)
在两个信号表达式中，主要是以下三个参数决定了信号的特征：
A为振幅；ω是角频率，也就是周期；
Figure BDA0002655277290000061
是初始相位。
在信号传输过程中，针对于信号的损耗，比较直观的是三个参数的数值变化。对于质量较好的信号互联链路，经传输后信号失真会很低，与原始信号差别不大，此时单从三个参数数值上很难看出信号的质量受到影响的程度。
针对这一点，通过对前后信号做傅里叶变换(FT，Fourier Transform)，可以在频域中很清晰地评判出信号间的差异。
对于连续的时间信号f(t)，经过傅氏变换后的信号记为F(ω)，其通式为：
Figure BDA0002655277290000062
根据欧拉公式：
Figure BDA0002655277290000063
所以f1(t)经过傅里叶变换，结果记做F1(ω)为：
f1(ω)＝A1·jπ·(δ(ω+ω1)-δ(ω-ω1)) (5)
同样地，F2(ω)为：
F2(ω)＝A2·jπ·(δ(ω+ω2)-δ(ω-ω2)) (6)
如图5所示，信号发生器输出的原始信号f1(t)经过傅里叶变换之后为图中绿色代表的关于y轴对称的冲激函数，幅值为|A1π|，与y轴的偏移量为ω1；同样地，经过cable和连接器传输后的输出信号为f2(t)，经过傅里叶变换之后为图中橙色代表的关于y轴对称的冲激函数，幅值为|A2π|，与y轴的偏移量为ω2。
在图5中，A(冲激函数的幅值)和ω(与y轴偏移量)两个参数为评判前后两个信号差异性的标准。将A1，ω1和A2，ω2在一张频谱图(即同一坐标系，ω-|F(ω)|坐标系)上表示出来，如图6所示，可以很清晰地看到前后信号的差异性。如果差异过大，则说明连接器和cable质量较差，导致信号在传输过程中产生严重的失真现象，此时可以考虑更换cable和连接器以保证信号传输质量。如果橙色信号与绿色信号基本重合，则说明信号在传输过程中几乎没有失真，可以采用此类的cable和连接器。
请参阅图6，是整个方案的实施流程，通过此判定方式可以进行多次测试，多次计算比对，例如如果是连接器加cable的形式互联，可以模拟cable在服务器机箱中的理线方式，来进行不同方位，不同用力的拉扯，从而判断模拟在实际使用场景中，cable经过弯曲拉扯后而对信号产生的影响，从而进一步判断信号互联的稳定性。在项目开发前期即进行稳定性的模拟测试，用于提前发现信号互联问题，防止后续大量生产时，因为此问题带来的损失，增强了服务器的稳定性。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种信号互联稳定性测试装置，其特征在于，包括第一电路板、第二电路板、信号发生器和示波器；
第一电路板和第二电路板分别安装相同的第一待测连接器和第二待测连接器，第一待测连接器和第二待测连接器之间通信连接；
信号发生器向第一待测连接器发送输入信号；
示波器获取第一待测连接器的输入信号和第二待测连接器的输出信号，并将输入信号和输出信号进行对比。
2.根据权利要求1所述的信号互联稳定性测试装置，其特征在于，第一电路板包括多个表面贴装组件，每个表面贴装组件与第一待测连接器的每个焊盘对应连接。
3.根据权利要求2的信号互联稳定性测试装置，其特征在于，每个焊盘与对应的表面贴装组件之间的走线等长。
4.根据权利要求2的号互联稳定性测试装置，其特征在于，第一待测连接器的焊盘均分为多组，同一组中的每个焊盘与对应的表面贴装组件之间的走线等长。
5.根据权利要求1所述的信号互联稳定性测试装置，其特征在于，第一待测连接器与第二待测连接器通过通信电缆连接或以板对板的方式连接。
6.根据权利要求1所述的信号互联稳定性测试装置，其特征在于，示波器的测试端连接第一待测连接器和第二待测连接器的焊盘。
7.一种信号互联稳定性测试方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一项所述的信号互联稳定性测试装置，所述方法包括：
获取第一待测连接器的输入信号和第二待测连接器的输出信号；
将输入信号和输出信号进行傅里叶变换，形成输入冲击函数和输出冲击函数；
将输入冲击函数和输出冲击函数进行对比。
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CN115291075A (zh) * 2022-06-24 2022-11-04 杭州未名信科科技有限公司 一种高速信号质量的测试方法和测试装置

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