CN113923860B - 一种基于sfi接口的电信号测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于SFI接口的电信号测试装置，包括：PCB板卡和测试连接器，测试连接器设置于PCB板卡后端，PCB板卡前端设置有向外凸出的金手指，金手指的导电触片尾端设置有第一差分孔对，金手指通过第一差分孔对与测试连接器以内层走线连接。由于内层走线相比于外层走线的线宽波动更小，从而内层走线的阻抗波动更小，有利于减小SFI高速信号在经过测试装置时的信号反射。并且，内层走线与金手指连接的一端为差分走线，与测试连接器连接的一端为单端走线，单端走线的线宽大于差分走线的线宽，保证了内层走线的阻抗的连续性。

Description

一种基于SFI接口的电信号测试装置

技术领域

本申请涉及测试装置领域，特别是涉及一种基于SFI接口的电信号测试装置。

背景技术

现有的某些被测物(例如，主机端SFP+连接器)的接口为SFI(SFP+high speedserial electrical interface)接口，该SFI接口是一种基于交流耦合的差分低电压高速接口，并且，该SFI接口采用CML(Current Mode Logic)电平，幅值小于500mV，差分阻抗为100Ω±10％，单通道速率为10.3125Gb/s。

由于SFI接口速率达到10.3125Gpbs，属于高速信号范畴，再加上测试探头有各种寄生参数，直接用测试仪器中的探头点测电信号会带来很大的反射和损耗问题。业界通用做法是设计一种专用的测试装置，以连接被测物和测试仪器，然而，目前的测试装置在PCB板卡的走线设计中采用外层走线，由于PCB加工工艺原因会导致外层走线的线宽加工后波动较大，从而外层走线的阻抗波动较大，导致被测物输出的SFI高速信号在经过测试装置时的信号反射较大，从而测试仪器的测试结果精度较低。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种基于SFI接口的电信号测试装置，以减小SFI高速信号在经过测试装置时的信号反射，其技术方案如下：

一种基于SFI接口的电信号测试装置，包括：PCB板卡和测试连接器，所述测试连接器设置于所述PCB板卡的后端；

所述PCB板卡的前端设置有向外凸出的金手指，所述金手指用于插入主机端连接器的SFI接口，所述测试连接器用于与测试仪器连接；

所述金手指的导电触片尾端设置有第一差分孔对，所述金手指通过所述第一差分孔对与所述测试连接器以内层走线连接；

其中，所述内层走线布置在所述PCB板卡上，所述内层走线与所述金手指连接的一端为差分走线，与所述测试连接器连接的一端为单端走线，所述单端走线的线宽大于所述差分走线的线宽。

可选的，所述PCB板卡的后端设置有第二差分孔对，所述内层走线通过所述第二差分孔对与所述测试连接器连接。

可选的，所述电信号测试装置中用于供所述金手指插入所述SFI接口的位置的长度大于或等于测试规范中要求的所述金手指插入所述SFI接口的最小长度。

可选的，所述差分走线的阻抗为标准差分阻抗，所述单端走线的阻抗为所述标准差分阻抗的二分之一。

可选的，所述内层走线的线宽和线距按照所述单端走线的阻抗和所述差分走线的阻抗，以及，预设的PCB材料、PCB走线离参考平面的高度和PCB走线的厚度进行设置。

可选的，所述内层走线的总长度按照所述测试规范要求的损耗和PCB材料的单位损耗进行设置。

可选的，所述第二差分孔对的中心距离为同轴测试线缆外径的1.5倍。

可选的，所述金手指为标准的SFP+模块金手指。

经由上述的技术方案可知，本申请提供的基于SFI接口的电信号测试装置包括：PCB板卡和测试连接器，测试连接器设置于PCB板卡的后端，PCB板卡的前端设置有向外凸出的金手指，金手指的导电触片尾端设置有第一差分孔对，金手指通过第一差分孔对与测试连接器以布置在PCB板卡上的内层走线连接。由于内层走线相比于外层走线的线宽波动更小，从而内层走线的阻抗波动更小，有利于减小SFI高速信号在经过测试装置时的信号反射。并且，本申请提供的基于SFI接口的电信号测试装置中，内层走线与金手指连接的一端为差分走线，与测试连接器连接的一端为单端走线，并且单端走线的线宽大于差分走线的线宽，保证了内层走线的阻抗的连续性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的基于SFI接口的电信号测试装置与主机端连接器进行连接的示意图；

图2为本申请实施例提供的PCB板卡的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

鉴于现有技术存在的问题，本案发明人进行了深入研究，最终提出了一种基于SFI接口的电信号测试装置，接下来通过下述实施例对本申请提供的基于SFI接口的电信号测试装置进行详细介绍。

可选的，本申请提供的基于SFI接口的电信号测试装置可以包括PCB(PrintedCircuit Board，刚性线路板)板卡和测试连接器，测试连接器设置于PCB板卡的后端，其中，PCB板卡的前端设置有向外凸出的金手指，该金手指用于插入主机端连接器的SFI接口，测试连接器用于与测试仪器连接。

参见图1所示，为本申请实施例提供的基于SFI接口的电信号测试装置与主机端连接器进行连接的示意图。本申请提供的基于SFI接口的电信号测试装置1包括PCB板卡11和测试连接器12，本申请提供的基于SFI接口的电信号测试装置1可通过金手指111插入主机端连接器2的SFI接口，从而实现了基于SFI接口的电信号测试装置1与主机端连接器2进行连接。

在本申请实施例中，金手指111的导电触片尾端设置有第一差分孔对，该金手指111通过第一差分孔对与测试连接器2以内层走线连接。

可选的，上述金手指111可以为标准的SFP+模块金手指，主机端连接器2可以为标准的主机端SFP+连接器。

为了使本领域技术人员更加理解本申请提供的基于SFI接口的电信号测试装置，以下进行具体介绍。

请参阅图2，示出了本申请实施例提供的PCB板卡的结构示意图。

可选的，该PCB板卡11包括金手指111和内层走线112，其中，金手指111设置在PCB板卡11的前端，并且金手指部分向外凸出，内层走线112布置在PCB板卡11上。

本申请实施例可在金手指111的导电触片尾端打过孔(即第一差分孔对1111)到内层，从而可以采用内层走线112将金手指111与测试连接器12连接。

上述内层走线112是相对于外层走线而言的，内层走线112即带状线，外层走线即微带线，由于内层走线112相对于外层走线来说少了PCB加工时电镀的工序，从而内层走线112的线宽一致性更好，即内层走线的线宽波动更小，从而内层走线112的阻抗波动更小，有利于减小信号反射。

可选的，该PCB板卡11还包括第二差分孔对113，该第二差分孔对113设置在PCB板卡11的后端，基于此，内层走线112通过第二差分孔对113与测试连接器12连接。

需要说明的是，本申请实施例不对第一差分孔对1111和第二差分孔对113的数量进行限定，具体可根据实际情况确定。例如，图2示出了两对第一差分孔对1111和两对第二差分孔对113。

还需要说明的是，图2示出的PCB板卡11的结构(即测试装置1的结构)仅为示例，不应作为对本申请实施例中的PCB板卡11(或测试装置1)的具体结构的限定。在具体设计中，只要满足上述要求即可。

还需要说明的是，在本申请实施例中，上述内层走线112分为两段，一段采用差分走线，一段采用单端走线。参见图2所示，内层走线112与金手指111连接的一端为差分走线，与测试连接器12连接的一端为单端走线。

值得注意的是，本申请实施例中的差分走线和单端走线均用于传输差分信号，这里，差分走线是指传输差分信号的两个PCB走线离得较近，由于该两个PCB走线离得较近，因此在传输差分信号的时候会存在耦合；单端走线是指传输差分信号的两个PCB走线离得很远(每个PCB走线均作为一个单端走线)，因此该两个PCB走线即便传输差分信号，它们之间也不存在耦合关系。

在本申请实施例中，由于走线的阻抗与线宽有关，线宽越小，走线的阻抗越大，为了保证内层走线112中差分走线部分的耦合后阻抗与单端走线部分包含的两个单端走线的阻抗之和相同，即，为了保证内层走线112的阻抗具有连续性，本申请实施例需要将单端走线的线宽变宽，也即，使单端走线的线宽大于差分走线的线宽。

综上，本申请提供的基于SFI接口的电信号测试装置包括：PCB板卡和测试连接器，测试连接器设置于PCB板卡的后端，PCB板卡的前端设置有向外凸出的金手指，金手指的导电触片尾端设置有第一差分孔对，金手指通过第一差分孔对与测试连接器以布置在PCB板卡上的内层走线连接。由于内层走线相比于外层走线的线宽波动更小，从而内层走线的阻抗波动更小，有利于减小SFI高速信号在经过测试装置时的信号反射。并且，本申请提供的基于SFI接口的电信号测试装置中，内层走线与金手指连接的一端为差分走线，与测试连接器连接的一端为单端走线，并且单端走线的线宽大于差分走线的线宽，保证了内层走线的阻抗的连续性。

在本申请的一个实施例中，为了保证金手指111在插入主机端连接器2后能够传输信号，需要保证基于SFI接口的电信号测试装置1中用于供金手指111插入主机端连接器2的SFI接口的位置的长度大于或等于测试规范中要求的金手指111插入主机端连接器2的SFI接口的最小长度。也即，测试规范中已规定金手指111插入主机端连接器2的SFI接口的长度，本申请实施例需要使电信号测试装置1中用于供金手指111插入主机端连接器2的SFI接口的位置的长度大于或等于该测试规范要求的最小长度。例如，仍参见图2所示，本申请实施例中，电信号测试装置1中用于供金手指111插入主机端连接器2的SFI接口的长度是指图2中的长度L1，则该L1需要大于或等于测试规范要求的金手指111插入主机端连接器2的SFI接口的最小长度。

在本申请的另一可选实施例中，可对单端走线的阻抗和差分走线的阻抗进行设置。测试规范中差分线的阻抗为标准的100ohm，那么可选的，本申请实施例可将差分走线的阻抗设置为标准差分阻抗100ohm(该差分走线的阻抗是指传输差分信号的两个PCB走线耦合后的阻抗，由于差分走线的线距较小，那么该两个PCB走线中的每个PCB走线的阻抗均大于50ohm)；由于单端走线中的两个PCB走线的线距较大，从而该两个PCB走线之间没有耦合，因此可将单端走线的阻抗设置为标准差分阻抗的二分之一，即50ohm，这样即可保证综合后的差分阻抗变为标准差分阻抗100ohm。

在本申请的又一可选实施例中，可对内层走线112的线宽和线距进行设置。可选的，该线宽和线距可根据预设的PCB材料、PCB走线离参考平面的高度和PCB走线的厚度，以及，单端走线的阻抗和差分走线的阻抗进行设置。

具体的，对于单端走线：单端走线的线距极大，在计算线宽和线距时可不计算该单端走线的线距。本实施例中，单端走线的线宽可按照单端走线的阻抗，以及预设的PCB材料、PCB走线离参考平面的高度和PCB走线的厚度进行设置。在设置时，可参考以下公式(1)。

Zo＝[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 公式(1)

式中，Zo为PCB走线的阻抗，W为PCB走线的线宽，T为PCB走线的厚度，H为PCB走线离参考平面的高度，Er为PCB材料的介电常数。

举例来说，若单端走线的阻抗为50ohm，即Zo为50ohm，此时，在给定PCB材料、PCB走线离参考平面的高度和PCB走线的厚度后，按照公式(1)即可计算出单端走线的线宽。

对于差分走线：差分走线的线宽和线距可按照差分走线的阻抗，以及预设的PCB材料、PCB走线离参考平面的高度和PCB走线的厚度进行设置。在设置时，可参考以上公式(1)和以下公式(2)。

Zdiff＝2·Zo(1-0.347e^-2.9D/H) 公式(2)

式中，Zo为PCB走线的阻抗，Zdiff为传输差分信号的两个PCB走线耦合后的阻抗，H为PCB走线离参考平面的高度，D为传输差分信号的两个PCB走线的线距。

举例来说，若差分走线的阻抗为100ohm，即Zdiff为100ohm，此时Zo大于50ohm，此时，在给定PCB材料、PCB走线离参考平面的高度和PCB走线的厚度后，按照公式(1)和公式(2)即可计算出差分走线的线宽和线距。

在本申请的又一可选实施例中，可对内层走线112的总长度进行设置。内层走线112的总长度由PCB材料的单位损耗和测试规范要求的损耗决定，基于此，可选的，可以参考以下公式(3)进行设置。

L2＝A/Ad 公式(3)

式中，L2为内层走线的总长度，A为测试规范要求的损耗，Ad为PCB材料的单位损耗。

需要说明的是，本申请实施例中“内层走线112的总长度”是指PCB板卡上布置的所有内层走线的总长度，例如，对于图2，该“内层走线112的总长度”是指内层走线112所包含的4个PCB走线的总长度。

在本申请的又一可选实施例中，可对第二差分孔对113的中心距离进行设置。考虑到若第二差分孔对113的中心距离太近，则测试的时候同轴测试线缆无法拧上，而若第二差分孔对113的中心距离太远，则整个基于SFI接口的电信号测试装置的面积会很大，从而增加成本。基于此，本案发明人在综合权衡各项利弊后，将第二差分孔对113的中心距离设置为同轴测试线缆外径的1.5倍，从而既考虑了可测性，也不会占用太大的空间。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于SFI接口的电信号测试装置，其特征在于，包括：PCB板卡和测试连接器，所述测试连接器设置于所述PCB板卡的后端；

所述PCB板卡的前端设置有向外凸出的金手指，所述金手指用于插入主机端连接器的SFI接口，所述测试连接器用于与测试仪器连接；

所述金手指的导电触片尾端设置有第一差分孔对，所述金手指通过所述第一差分孔对与所述测试连接器以内层走线连接；

其中，所述内层走线布置在所述PCB板卡上，所述内层走线与所述金手指连接的一端为差分走线，与所述测试连接器连接的一端为单端走线，所述单端走线的线宽大于所述差分走线的线宽，所述差分走线的阻抗为标准差分阻抗，所述单端走线的阻抗为所述标准差分阻抗的二分之一；所述内层走线的线宽和线距按照所述单端走线的阻抗和所述差分走线的阻抗，以及，预设的PCB材料、PCB走线离参考平面的高度和PCB走线的厚度进行设置；

所述内层走线的线宽和线距包括：所述单端走线的线宽、所述差分走线的线宽和所述差分走线的线距。

2.根据权利要求1所述的基于SFI接口的电信号测试装置，其特征在于，所述PCB板卡的后端设置有第二差分孔对，所述内层走线通过所述第二差分孔对与所述测试连接器连接。

3.根据权利要求1所述的基于SFI接口的电信号测试装置，其特征在于，所述电信号测试装置中用于供所述金手指插入所述SFI接口的位置的长度大于或等于所述金手指插入所述SFI接口的最小长度。

4.根据权利要求1所述的基于SFI接口的电信号测试装置，其特征在于，所述内层走线的总长度按照测试规范要求的损耗和PCB材料的单位损耗进行设置。

5.根据权利要求2所述的基于SFI接口的电信号测试装置，其特征在于，所述第二差分孔对的中心距离为同轴测试线缆外径的1.5倍。

6.根据权利要求1所述的基于SFI接口的电信号测试装置，其特征在于，所述金手指为标准的SFP+模块金手指。