一种VPX总线的无源串行通道测试电路板的制作方法

本发明涉及一种vpx总线的无源串行通道测试电路板。

背景技术：

现代电子产品的性能和系统的集成度越来越高，高速串行总线的应用成为了主流。随着串行总线速率的提高，传统的pcb走线已呈现出传输线特性，pcb设计中的焊盘、过孔stub，以及板材的玻纤效应等都会导致传输线的阻抗不连续，影响串行通道的插入损耗、回波损耗等性能，带来信号完整性问题，成为了无源串行通道设计中的关键因素。

1、无法对vpx串行通道中关键因素对性能指标的影响进行测试评估

vpx总线作为新一代的工业总线标准，在工业及军工电子领域得到了广泛的应用，但目前没有针对vpx总线串行通道多种关键因素的测试评估方法，无法对设计中关键因素对性能指标的影响做出准确评估。

2、不能实现vpx总线无源串行通道的模拟测试

利用传统测试方法只能对已有的vpx背板进行s参数测量，由于没有vpx测试子卡与vpx测试背板的整套测试板，无法对vpx总线无源串行通道可能出现的多种pcb设计方案进行模拟测试评估，因此不能得到满足串行通道要求的pcb设计方案组合，无法准确的对设计进行指导，导致过设计或欠设计的现象时有发生。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种vpx总线的无源串行通道测试电路板。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种vpx总线的无源串行通道测试电路板，包括两件vpx测试子卡电路板和一件vpx测试背板电路板；

vpx测试子卡电路板上设置了校准及影响因素测试区和vpx子卡模拟测试区；

vpx测试背板电路板上设置了vpx背板模拟测试区和校准及玻纤效应测试区。

作为优选方式，校准与影响因素测试区设置了印制导线没有换层的差分对、印制导线不同换层情况的差分对、电容焊盘有优化和无优化的差分对。

作为优选方式，每个差分对连接4个sma连接器。

作为优选方式，vpx测试子卡电路板或vpx测试背板电路板表层的印制导线设计为线宽0.127mm，间距0.191mm；vpx测试子卡电路板或vpx测试背板电路板内层的印制导线设计为线宽0.147mm，间距0.17mm。

作为优选方式，换层的印制导线分为无过孔stub、短过孔stub和长过孔stub三种情况，使用的过孔孔径为0.203mm，孔环宽度为0.102mm，印制导线长度均为86.6mm。

作为优选方式，电容焊盘有优化和无优化的差分对长度均为86.6mm，电容为0402尺寸、0.1μf的陶瓷电容。

作为优选方式，vpx子卡模拟测试区的vpx全模块插头包含了32个差分对引脚，按顺序分为4组，其中每组中选出4个差分对，共16个差分对引出至sma连接器。

作为优选方式，校准与玻纤效应测试区设置了4个差分对，包括了5°角走线的表层印制导线(86.6mm)、5°角走线的内层印制导线(86.6mm和162.8mm)、和0°角走线的内层印制导线(162.8mm)。

作为优选方式，校准与玻纤效应测试区的每个差分对包括4个sma连接器。

作为优选方式，vpx背板模拟测试区设置5个vpx全模块插座。

本发明的有益效果是：

本发明公开了vpx测试子卡与vpx测试背板的一套测试电路板，可测量单一关键因素对性能指标的影响，且可实现对vpx无源串行通道的模拟测试和pcb设计性能的综合评估，指导vpx产品的设计与优化，降低产品设计成本。主要优点如下：

1、测试板可模拟vpx测试子卡与vpx背板中无源串行通道多种pcb设计方案，可实现vpx总线无源串行通道的模拟测试。

2、将校准电路和焊盘、过孔stub、玻纤效应、传输线损耗等关键因素综合集成，可完成多种关键因素的测试评估。

附图说明

图1为vpx测试子卡的电路板；

图2为vpx测试背板的电路板；

图3为vpx测试背板的测试电路；

图4为过孔stub示意图；

图5为引出16个差分对至sma连接器；

图6为差分对s参数校准与测量示意图；

图中，1-vpx测试子卡电路板，2-vpx测试背板电路板，3-sma连接器，4-ac耦合电容，5-vpx差分全模块插头，6-vpx全模块插座，101-表层信号线，102-过孔，103-l4层信号线，104-l3层信号线，105-长过孔stub，106-短过孔stub。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1和图2所示，一种vpx总线的无源串行通道测试电路板，包括两件vpx测试子卡电路板1和一件vpx测试背板电路板2；

vpx测试子卡电路板1上设置了校准及影响因素测试区和vpx子卡模拟测试区；

vpx测试背板电路板2上设置了vpx背板模拟测试区和校准及玻纤效应测试区。将关键因素测试电路对应的sma连接器3与矢量网络分析仪连接，对测试电路的性能进行测量，并利用校准电路测量结果进行去嵌，实现关键因素对性能指标影响的测试评估。

将两个vpx测试子卡与vpx测试背板电路板2中对应的vpx连接器对插，模拟vpx无源串行通道，将vpx测试子卡电路板1中待测试串行通道对应的sma连接器3与矢量网络分析仪连接,如图3所示，由此对模拟vpx无源串行通道的s参数进行测试，从而实现vpx无源串行通道的模拟测试。

在一个优选实施例中，校准与影响因素测试区设置了印制导线没有换层(没有换层的印制导线分为印制板底层和印制板内层两种情况，长度包括35.8mm和86.6mm两种情况)的差分对、印制导线不同换层情况的差分对、电容焊盘有优化(电容焊盘的优化是将相邻层(l5)焊盘投影区域的铜箔做挖空处理)和无优化的差分对等不同设计，用于vpx测试子卡电路板1的校准、过孔102与电容焊盘影响的测量，校准与测量示意图如图6。

在一个优选实施例中，每个差分对连接4个sma连接器3，可通过矢量网络分析仪测量其s参数(插入损耗、回波损耗)。

在一个优选实施例中，vpx测试子卡电路板1或vpx测试背板电路板2表层的印制导线设计为线宽0.127mm，间距0.191mm；vpx测试子卡电路板1或vpx测试背板电路板2内层的印制导线设计为线宽0.147mm，间距0.17mm。

在一个优选实施例中，换层的印制导线分为无过孔stub、短过孔stub106和长过孔stub105三种情况，如图4所示，使用的过孔102孔径为0.203mm，孔环宽度为0.102mm，印制导线长度均为86.6mm。图4中还可以看到，设置了表层信号线101、l4层信号线103以及l3层信号线104。

在一个优选实施例中，电容焊盘有优化和无优化的差分对长度均为86.6mm，电容为0402尺寸、0.1μf的陶瓷电容，设置于印制板底层，电容焊盘的优化是将相邻层(l5)焊盘投影区域的铜箔做挖空处理。

在一个优选实施例中，vpx子卡模拟测试区的vpx全模块插头或vpx差分全模块插头5包含了32个差分对引脚，按顺序分为4组，其中每组中选出4个差分对(优选每组中的前4个)，共16个差分对引出至sma连接器3(如图5所示)，对应未换层印制导线，不同过孔stub印制导线的设计组合。

在一个优选实施例中，校准与玻纤效应测试区设置了4个差分对，包括了5°角走线的表层印制导线(86.6mm)、5°角走线的内层印制导线(86.6mm和162.8mm)、和0°角走线的内层印制导线(162.8mm)。印制导线长度为86.6mm的差分对用于校准测量，印制导线长度为162.8mm的差分对用于玻纤效应测量。

在一个优选实施例中，校准与玻纤效应测试区的每个差分对包括4个sma连接器3，可通过矢量网络分析仪测量其s参数(插入损耗、回波损耗)。印制板表层的印制导线设计为线宽0.127mm，间距0.191mm；印制板内层的印制导线设计为线宽0.147mm，间距0.17mm。

在一个优选实施例中，vpx背板模拟测试区设置5个vpx全模块插座6，将插座中与vpx测试子卡电路板1对应的差分对引出(如图5所示)，通过印制导线进行互联。在差分传输线的设计包含理想带状线、理想微带线，以及包含多种过孔stub及优化的设计组合。

为了避免玻纤效应对关键因素测试结果的影响，除vpx子卡模拟测试区、ac耦合电容4焊盘优化测试和0°角走线玻纤效应测试的印制导线外，其他印制导线的主体部分均采用5°角走线(与水平方向的夹角)。vpx子卡模拟测试区印制导线的走线也采用了一定角度的形式。

本发明的优势在于：

1、实现对vpx串行通道设计中多种关键因素的测试评估

将校准电路和ac耦合电容4焊盘、过孔stub、玻纤效应、传输线损耗等关键因素综合集成，可完成多种关键因素的测试评估,掌握关键因素对串行通道性能的影响。同时，将测试结果与仿真结果进行对比拟合，对仿真参数进行迭代修正，可实现更多关键因素优化效果的仿真评估。

2、实现完整的vpx串行通道模拟测试

设计vpx子卡与背板中无源串行通道中的多种pcb方案，通过不同设计方案的组合，模拟真实环境中的vpx无源串行通道，实现vpx总线无源串行通道的模拟测试。从而对vpx总线的pcb设计方案进行综合评估，指导vpx产品的设计与优化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。