在高速串行通信領域，SAS（Serial Attached SCSI）接口因其高性能、高可靠性和良好的擴展性，在存儲系統中得到了廣泛應用。作為通信與網絡工程的關鍵環節，SAS發送端（Tx）的信號質量測試直接關系到整個存儲鏈路的穩定性和數據傳輸的完整性。本文將深入探討SAS發送端信號質量測試的核心內容，為電子工程師提供實踐參考。

一、SAS發送端信號質量測試的重要性

SAS物理層采用差分信號進行高速串行數據傳輸。發送端產生的信號質量，包括幅度、時序、抖動、上升/下降時間等特性，必須符合嚴格的規范（如SAS-4標準速率可達22.5 Gbps）。信號質量的劣化會導致接收端誤碼率上升，進而引發系統性能下降甚至數據錯誤。因此，在設備研發、生產及系統集成階段，對發送端進行全面的信號質量測試是確保通信可靠性的必要步驟。

二、核心測試項目與測量參數

1. 眼圖測試：這是最直觀、最綜合的評估手段。通過高速示波器采集大量數據比特疊加形成眼圖，可以評估信號的整體質量。關鍵測量參數包括：

• 眼高：衡量信號幅度的噪聲和損耗。

• 眼寬：衡量信號的時序容限和抖動。

• 眼圖模板裕量：檢查信號軌跡是否違反了標準規定的掩模區域。

1. 抖動分解與分析：抖動是信號邊沿偏離其理想位置的時間偏差。SAS測試要求對總抖動（TJ）、隨機抖動（RJ）和確定性抖動（DJ）進行精確分離和量化，以確定抖動根源（如電源噪聲、串擾等）。

1. 發射機輸出波形參數：包括差分輸出電壓幅度、共模電壓、上升/下降時間、占空比失真等。這些參數需使用高帶寬示波器和差分探頭進行精確測量。

1. 發送均衡測試：為補償信道損耗，SAS發送端通常采用前饋均衡（FFE）。測試需要驗證在不同預設均衡設置下，輸出信號的質量是否符合規范要求。

三、測試系統搭建與挑戰

一個典型的SAS發送端測試系統包括：

• 被測設備：SAS主機總線適配器（HBA）或硬盤驅動器。
• 測試夾具與信道：提供標準合規的測試負載，有時需要集成參考信道以模擬實際背板損耗。
• 高速示波器：帶寬通常需為信號最高頻率成分的3-5倍以上（例如對于22.5 Gbps信號，建議示波器帶寬≥33 GHz）。
• 差分探頭或互連方案：確保對被測信號的最小侵入和保真度。
• 測試軟件：自動化測試套件，用于控制儀器、采集數據并依據標準進行分析和報告生成。

主要挑戰：
儀器帶寬與噪聲：極高數據速率對測試儀器的性能提出了嚴峻挑戰。
探頭與夾具效應：不當的互連會嚴重劣化信號，引入測試誤差。
測試復雜度：抖動分解、均衡分析等測試需要深厚的信號完整性知識和經驗。
標準符合性：必須嚴格遵循SAS國際組織（如INCITS T10技術委員會）發布的最新物理層測試規范。

四、工程實踐建議

1. 前期仿真：在PCB設計階段，利用SI仿真工具對發送端芯片、封裝、PCB走線進行協同仿真，提前預測信號質量，優化設計。
2. 校準先行：在正式測試前，務必對測試系統（特別是探頭和通道）進行充分的校準和去嵌，以消除測試系統自身的影響。
3. 自動化測試：利用成熟的自動化測試軟件（如Keysight、Teledyne LeCroy等廠商提供的方案），提高測試效率、一致性和可重復性。
4. 邊際測試：在溫度、電壓等環境條件的變化下進行測試，評估系統的穩健性。
5. 關聯性分析：將實驗室測試結果與系統級性能（如誤碼率）進行關聯，確保電氣測試指標能真實反映通信性能。

結語

SAS發送端信號質量測試是通信與網絡工程中一項精密而復雜的工作。隨著數據速率不斷提升，測試的難度和要求也在日益增高。電子工程師必須深入理解SAS物理層原理、掌握先進的測試測量技術，并嚴謹地遵循標準流程，才能確保存儲產品在高速數據傳輸中的可靠性與競爭力。持續關注標準演進和測試技術發展，是應對未來更高速率挑戰的關鍵。