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背板技术是当前电信系统的基础，背板结构的发展将电信系统的频率宽度从每秒数Mb推到每秒数Terabit。在追求最终数据串流量的过程中，背板中的固态层结构是非常重要的。连接器的引脚密度、通孔根、布线的去向是设计师们在控制整个通道的超电抗时所面临的挑战。先进的微孔（microvia）技术和附着在表面的连接器，使得数字设计师能够突破电信系统的这些故障。下面介绍一些可用于实现和评价背平面固态层结构的测试技术。
虽然现在的电信平台依赖于高速串行数据传输，但是有几位设计师经常将系统所能达到的性能极限施加到铜材上。随着超过10Gbps的串行链路的增加，信号匹配性问题开始暴露，该信号匹配性问题在标准数字设计实验室中没有遇到。对这样的高速通道的固体层优化信号一致性的话，会得到惊人的效果。通过采用适当的设计工具和设计方法，可以清楚地理解信号传输的基本原理。
图1:4码头设备示例。
最近，为了打破Terabit的界限，网络开关和路由器采用了先进的背平面技术。该成果的一部分得益于固体层元件的复杂设计技术。设计过程的大部分时间都用于建模、模拟和测量验证。使用具有时域分析能力和频域分析能力的设计工具，可以直观地显示反射，串扰，阻抗失配，损耗等复杂现象。
电气通信系统实体层的概要
1.典型10Gbps电信系统
电信系统通常通过开关结构的接口来实现高速数据传输，该接口可以用作与基本接口平行的第二通信信道。在大多数高速网络应用中，基本接口用于在每个线路卡上的控制面板处理器之间通信。该固态层铜接口在网络元件的设计、开发和测试中提出了许多问题，用于信号匹配工程师。高速设计中最具挑战性和有趣的领域是背板应用。背板元件带来了个性的瓶颈，路由器和开关的性能受到这个瓶颈的很大限制，所以背板应用领域是包含丰富的技术突破和创新机会的领域。
2.背板是重要的一环
目前，业界作为802.3ap规格的一部分，正在努力开发10Gbps乙太网络的背板规格。其目的是，使用通常的铜背板，光介质，在在线卡之间传输10Gbps的乙太网络信号。如果该规格登场，则系统设计师等有被设计成能够从根据规格设计的多个实体层晶片中选择的例子。
为了实现高速数据传输的目的，新的10Gbps串行信号传输方案的开发有了很大的进展，但是最终串行数据传输率的上限可能受实体层背板的信号匹配问题的限制。为了实现从整个板的晶片到晶片信道的所有阻抗控制环境，设计者必须慎重。在这样的信道中，背板连接器起着重要的作用。
3.先进背板连接器
背板连接器设计附着在表面上的电路板必须满足很多条件。首先，接口必须非常坚固，以便能够承受标准板卡应用程序所面临的机械环境。接下来，连接器需要以超过10Gbps的速度传送数据。最近，表面粘结SMT背板连接器的设计从压接pressfit）连接器技术得到了很大的发展，具备了很多1.5mm x2。在不同的连接器设计中，主要是SMT信号引脚的差异和lsquo。C型rsquo；接地浸渍锡膏（pin？inpaste）接地屏蔽脚的不同。
4.贯通路线带来容性负载
以10Gbps的速度传输数据，需要减少通孔路径的数量。一般电路板需要作为附件的几何结构固有特性的电镀通孔（PTH）和接口的连接器很有可能被引入容性负载。为了解决这个问题，需要将最重要的拉丝布配置在最接近PCB底面的地方，或者使通孔管viabarrel反向钻头（backdrill），减少贯通孔根。但是，这样一来，设计时间变长，为了实现目标信号的一致性性能所需的电路板层数也一定会增加。
很多电路板设计师在使用压接型连接器时，会将信号靠近PCB的下部，或者逆钻孔来减少穿孔的路径，从而减弱PTH的谐振行为。另一方面，如果有表面粘结型连接器，则连接器安装在PCB的上面，因此信号通过盲孔或嵌入孔传输，因此不需要钻头。采用该连接方式后，系统瓶颈从连接器转移到PCB材料。
与卡片接口的连接器
在连接到PTH的SMT元件的情况下，由于吊挂的贯通孔根小，该反射效果减弱并除去。不管所连接的表面粘结元件是电阻、IC或连接器，电路板及其接口必须配置在PCB的外面。但是，在连接高针密度且高速的差分连接器的情况下，不可能将所有的信号线配置在PCB的外表面，在这种情况下需要其他的方法。进而，这样的高速走线为了实现系统的全部功能，需要与电路板的内侧走线层的连接及相互作用。结合背板连接器，可以采用将信号线连接到电路板的内侧布线层的多个贯通孔结构。
图2:可以深入研究设备对S参数EMI的灵敏度和包括EMI辐射大小的设备的性能。
通过使用表面粘结（SMT的微孔，能够改善信号质量
混合讯号层迭电路板中间型PTH及微孔结构使用两种不同的技术，从连接器向PCB线引导信号。PTHSMT将焊盘连接到PCB靠近下面的迹线。因为在该PTH中没有插入销，所以能够在一定程度上缩小贯通孔的直径，使电容效应变弱，并且能够满足电路板制造商对纵横比的要求。使用这样的小通孔，信号性能比标准PTH改善，同时，与更昂贵的贯通方式相比也节约成本。另外，使用全电镀通孔管后，可以对堆栈PCB层中的某一层访问信号，仅通过访问PCB接近表层的信号迹线，就有可能在信号通路中导入短桩效应（stubbing effect）。
SMT为了将焊盘用小孔连接到电路板内部的迹线，与构造PTH的机械钻头方法相比构建微孔的方法更准确，因此能够使该微孔的直径更小。设计者通过选择性地将微孔层叠到电路板所需的层，能够将电通孔根抑制到最小限度，能够优化信号性能。
多端口系统的测量
为了理解在10Gbps的电信系统中如何描述实体层装置的特性，首先讨论多码头系统的测量。图1的例子是表示邻接的两个PCB迹线在单端动作时的该结构特徵的4端口装置。如果假定这两个迹线在一个背板上的位置相对接近，则在他们之间可能存在轻微的交叉莲藕。由于这是彼此独立的两个一端迹线，交叉莲藕是被称为串扰的不希望的效果。
图1的左侧矩阵提供与两个迹线相关联的16个单端S参数，并且图1的右侧矩阵提供与两个迹线相关联的16个时域参数。左侧的各参数可以通过高速傅立叶反变换（IFFT）直接映射到右侧的对应参数，相反，右侧的参数也可以通过快速傅立叶变换FFT）映射到左侧。
当这两个迹线以差分对布置在近距离处时，交叉莲藕是期望提供更好的共模抑制以有助于系统的EMI性能的效果。
从单端S参数到差分S参数的转换
在通过测量获得单端S参数之后，需要转换成平衡S参数以显示设备的性能。在被测量装置具有线性无源结构的情况下，该特殊条件允许从单一端S参数到平衡S参数的数学变换。PCB迹线、底板、电缆、连接器、IC封装以及其他互连结构属于线性无源结构。根据线性迭代理论，可以处理图2的左矩阵中的所有单端S参数并映射到右矩阵中的差分S参数，然后基于这些EMI来深入研究设备的性能，包括设备对EMI的敏感性和辐射大小差分S参数。
周波系数
在考察设备性能时，差分损耗SDD21比通常更直观。SDD21是差分信号通过设备时的频率响应。当频率低时，微孔和标准通孔的性能接近。然而，当频率高时，由于微孔结构引起的信号衰减明显小于标准通孔。这意味着当高频信号通过时，微孔的信道结构不严重衰减，从而必然导致眼图更加打开。另一方面，标准通孔在高频下比微孔衰减。
第二条曲线的组合直观性可能稍差，但对我们的分析也很重要。差分反射损耗SDD11说明在各结构中以不同频率产生的反射的大小。类似地，两个通孔结构的低频带响应应该非常相似。但是，12GHz？在20GHz频率下，标准通孔的反射高于微孔。由于反射对阻抗环境的控制不充分，反射零点之间的距离与结构中的谐振腔之间的距离有关。在标准路径孔中中，反射零点之间的距离与通孔路径的长度有关。
差分眼图分析
地图是从4码头S参数综合得到的。标准的一致性测试方法通过具有测试信号发生器和标准MASK的采样示波器来进行，S参数综合构建位图的方法与标准方法相互关联。从图中可以看出，即使在20Gbps的情况下，微孔的位图也比标准通孔的位图明显地打开。
正文摘要
数字互连技术的进步为设计数据率设计10Gbps以上的高速底板创造了很多机会，但是为了实现这个目标，设计者必须理解差分传输路径效应和实体结构对信号匹配性的影响。快速串烧？以在链接内正确实现为条件，多个PCB结构为数据源63？串行化？支持流量的提高。今天的高速数字设计工程师着眼于未来，必须采用先进的分析工具。这样，可以保持电信系统的快速发展。
