9-2022

Titelstory
Auge um Auge…
Analyse der Signalintegrität mit VNA oder
Oszilloskop
Angesichts immer höherer Datenraten geht es für Entwickler immer mehr darum, die Integrität der Daten
sicherzustellen. Dazu muss qualifiziert gemessen werden.
Saubere Übertragung
Gestörte Übertragung
Autor:
Thomas Rottach
Siglent Technologies Germany
GmbH
Sales & Marketing
www.siglenteu.com
Getrieben durch Digitalisierung
und zunehmende Vernetzung
aller Dinge steigt die Menge der
zu übertragenden Daten rasant.
Eine Studie von Gartner dient als
Beispiel zur Verdeutlichung dieser
Entwicklung. Die Studie prognostiziert,
dass jedes selbstständig
fahrende Auto ca. 4 Terabyte
Daten pro Tag verarbeiten wird.
Es handelt sich hier in großem
Umfang um sicherheitsrelevante
Informationen, das heißt Fehler
in der Datenverarbeitung können
verheerende Folgen haben.
Auch in den Datennetzen müssen
immer mehr Daten transportiert
und verarbeitet werden.
Schnellere Verarbeitung und
höhere Datenraten
Dies liefert den Antrieb zur Entwicklung
neuer Technologien,
welche eine schnellere Verarbeitung
und höhere Datenraten
ermöglichen, so dass die wachsenden
Datenmengen gehandhabt
werden können. Der Energieverbrauch
ist auch hier ein
großes Thema und treibt dadurch
die Verbreitung von Low-Voltage-Kommunikationsstandards
voran. Die steigenden Bitraten
führen auch dazu, dass sich Digitaltechniker
heute mit Problemen
der HF- und Mikrowellenentwicklung
auseinandersetzen
müssen. Stehende Wellen, Übersprechen,
Einfügedämpfung oder
Signallaufzeiten sind Parameter,
welche von Digitalentwicklern
beachtet und vermessen werden
müssen. Bei hohen Datenraten
beeinflusst jede Störstelle oder
Diskontinuität auf dem Signalpfad
das Signal stark.
Für die Entwickler geht es nun
darum, die Integrität der Daten
sicherzustellen. Betrachtet man
das auf der Logikebene, heißt
dies, dass die Entscheidung,
ob eine 1 oder eine 0 empfangen
wurde, eindeutig getroffen
werden kann und somit Fehlentscheidungen
vermieden werden.
Ein über die Digitaltechnik
hinaus definierter Begriff hierfür
ist Signalintegrität.
Qualität der
Signalübertragung
Der Begriff Signalintegrität (SI)
ist ein Synonym für die Qualität
der Signalübertragung und
gilt für Funksignale in gleichem
Maße wie für Digitalsignale.
Durch die immer komplexer und
schneller werdenden Übertragungstechniken
ist es unabdinglich
geworden sich ausführlich
damit zu beschäftigen.
Signalintegrität sollte aber nie
isoliert betrachtet werden, denn
es hat zwei untrennbar verbundene
Verwandte. Hier ist zum
einen die Powerintegrität (PI),
welche analog zu SI die Qualität
der Spannungsversorgung
beschreibt. Eine saubere und
optimierte Versorgung ist die
Basis für eine gute Signalintegrität.
Ist z.B. die DC-Versorgungsspannung
eines HF-
Verstärkers mit einer zu großen
Welligkeit belegt entstehen
ungewollte Mischprodukte, welche
die Nachbarkanäle beeinflussen
können. Eine unstabile
Versorgung kann ebenso die
Quelle für einen erhöhten Jitter
sein. Der dritte im Bund ist die
EMV. Ungewollte Abstrahlung
kann sich beispielsweise auf
DC-Spannungen oder auch auf
Digitalsignale einkoppeln und
die PI und SI verschlechtern.
Vice versa können Fehler im
Design der Signalpfade oder der
Spannungsversorgung für EMV-
Probleme sorgen.
Zur Bewertung der Qualität der
Übertragung bzw. der Übertragungsstecke
gibt es verschiedene
Möglichkeiten. Im Bereich der
Logikanalyse können Bitfehlerratenmessungen
verwendet
werden. Hierbei wertet man die
6 hf-praxis 9/2022