矢量網絡分析儀（VNA）高速數字電路評估中測量頻率帶寬的選擇

隨著PCIe、USB等高速數字傳輸技術的發展，人工智能、汽車電子和光通信等領域對信號完整性要求日益提升。高頻信號在傳輸過程中易受材料損耗、串擾、抖動及眼圖惡化影響，導致信號質量下降。為確保設計可靠性，需使用矢量網絡分析儀（VNA）評估阻抗、S參數和損耗等頻率特性。

數字信號多為方波，由基波及高次諧波疊加而成。高頻諧波對信號邊沿陡峭性至關重要。然而，無限諧波無法實際測量，通常僅考慮基波3至5倍頻率范圍內的諧波分量。

選擇合適測量帶寬的關鍵是奈奎斯特頻率。對于NRZ信號，其符號速率與數據速率相等，奈奎斯特頻率為符號速率的一半。例如，100 Gbps NRZ信號的符號速率為100 Gbaud，奈奎斯特頻率為50 GHz。PAM4每個符號攜帶2比特信息，數據速率是符號速率的兩倍，其奈奎斯特頻率仍為符號速率的一半。如200 Gbps PAM4信號，符號速率為100 Gbaud，奈奎斯特頻率亦為50 GHz。

為準確評估信號特性，VNA測量帶寬應至少覆蓋三倍奈奎斯特頻率。即對上述NRZ和PAM4信號，需支持150 GHz以上的測量帶寬，以包含三次諧波，確保信號完整性分析的準確性。

傳統VNA在毫米波頻段需更換波導模塊，導致重新校準和數據不連續（階梯效應），影響測量精度與效率。安立公司VectorStar ME7838系列VNA支持70 kHz至220 GHz單次掃描，無需切換模塊，實現連續、高精度S參數測量，并可通過MA25400A模塊將頻率擴展至1.1 THz，顯著提升研發效率。

綜上，在高速數字電路評估中，應以奈奎斯特頻率為基礎，選擇至少三倍該頻率的測量帶寬。同時，采用寬頻帶、單次掃描的VNA解決方案，可有效克服傳統技術瓶頸，實現高效、精準的寬帶特性驗證，助力超高速電子系統研發。