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AGILENT 83480A數(shù)字通信分析儀
  全新現(xiàn)貨!眼圖儀 HP83480A+HP83481A含一個(gè)20GHZ電通道和一個(gè)155/622Mb/s可切換濾波器的2.5GHZ光通道

各個(gè)模塊的功能如下:

HP83481A - 2.5 GHz Optical & 20 GHz Elec. Chan. plug-in
HP83482A - 30 GHz Optical & 40 GHz Elec. Chan. plug-in

HP83483A - 20 GHz 2 Channel plug-in
HP83484A - 50 GHz 2 Channel plug-in
HP83484B - 50 GHz 1 Channel plug-in

HP8348 - 20 GHz Optical & 20 GHz Elec. Chan. plug-in
HP83485B - 10 GBit Optical & 40 GHz Elec. Chan. plug-in

HP83486A - 2.5 GHz Optical & 20 GHz Elec. Chan. plug-in
HP83487A - 2.5 GHz Optical & 20 GHz Elec. Chan. plug-in

適用于OC-192/STM-64高速產(chǎn)品設(shè)計(jì)的抖動(dòng)測試技術(shù)

設(shè)計(jì)工程師對10Gbps收發(fā)器的抖動(dòng)性能和電器特性的解釋和測量方法不盡相同，迄今為止，對測試和測量10Gbps數(shù)字通訊收發(fā)器進(jìn)行定量描述的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未確定，短期內(nèi)也難以見到這種技術(shù)規(guī)范。GTRAN Inc.應(yīng)用與開發(fā)工程John Pertessis長期從事無線和光纖通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測試，他全面介紹了OC-192/STM-64產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中抖動(dòng)指標(biāo)的定義、測試方法和影響測試結(jié)果的因素以及降低抖動(dòng)的解決方案。

在測試OC-192/STM-64通訊應(yīng)用系統(tǒng)的板級產(chǎn)品中，工程師面臨許多挑戰(zhàn)，比如測試10Gbps時(shí)抖動(dòng)和電氣特性等關(guān)鍵性能指標(biāo)就很難。OC-192/STM-64產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是否成功，取決于設(shè)計(jì)校驗(yàn)直到生產(chǎn)全過程所選用的測試方法。建立測試步驟的方法也同樣重要。

Bellcore及ITU定義的抖動(dòng)參數(shù)與設(shè)備級光口有關(guān)，它不限于特定的元件性能。定義雖然很簡單，但在元件級的抖動(dòng)參數(shù)的評估可能會(huì)很困難。下面將介紹抖動(dòng)容差、抖動(dòng)轉(zhuǎn)移、抖動(dòng)生成的定義以及從10Gbps時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)CDR、多路信號分離器及多路復(fù)用器器件測得的電氣測試結(jié)果。

抖動(dòng)定義

抖動(dòng)容差定義為CDR器件出現(xiàn)誤碼時(shí)輸入數(shù)據(jù)抖動(dòng)的大小。特殊情況下，接收設(shè)備的抖動(dòng)容差定義為出現(xiàn)1dB光衰減時(shí)正弦峰-峰相位調(diào)制度。當(dāng)表征CDR元件的抖動(dòng)容差時(shí)，要在輸入信號中加入白噪聲。通過調(diào)節(jié)輸入信噪比SNR可測量CDR的輸入靈敏度。例如，設(shè)置BER=10-9時(shí)的輸入SNR，再向輸入信號加2dB電功率，然后就能夠確定恢復(fù)BER=10-9所要求的峰-峰值抖動(dòng)振幅。測試過程中要采用31位偽隨機(jī)二進(jìn)制數(shù)據(jù)流PRBS模式。

在OC-192的設(shè)計(jì)過程中，測量抖動(dòng)轉(zhuǎn)移函數(shù)也很重要。抖動(dòng)轉(zhuǎn)移函數(shù)定義為在給定頻率處輸出抖動(dòng)與輸入抖動(dòng)的比值。輸入正弦信號的抖動(dòng)應(yīng)與抖動(dòng)容差模板所在頻率上抖動(dòng)容差的幅度一致，比如在400kHz頻點(diǎn)時(shí)，輸入正弦信號的抖動(dòng)為1.5UIp-p單位間隔點(diǎn)-點(diǎn)；在4MHz頻點(diǎn)時(shí)，輸入正弦信號的抖動(dòng)為0.15UIp-p。采用31位PRBS模式測試時(shí)，輸入SNR電平要比輸入靈敏度極限高2dB電功率。

在抖動(dòng)轉(zhuǎn)移函數(shù)中有兩個(gè)重要參數(shù)：抖動(dòng)增益或抖動(dòng)峰值和抖動(dòng)轉(zhuǎn)移帶寬。在輸入到輸出包含若干鎖相環(huán)通路的系統(tǒng)中，對CDR電路和時(shí)鐘發(fā)生器的輸出器件來說，只有抖動(dòng)增益是重要的。整個(gè)抖動(dòng)轉(zhuǎn)移帶寬由低帶寬環(huán)路控制，典型情況下采用電壓控制晶體振蕩器VCXO。

當(dāng)CDR是系統(tǒng)中*的時(shí)鐘發(fā)生單元時(shí)，抖動(dòng)轉(zhuǎn)移帶寬與抖動(dòng)容差必須符合ITU-T規(guī)范。抖動(dòng)產(chǎn)生是另一個(gè)重要的參數(shù)。抖動(dòng)產(chǎn)生定義為在元件輸出端抖動(dòng)的大小，它是評估傳輸系統(tǒng)元件時(shí)鐘發(fā)生器輸出的*參數(shù)。時(shí)鐘發(fā)生器可以是一個(gè)獨(dú)立器件、多路復(fù)用器的一個(gè)有機(jī)部分或在單PLL時(shí)鐘重分配器中的CDR時(shí)鐘輸出。測量過程需要一個(gè)時(shí)鐘輸出或一個(gè)理想的CDR，其作用是在給定頻率范圍內(nèi)用定義良好的抖動(dòng)轉(zhuǎn)移特性來恢復(fù)輸出數(shù)據(jù)信號。通過在給定頻率范圍內(nèi)對整個(gè)相位噪聲譜分量取積分運(yùn)算可以獲得抖動(dòng)產(chǎn)生的峰-峰值，通過對平方相位噪聲振幅譜的積分取平方根可以得到抖動(dòng)產(chǎn)生的RMS值。
圖1所示為10Gbps多路復(fù)用器的數(shù)據(jù)輸出。在ITU規(guī)定的頻率范圍50kHz到80MHz上，測到的抖動(dòng)產(chǎn)生為0.034UIp-p。

其他測量技術(shù)

測量抖動(dòng)的方法很多，可在頻域也可以在時(shí)域測量。測量結(jié)果可能因所采用的測量技術(shù)的差異而不同。頻域測量要在的頻率范圍內(nèi)完成，時(shí)域測量一般要覆蓋非常大的帶寬從DC到20GHz。使用頻譜分析儀或抖動(dòng)分析儀可以有效地測量隨機(jī)抖動(dòng)。由傳輸線失配引起的反射造成的確定性抖動(dòng)會(huì)形成電壓駐波比VSWR和非線形相位響應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致碼間干擾ISI。確定性抖動(dòng)在頻域?qū)⒑茈y定量測量，但是采用示波器在時(shí)域測量就容易得多。

時(shí)域測量能獲得抖動(dòng)分量呈現(xiàn)隨機(jī)和確定特性的信號的抖動(dòng)峰-峰值。時(shí)域測量的*的缺點(diǎn)是帶寬要求很大，而SONET/ITU抖動(dòng)性能是針對頻率范圍規(guī)定的。抖動(dòng)產(chǎn)生及其測量方法由GR-1377-CORE規(guī)范中“元件和網(wǎng)絡(luò)接口電平”部分規(guī)定。

規(guī)范的5.6.2.3節(jié)規(guī)定，在任意規(guī)定的測量時(shí)間間隔內(nèi)，從50kHz到80MHz頻率范圍內(nèi)的元件級抖動(dòng)產(chǎn)生定義為0.1UIp-p。這表明抖動(dòng)測量更適合在頻域上而不是通過示波器在時(shí)域上完成。

規(guī)范的5.6.1節(jié)規(guī)定，在1分鐘時(shí)間間隔內(nèi)，從10kHz到80MHz頻率范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)接口抖動(dòng)不應(yīng)超過1.5UI p-p；從4MHz到80MHz頻率范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)接口抖動(dòng)不應(yīng)超過0.15UIp-p。這個(gè)要求是在網(wǎng)絡(luò)級規(guī)定的，且因?yàn)橐?guī)定了測量時(shí)間間隔，所以網(wǎng)絡(luò)接口抖動(dòng)可在時(shí)域測量。如果要在時(shí)域進(jìn)行測量，必須通過帶通濾波器來限制測量帶寬。要盡可能利用商業(yè)抖動(dòng)分析測試設(shè)備進(jìn)行用戶設(shè)置。OC-192/STM-64抖動(dòng)性能測量的測量配置應(yīng)包括：配有*的放大器的一臺(tái)頻譜分析儀、RF Summers及軟件用來配置設(shè)備和在給定的帶寬上將實(shí)際頻譜測量結(jié)果轉(zhuǎn)換為峰-峰值和RMS抖動(dòng)值。

抖動(dòng)測量系統(tǒng)設(shè)置與商用測量設(shè)備的設(shè)置如圖2所示。工程師要做的工作是用抖動(dòng)分析儀、VCO以及具有10Gbps模式發(fā)生器的抖動(dòng)/調(diào)制信號源取代頻譜分析儀。模式發(fā)生器應(yīng)該產(chǎn)生至少80MHz調(diào)制帶寬的信號。測量抖動(dòng)zui關(guān)鍵因素是觸發(fā)器的品質(zhì)和測試設(shè)備的精度。商用測試儀器的抖動(dòng)精度大約為1ps p-p。優(yōu)良品質(zhì)的觸發(fā)脈沖是示波器或抖動(dòng)分析儀工作的必要條件。

可靠的觸發(fā)

為了得到可靠的觸發(fā)，使用能夠產(chǎn)生低相位噪聲的10Gbps正弦信號來同步10Gbps數(shù)據(jù)信號的頻率合成器。由頻率合成器觸發(fā)的PRBS發(fā)生器也可提供良好的10GHz觸發(fā)脈沖，例如Agilent安捷倫公司的HP71612A或Anritsu公司的MP1763B。對時(shí)域測量，示波器應(yīng)有10GHz的觸發(fā)輸入，例如Tektronix公司的CSA803或安捷倫的HP83480。

抖動(dòng)分析儀在頻域測量抖動(dòng)，它也需要同步時(shí)鐘，因?yàn)楝F(xiàn)有的測試設(shè)備無法僅從數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)鐘。當(dāng)測試配備多路器的收發(fā)器時(shí)，由于該器件不提供與數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸?shù)娜贂r(shí)鐘，因此必須產(chǎn)生一個(gè)10GHz的時(shí)鐘信號。抖動(dòng)分析儀用時(shí)鐘信號同步輸入數(shù)據(jù)，所以時(shí)鐘上的任何相位噪聲都將影響抖動(dòng)測試結(jié)果。當(dāng)然，如果選用頻譜分析儀的話，就不需要觸發(fā)信號。用頻譜分析儀測量抖動(dòng)的缺點(diǎn)在于10Gbps時(shí)只有1010...模式可資利用。當(dāng)使用頻譜分析儀測量抖動(dòng)時(shí)，隨機(jī)數(shù)據(jù)模式會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的測量結(jié)果，因?yàn)殡S機(jī)數(shù)據(jù)模式在數(shù)據(jù)信號的zui大時(shí)鐘速率附近產(chǎn)生的能量具備SINC函數(shù)特性。如果試圖在頻域進(jìn)行測量，數(shù)據(jù)信號的抖動(dòng)可能被該能量掩蓋。
穩(wěn)定溫度的措施

當(dāng)測量10Gbps PHY器件的抖動(dòng)性能時(shí)，被測器件DUT的溫度穩(wěn)定性很重要。接通電源后，象CDR、多路信號分離器、多路復(fù)用器、互阻放大器、限幅放大器以及激光二極管驅(qū)動(dòng)器等器件的溫度會(huì)快速升高。相位響應(yīng)變化表明，當(dāng)器件溫度波動(dòng)時(shí)，整個(gè)器件的信號傳輸延遲變化很快。

在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，工程師至少需要30分鐘的溫度穩(wěn)定時(shí)間。與上電過程中溫度的快速變化相比，實(shí)際環(huán)境中器件的溫度不會(huì)變化得太快。正常工作過程中，溫度變化會(huì)造成器件數(shù)據(jù)流量的延遲隨時(shí)間漂移。GR-1377-CORE 規(guī)范5.6節(jié)明確了隨時(shí)間緩慢變化的穩(wěn)變溫度的極限。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，有必要在幾個(gè)固定溫度點(diǎn)進(jìn)行測量?？熳儨囟葪l件下，不一定要測試。

信號跳變時(shí)間測量

信號跳變時(shí)間可以用正常觸發(fā)被驅(qū)動(dòng)器件輸入緩沖器的觸發(fā)電壓范圍來衡量,它不應(yīng)超過給定觸發(fā)電壓范圍的10%到90%或20%到80%。

在傳輸環(huán)境和終端負(fù)載失配情況下，信號波形將出現(xiàn)過沖和反沖，對該信號波形的電壓范圍進(jìn)行跳變時(shí)間的測量其實(shí)存在誤導(dǎo)作用，因?yàn)樵诤芏嗲闆r下，上升和下降時(shí)間之和會(huì)等于或大于數(shù)據(jù)位的時(shí)間。因此，測量驅(qū)動(dòng)器件的信號擺率就很重要。這可由測量給定電壓范圍上的跳變時(shí)間來得到，該電壓范圍涵蓋了器件輸入緩沖器的判決門限。

在20%到80%的電壓范圍上測量信號的跳變時(shí)間與確定驅(qū)動(dòng)器件信號的跳變時(shí)間裕量的重要性不同。跳變時(shí)間可以在涵蓋器件輸入緩沖器判決門限的電壓范圍內(nèi)定義并測量。此外，測試配置要確保被測信號不失真。測試設(shè)備的帶寬必須大于被測信號的三次諧波頻率以確保實(shí)際電氣性能的正確測試。10Gbps信號的三次諧波相當(dāng)于15GHz。

選用的測試設(shè)備和電纜的zui小帶寬是20GHz。通訊分析儀示波器見圖3，是用來測量多路復(fù)用器輸出10Gbps和622MHz的電氣性能。電氣性能包括跳變時(shí)間、峰-峰幅度、眼開幅度eye opening amplitude及占空比。該示波器可用來進(jìn)行粗略的抖動(dòng)測量。遺憾的是，你無法控制測量示波器的帶寬。高速示波器測量的頻率成分從DC直流到20GHz，圖3所示，高亮部分測量結(jié)果為9.953280Gbps的多路信號輸出，以及信號搖擺為800mVp-p的31位PRBS模式信號的zui小數(shù)據(jù)眼開幅度為600mVp-p。該測量通過模式發(fā)生器的10GHz觸發(fā)信號來觸發(fā)HP83480A示波器。圖4為來自多路10Gbps數(shù)據(jù)輸出的7位PRBS輸出模式，該測量通過模式發(fā)生器產(chǎn)生的模式同步觸發(fā)信號來觸發(fā)HP83480A示波器，測量波形顯示了數(shù)據(jù)率為9.953280GHz時(shí)“1”和“0”形狀的好壞。

減少抖動(dòng)的實(shí)例

在對OC-192/STM-64系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行測試時(shí)，影響測量結(jié)果的因素很多，包括抖動(dòng)、交叉耦合/串?dāng)_、不恰當(dāng)?shù)亩私幼杩?、傳輸線失配、電纜屏蔽不良、頻響衰減及錯(cuò)誤的時(shí)序等。下面給出若干例子及其解決方案。

例1：在用戶實(shí)驗(yàn)室對仿真板測試時(shí)，由于測試設(shè)置問題，測得的抖動(dòng)指標(biāo)很差，其原因在于電源噪聲以及連接測試設(shè)備和仿真板之間的10Gbps信號電纜的頻響和屏蔽性能太差。抖動(dòng)測量通過示波器完成。更換為低噪聲的電源和具有K接頭和20GHz頻響的良好屏蔽電纜之后，抖動(dòng)性能得到改善并遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于ITU規(guī)范的要求。

例2：由于在相位調(diào)零電路使用了劣質(zhì)VCXO，仿真板測得的抖動(dòng)指標(biāo)很差，時(shí)域測得的抖動(dòng)超過20ps p-p。將VCXO替換為具有優(yōu)異相位噪聲響應(yīng)的VCXO，通過HP83480A示波器測得的抖動(dòng)降為10ps p-p。

例3：在測試一個(gè)包含10Gbps的CDR/多路信號分離器和多路復(fù)用器的用戶設(shè)計(jì)中，抖動(dòng)性能的測量結(jié)果非常差。將仿真板放到同樣的測試設(shè)置中結(jié)果仍然很差，這說明測試設(shè)置過程有問題。zui后查明，向被測器件提供數(shù)據(jù)的模式發(fā)生器由不穩(wěn)定的頻率信號源觸發(fā)，提供給模式發(fā)生器的10GHz時(shí)鐘沒有鎖定。將頻率信號源換成穩(wěn)定的頻率合成器后，抖動(dòng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

The Agilent 83480A digital communications analyzer is a powerfulversatile instrument for waveform analysis in research, development, production,evaluation testing throughout the ecommunicationsdatacommunications industries. The instrument has been designed to give you the highest accuracy, measurement speed,ease-of-use for characterizing high-speed digital communications waveforms. The Agilent 83480A is a modular platform that accepts up to two plug-in modules. These modules are designed to meet your specific test needs. Integrated optical channels include calibrated reference receivers for 155, 622, 1063, 1250, 2488,9953 Mbit/s SDH/SONET, Fibre Channel, or Gbit Ethernet transmitter test. Electrical channels have up to 50 GHz bandwidths. TDRTDT modules are available for optimization of circuit board transmission lines. Data acquisitionmeasurement analysis are performed in parallel, enabling the Agilent 83480A to achieve outstanding measurement throughput. The digital communications analyzer provides fast, repeatable communications waveform performance analysis with automated pulseeye-diagram statistical measurements. Optical or electrical conformance tests to both user-definedindustry standard eye-diagram masks or pulse templates are easily executed.

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