三种方式测量数据通讯抖动

无论您是测试数据通信综合系统,该系统与板上的其他芯片交换数据,还是测试电信网络,发送数据多英里,您都需要测量震动--当数字信号的边缘发生时和实际发生时的区别。时钟的震动可能会导致电子和光学数据流中的位不一致,导致位错误。通过测量时钟和数据信号的振动,您可以发现比特错误的来源。

三种类型的仪器可以帮助你测量和分析震动:位错误率测试器、震动分析仪和示波器(数字化范围和采样范围)。你应该使用哪一种类型的测试仪器取决于你的应用--电气或光学、数据管理或电信--以及比特率。因为震动是比特错误的主要原因,所以你经常需要首先测量贝尔。如果网络、网络组件、子系统或IC的BER超过了可接受的范围,则必须找到错误源。

你很可能需要一系列仪器来追踪通信抖动问题。美国安捷伦科技公司(苏格兰,南奎恩斯弗瑞)研发部门经理汤米库克说,很多工程师都是从BER测试仪开始,然后转移到一个振动分析仪或示波器来分离错误的原因。

贝尔测试器

制造商需要测量他们的产品,以确保产品符合电信标准。当您需要描述数据通信系统组件和系统的特性时,对测试高速串行数据通信设备而言,BER测试也是必不可少的。

虽然BER测试器可以产生精确的BER测量结果,但是在为10BER设计的网络或设备上实现这种精确性 –12 (每10位错误1位 12 可能需要几个小时。为了将测试时间从数小时减少到数分钟,测试人员使用了一种"伯特扫描"技术,该技术使用统计技术来预测测试时间。

如何使用熟悉的眼影图作为参考进行扫描。您可以在一个位的持续时间的任何点(称为"单位间隔"或"UI")上为测试器编程来采样。眼图下面的图表(通常称为"浴缸"曲线)显示了样本位置的函数。如果一个BR测试器在一个位周期(0.5UI)的中心检查位,那么通信抖动会导致一个位错误的概率应该是很小的。但是,如果BER测试器在眼睛交叉点附近的位置检查比特,它将增加发现一个由通信抖动引起的一点错误的可能性。

振动分析仪

然而,BER测试人员可能没有提供足够的信息,说明其特征或来源的通信抖动。振动分析仪(常被称为时序-间隔分析仪或信号完整性分析仪)可以测量任何时钟信号中的振动,并向您提供信息,可以帮助您排除故障。这些仪器也使用震动特性来预测在很小的时间比一个测试器的贝尔。

您会发现,对于测试高速数据交换总线中使用的设备(如光纤通道、塞利亚拉塔、英菲尼班德和拉帕迪欧)的数据速率最高可达3.125比特/秒(参考文件),震动分析仪是非常有用的。因为振动分析仪在几秒钟内就预测了贝尔,所以它们对生产线测试很有用,许多ATE制造商将在他们的测试系统中安装一个由客户指定的振动分析仪。

振动分析器检测信号的边缘并测量它们之间的时间。在获取定时数据后,通信抖动分析仪运行生成直方图、频率图和其他数据视觉图像的算法。这些图表经常显示出导致干扰信号的线索。通过对直方图和频率图的计算,振动分析仪将总震动分解为其成分--随机震动和确定性通信抖动。

显示一种确定性的通信抖动,它有一个特定的源。干扰信号相位对上端的参考信号进行调制,从而在下端的被测信号中产生颤动。振动分析仪可以计算在震动(阶段1-4)中存在的频率.一旦你知道了震动频率,你就能经常隔离震动源并减轻它的影响。如果干扰信号的频率与另一个时钟频率相对应,例如,您可以通过添加EMI屏蔽或以其他方式隔离源来解决这个问题。

示波器

两种类型的示波器被证明是有用的通信抖动测量和分析。要测试设备、电缆、子系统或系统的通信速度达到3.125比特/秒(目前通过铜传输数据的最高速度),可以使用实时采样示波器。像震动分析仪一样,这些范围可以测量任何时钟信号中的震动,而不仅仅是通信中使用的。

要对光学信号进行测量,例如OC-192和10千兆以太网(9.952千兆比特/秒)或OC-768(39.808千兆比特/秒),你需要一个采样范围的50千兆赫至75千兆赫带宽,例如安捷伦数字通信分析仪或TEK通信信号分析仪。您也可以在电信数据信号上使用这些范围。

高带宽的采样范围,使它们有用的测量通信抖动在最高的比特率今天使用。由于他们的采样率低(150K/s或更低),他们需要重复的信号,如PRBS模式,以建立眼影图,他们可以根据这些信号建立通信抖动的直方图。

示波器制造商提供关于其范围的JIT分析软件,(你也可以用一个通信抖动分析器得到这种类型的分析。最上面的轨迹表示每127位重复的OC-48(2.488比特/秒)PRBS模式。在第二个跟踪中,作用域根据软件生成的理想时钟计算每一位的时间错误。

时误图实际上是数据流的瞬时相位图。它显示了振动包含一个周期分量。一个快速的傅立叶变换的时间-错误图(蓝色的第三跟踪,),缩放到1兆赫/did,揭示了震动的频率。该频率可能与开关电源的时钟频率相对应,也可能来自系统数据电缆中的串扰。

显示范围可以提供的另一个数据示例。这张眼图交叉点的直方图显示了两个峰的分布。这两个峰值表示确定性的震动,它来自外部的干扰源,例如开关电源。你可以经常追踪决定性的通信抖动回到它的来源。上面"通信抖动课程"中列出的"通信抖动基本原理小册子"为决定论的通信抖动提供了一个很好的解释。其他类型的通信抖动--随机颤动--遵循高斯分布,您无法确定它的来源。

你需要三个吗?

当你需要为一个实验室或生产设施配备测量器时,你必须决定要购买多少这样的仪器。你可能认为你可以放弃测试器和摇摆分析器,只购买一个范围。因为示波器在波形上采集一系列样品,所以它可以显示比测试机和没有显示器的振动分析仪更多的关于信号的信息。通过观察整个波形,而不仅仅是边缘,一个范围可以提供关于信号的幅值及其时序的信息。

在缺点上,采集所有这些样本意味着,当测量震动时,你会得到包含幅值信息的样本(尽管今天的作用域包含了足够的内存,可以用于许多快速测量应用程序)。你将不会得到所有额外的信息,以通信抖动分析器或贝尔测试器,但其他的仪器给你更多的边缘样品。

你会听到设备制造商关于使用哪种仪器的矛盾说法。BE测试仪制造商会告诉你,只有他们的设备给你足够的样品。JIT分析器制造商会告诉你,望远镜不能给你足够的样品,以精确测量通信抖动。范围制造商会争辩说范围有足够的内存来完成这项工作,只有范围能让你看到信号的幅度。特克特龙公司的产品经理蒂姆•马格森说:"在一些实验室里,这三种设备由于其独特的功能都可以发挥作用。"

最近,一些测试设备制造商开发了混合仪器。传统上只报告比特错误的测试人员现在进行了一些震动分析,有些甚至包括采样示波器。震动分析仪现在可能还包括采样示波器，这些抽样范围让您查看眼图,但它们没有从独立的抽样范围获得的带宽。目前混合仪器的范围带宽最高为6千兆赫。实时和等时采样范围现在提供了软件,测量震动和估计。这里的关键词是"估算",因为你只可以用测试仪来获得一个真实的BR。