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東莞市宏鑫電子儀器有限公司
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10kHz到80MHz

適用于OC-192/STM-64高速產(chǎn)品設計的抖動測試技術

設計工程師對10Gbps收發(fā)器的抖動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)器進行定量描述的工業(yè)標準尚未確定，短期內也難以見到這種技術規(guī)范。GTRAN  Inc.應用與開發(fā)工程經(jīng)理John  Pertessis長期從事無線和光纖通訊系統(tǒng)的設計和測試，他全面介紹了OC-192/STM-64產(chǎn)品設計過程中抖動指標的定義、測試方法和影響測試結果的因素以及降低抖動的解決方案。

在測試OC-192/STM-64通訊應用系統(tǒng)的板級產(chǎn)品中，工程師面臨許多挑戰(zhàn)，比如測試10Gbps時抖動和電氣特性等關鍵性能指標就很難。OC-192/STM-64產(chǎn)品的設計是否成功，取決于設計校驗直到生產(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定義的抖動參數(shù)與設備級光口有關，它不限于特定的元件性能。定義雖然很簡單，但在元件級的抖動參數(shù)的評估可能會很困難。下面將介紹抖動容差、抖動轉移、抖動生成的定義以及從10Gbps時鐘數(shù)據(jù)恢復(CDR)、多路信號分離器及多路復用器器件測得的電氣測試結果。

抖動定義

抖動容差定義為CDR器件出現(xiàn)誤碼時輸入數(shù)據(jù)抖動的大小。特殊情況下，接收設備的抖動容差定義為出現(xiàn)1dB光衰減時正弦峰-峰相位調制度。當表征CDR元件的抖動容差時，要在輸入信號中加入白噪聲。通過調節(jié)輸入信噪比(SNR)可測量CDR的輸入靈敏度。例如，設置BER=10-9時的輸入SNR，再向輸入信號加2dB(電功率)，然后就能夠確定恢復BER=10-9所要求的峰-峰值抖動振幅。測試過程中要采用31位偽隨機二進制數(shù)據(jù)流(PRBS)模式。

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

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

當CDR是系統(tǒng)中唯一的時鐘發(fā)生單元時，抖動轉移帶寬與抖動容差必須符合ITU-T規(guī)范。抖動產(chǎn)生是另一個重要的參數(shù)。抖動產(chǎn)生定義為在元件輸出端抖動的大小，它是評估傳輸系統(tǒng)元件時鐘發(fā)生器輸出的最佳參數(shù)。時鐘發(fā)生器可以是一個獨立器件、多路復用器的一個有機部分或在單PLL時鐘重分配器中的CDR時鐘輸出。測量過程需要一個時鐘輸出或一個理想的CDR，其作用是在給定頻率范圍內用定義良好的抖動轉移特性來恢復輸出數(shù)據(jù)信號。通過在給定頻率范圍內對整個相位噪聲譜分量取積分運算可以獲得抖動產(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產(chǎn)生的RMS值。