東莞市宏鑫電子儀器有限公司

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  帶選件83485、83493
10kHz到80MHz

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

設(shè)計(jì)工程師對(duì)10Gbps收發(fā)器的抖動(dòng)性能和電器特性的解釋和測(cè)量方法不盡相同，迄今為止，對(duì)測(cè)試和測(cè)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)工程經(jīng)理John  Pertessis長(zhǎng)期從事無(wú)線和光纖通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測(cè)試，他全面介紹了OC-192/STM-64產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中抖動(dòng)指標(biāo)的定義、測(cè)試方法和影響測(cè)試結(jié)果的因素以及降低抖動(dòng)的解決方案。

在測(cè)試OC-192/STM-64通訊應(yīng)用系統(tǒng)的板級(jí)產(chǎn)品中，工程師面臨許多挑戰(zhàn)，比如測(cè)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(guò)程所選用的測(cè)試方法。建立測(cè)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(jí)光口有關(guān)，它不限于特定的元件性能。定義雖然很簡(jiǎn)單，但在元件級(jí)的抖動(dòng)參數(shù)的評(píng)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(hào)分離器及多路復(fù)用器器件測(cè)得的電氣測(cè)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(hào)中加入白噪聲。通過(guò)調(diào)節(jié)輸入信噪比(SNR)可測(cè)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(hào)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(cè)試過(guò)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(guò)程中，測(cè)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(hào)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(hào)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(hào)的抖動(dòng)為0.15UIp-p。采用31位PRBS模式測(cè)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(duì)CDR電路和時(shí)鐘發(fā)生器的輸出器件來(lái)說(shuō)，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)中唯一的時(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(píng)估傳輸系統(tǒng)元件時(shí)鐘發(fā)生器輸出的最佳參數(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(cè)量過(guò)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(lái)恢復(fù)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。通過(guò)在給定頻率范圍內(nèi)對(duì)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(guò)對(duì)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。