高速信號發展趨勢

  我們所處的是一個高速的世界。

  隨著近十年的狹義和廣義人工智能，數據中心，5G/6G，云存儲和云計算，商用機器人和自動駕駛的飛速發展。數據已經超過石油成為最寶貴的資源，高速傳輸就像連接城市的高速公路網絡，在消費電子，商用，政府的應用必不可少。例如數據中心大廈內的所有模塊，機柜之間的信號傳輸，以及數據在跨城市，跨國家之間的高速傳輸在從過去20年前每5-6年速率翻倍，加速迭代到每2-3年就實現速率翻倍。

  高速傳輸鏈路

  在高速信號傳輸鏈路中互連鏈路上任何一個環節的故障可能影響整個系統工作的效率以及穩定性，對于測試人員需要花費更多的成本去發現問題、定位問題、分析問題、解決問題。新標準逐漸從單一互連簡單要求的基礎上，額外增加協同整體要求，例如發送、接收、電纜或者背板需要放在一個互連鏈路中評估。在發送端測試時用示波器測試抖動眼圖相關的信號質量，接收端需要誤碼分析儀做誤碼測試，鏈路需要VNA/TDR測試阻抗，有時也需要用誤碼儀做串擾源和和誤碼率測試，因此誤碼儀是高速鏈路評估測試中不可獲缺的部分。

  高速誤碼分析儀概念和原理

  1. 基本原理及功能

  Pattern Generator產生特定的比特碼流，例如：PRBS 碼型;信號可以被施加壓力。

  比特碼流從DUT輸出到Error Detector比較以進行BER測量。

  2. 常見波形：

  NRZ：不歸零碼/Not Return to Zero采用高、低兩種信號電平表示數字邏輯信號的1和0，每個時鐘周期可以傳輸1bit的邏輯信息。

  PAM4：四脈沖幅度調制 Pulse Amplitude Modulation，PAM4信號采用4個不同的信號電平進行傳輸，每個時鐘周期可以傳輸2bit的邏輯信息，即00、01、10、11。

PAM4/NRZ， 理想的信號波形和眼圖

  中星聯華高速誤碼分析儀

  利用創建壓力眼圖，真實還原現實世界中的信號完整性問題，

  全面提升高速鏈路的可靠性與穩定性，開啟卓越高速互連

  3. 強大的模塊化設計

   單機設備支持6個可擴展功能槽位， 靈活配置不同模塊

   每通道支持1Gbps到最高64Gbps，速率連續可調，沒有斷點

   支持32GBaud內所有主流NRZ/PAM4速率和各種非標準速率，提供不同選件方便未來速率擴展和升級

   高速信號完整性測試系統， 可定制化工裝夾具，配套線纜、轉接頭等，以滿足不同場景測試需求，打造專用測試工具

   使測試更專業，更簡單

  4. 卓越的信號完整性和豐富的功能

   支持NRZ，PAM4編碼信令格式

   豐富的低頻抖動和高頻抖動注入模擬真實世界的復雜環境

   2個獨立的 周期性PJ抖動注入

   1個隨機抖動RJ注入

   1個串擾抖動BUJ注入

   1個擴頻時鐘SSC注入

   豐富的各種噪聲注入

   共模噪聲CMI注入

   差模噪聲DMI注入

   寬帶白噪聲BBN注入

   PPG內置最高達4個Taps FFE，提供靈活的預失真設置來進行通道補償

   PPG多通道間支持高達ps分辨率的相位/Skew調整功能

   支持多種隨機碼型和高級自定義碼型

   接收端ED支持高級自動均衡功能輕松滿足各種復雜測試環境

   接收端ED內置了CDR時鐘恢復功能，無需外部時鐘輸入

  中星聯華誤碼儀注抖、加噪

  5. 快捷豐富的軟件用戶界面

   方便易用的向導功能

   人性化的布局和操作

   方便靈活的界面切換

   豐富的測試相關信息

  誤碼儀典型應用

  1. 光器件測試

      光器件的產業鏈包括光芯片、光電器件，其中光有源器件，是指在工作過程中需要外加能源驅動的光電器件，多數是進行光-電轉換的器件，例如激光器、探測器、調制器等等，但也有不進行光電轉換的器件，如光放大器。光器件的廠商在研發生產的過程中，需要對器件進行眼圖、誤碼率等測試。

  2. 光模塊測試

      光模塊(Optical Modules)作為光纖通信中的重要組成部分，是實現光信號傳輸過程中光電轉換和電光轉換功能的光電子器件。廣泛應用于數據中心、移動通信基站、無源波分系統、SAN/NAS存儲網絡和5G承載網。速率發展從百M到Gbps飛速發展，目前速率已經發展到800Gbit/s、1.6Tbit/s。

  3. 接收端抖動容限測試/JTOL

  隨著信號速率的提升，設計人員會遇到不同接收機性能的差異越來越大，而單純的靈敏度指標已經無法保證接收機可互換適配使用。為了對接收機一致性進行衡量，IEEE規范提出了接收機壓力容限一致性的要求。

  與常用的靈敏度測試不同，JTOL使用了精確添加抖動干擾的發射信號，來模擬實際鏈路中接收機所收到的信號失真。在測試中，使用中星聯華誤碼儀產生一個劣化(注入抖動)的眼圖信號，俗稱壓力眼信號，通過校準后的壓力眼輸入被測接收機，進行收機靈敏度和抖動容限測試，可充分驗證接收機眼里容限的一致性。

  4. 接收端噪聲容限測試/ITOL

  隨著通信速率的提升，通道間的串擾，噪聲對測試影響越來越大。 OIF-CEI, IEEE, CPRI, JESD等標準都規定了接收機噪聲容限一致性的要求。使用中星聯華誤碼儀可以幫助進行接收機靈敏度測試。誤碼儀產生一個劣化(注入寬帶噪聲)的眼圖，模擬鏈路中串擾，輸出一個通過校準的加噪信號，并傳輸進入被測接收機，進而進行接收機靈敏度和噪聲容限測試。

  5. RX 串擾測試

   測試RX接收機噪聲容限，核心系統測試項目，類似ITOL

   BERT PPG 或者 DUT 產生 victim 通道

   BERT PPG 產生aggressor多通道數據輸出

   串擾耦合板耦合

   Aggressor最好異步數據輸出PRBS碼型

  6. 高速背板/連接器/線纜測試

  連接器、線纜、背板是電子系統設備之間電流或光信號等傳輸與交換的電子部件，保障了器件、組件、設備、子系統之間電流或光信號的傳輸，是構成整個完整系統連接所必須的基礎元件。為保持各系統之間的信號失真和能量損失的變化，需要對連接器、線纜、背板進行測試。

  7. 相干光通信

  相干光通信，Coherent Optical Communication，是光纖通信領域的一項技術。相比于傳統的非相干光通信，相干光通信具有傳輸距離更遠、傳輸容量更大的技術優勢，因此廣受行業各界的關注，研究熱度不斷攀升。

  相干光調制器需要產生兩個相互垂直的偏振光信號，分別表示信號的I路和Q路。其中, I路和Q路分別對應著原始信號的實部和虛部。利用誤碼儀的PPG可以產生4路IQ信號調制到相干光的發射機上，通過光纖進行長距傳輸，相干光接收機收到信號，進行處理分析。

  總結

  中星聯華高性能誤碼儀具有優異的性能指標、豐富的注抖、加噪功能特點、模塊化設計配置、和超高的整機集成度，支持后續升級，為高速串行電路產品預研、設計和生產測試提供了強大的性能和豐富的高級功能。可以對數字系統進行高速、高精度的誤碼率測試，廣泛應用于通信、數據中心、計算、服務器半導體等行業，表征芯片間、芯片與模塊、背板、連接器、光器件、光模塊、有源光纖電纜、收發模塊和子組件以及系統等產品的傳輸性能。

  更多精彩內容請關注中星聯華科技官方公眾號!