利用SDAIII-CompleteLinQ量化分析干扰源开/关时的串扰(2)

2013-02-19 11:52:02来源: Teledyne LeCroy

图13表示RnBUn spectra,这是RnBUnTrack波形的FFT结果。RnBUn频谱上的差别非常明显(后面要谈到的抖动频谱并没有显示出这么大的差别)。图中插入的小图是局部放大的频谱。我们可以看到频谱线有相同的步长,Δf = 20.18 MHz。这种特点是由于噪声干扰源的码型长度是511bit的PRBS11码型。在10.3125Gbps,511bit码型每隔49.55ns重复一次,相应的频率就是20.18MHz。为了得到频谱上的这种特点 ,必须捕获足够长的数据使得RnBUn的频谱分辨率足够小。

图12表示了RnBUnSpect中峰值的反向FFT。该图也很明显地表明了干扰源影响的效果。Pn反向FFT的峰峰值,是和Pn相关的。 (注意Lane1和参考通道的垂直刻度是不同的)

 

RnBUn频谱峰值点的反向FFT产生了周期性干扰源波形式。图中峰峰值代表的是Pn值

图12:RnBUn频谱峰值点的反向FFT产生了周期性干扰源波形式。图中峰峰值代表的是Pn值

RnBUnTrack的数据频谱显示为RnBUnSpect轨迹。干扰源开时的频谱显示出和PRBS11的干扰源理论上的预测相一致的结果

图13:RnBUnTrack的数据频谱显示为RnBUnSpect轨迹。干扰源开时的频谱显示出和PRBS11的干扰源理论上的预测相一致的结果

 

观察Crosstalk Eye

图1中眼图周围的绿色轮廓线是Crosstalk Eye。该图是垂直噪声作为误码率函数的外推结果。Crosstalk Eye是一种轮廓地图,每一个轮廓线评估的是一个特定的误码率下的噪声外推。 这种噪声分析视图在传统的眼图中并不能体现。传统眼图只是显示捕获的数据测量分析结果。例如,具有500,000个UI的眼图只能近似体现出BER=10-5以内的噪声。传统的眼图提供了有价值的信息,但不能给出测量结果的外推信息。

 

图14:Crosstalk eye显示在传统眼图的旁边,Crosstalk eye包括很多轮廓线图,它是垂直噪声外推到小的BER产生的。在干扰源开时,误码率达到10-21时,Crosstalk eye接近闭合了

简单地说,这些轮廓线的计算方法是:(1) 利用dual-Dirac拟合眼图上每个bit上按顺序排列的12个点,(2)对结果进行卷积,(3)对得到的PDF尾部进行外推。这和分析和测量Tn在形式上比较类似,但是它基于眼图上的12个点来做的,而不是象在测量Tn时是基于用户定义的“采样时间段”来计算的。 眼图内部的轮廓线和ISOBer视图(可以直接从眼图对话框中得到)是一样的。外部轮廓线对于理解噪声是非常有用的。

在干扰源开/关时的Crosstalk Eye

如图14所示。我们可以看到,干扰源开时的crosstalk eye的轮廓线闭合到快靠近0V交叉电平了。眼图并不能显示出这个效果,因为眼图只是利用了当前的数据并没有进行外推。

 

图15:两个通道的Crosstalk eye 在一起进行比较

最后我们比较两种情况下的crosstalk eye以理解一些在传统眼图看不出来的显著差别。 图15显示了差别,而且可以看出Lane1噪声在外推的crosstalk eye中碰到了0电平。

抖动分析结果

除了噪声分析之外,抖动分析可以帮助洞察抖动源,给出抖动的定量测量结果。本节中我们将讨论干扰源开-关的抖动分析结果并和噪声测量结果做比较。抖动的计算是基于对TIE的分析。了解更多抖动相关算法请参考我们的白皮书“理解力科串行数据分析软件SDAIII中的抖动算法”。必须注意的,垂直噪声和水平抖动都不是相互独立的现象。增加随机垂直噪声将表现为抖动的增加。

SDA Jitter 概览表

 

图16: SDA Jitter概览表,给出了干扰源开(Lane1)和关(参考通道)时受干扰通道的抖动。表格表明当串扰引起受干扰通道垂直噪声增加,抖动也会随之增加。

SDA jitter表提供了抖动分析的概览结果。Tj, Rj 和 Dj 是基于dual-Dirac技术外推测量TIE得到的,可以测量出BER值很小时的抖动外推值。在BER为10-12时,Lane1的总体抖动增加了7.4ps。增加的抖动是由于串扰影响到交叉电平和边沿交叉点,从而影响到映射到水平轴的时刻。干扰源开/关的差别带来Tj,Rj和Dj的影响小于噪声测量中对噪声测量结果影响的百分比,这是因为串扰主要影响的是眼图的中间部分。

ISI(inter-symbol interference)和DDj(data-dependent jitter)参数只有非常微小的变化(和SDA noise表中的情况一样),这和理论预期也是一致的,因为ISI是由于受干扰通道反射而不是由于相邻通道的耦合所引起的。DDj 分析的则是和受干扰通道码型同步的抖动成分。

Pj的结果增加了1.3ps。这将在后面介绍抖动频谱和Pj反向FFT时进一步说明。此外,表格中还有在误码率1e-12时的眼宽值。

总之,表格的测量结果显示了lane1和参考通道之间测量结果的差异,但没有深入洞察这种差异的原因。

下一步我们将利用不同的抖动分析的视图来帮您更好地理解产生这些抖动的原因。

抖动分析波形和视图

图17显示了TIE Track和RjBUjTrack波形。 这些图分别表示了数据相关影响去掉之前和之后对时间间隔误差的track结果。上面格是TIE的track,下面栅格表示RjBUj的track。

 

图17:TIE和RjBUj track图。左边表示干扰源开,右边表示干扰源关。

可以看出在干扰源开时的幅度会大一些。

“RjBUj” 表示”随机的和绑定非相关的抖动”,它是去掉了数据相关抖动之后的结果。track的波形上面叠加的是放大之后的波形,表示5ns/div时的RjBUj Track波形的局部。和图10中RnBUnTrack不一样的地方在于,RjBUj和TIETrack波形上没有看出干扰源开/关时的明显区别。我们可以看出来干扰源开时的幅度要高一些,但是在噪声分析分析结果中两者是完全不一样的。

图18中表示TIEHist和RjBUjHist的直方图。这些直方图表示了TIE和RjBUj Track的数据分布。在干扰源开时,直方图要宽一些,但是并没有非常明显的差别。

 

图18:TIE直方图和RjBUj 直方图。干扰源开的时候直方图分布范围要宽一些,噪声分析中这种差异要更明显些

图19是RjBUj频谱图。 在干扰源开时,我们没有看到和RnBUn频谱中那样明显的频谱线,但是我们看到了总体上的噪声基底增加,这正是串扰的特点:事件的间隔上短但是频谱范围很大。这种影响带来的麻烦是,业内使用频谱方法测量Rj时无法区分出这噪声基底的增加是否是由于串扰带来的。串扰将会被误当作Rj从而是Rj的测量结果偏高很多。下面谈到的Teldedyne LeCroy的NQ-Scale抖动分解方法可以避免该问题。

 

图19:RjBUjTrack数据的频谱显示为RjBUjSpect 波形。干扰源开时的频谱上有更大的噪声基底,在使用频谱抖动分解方法时,这将导致Rj测量结果偏大。

抖动浴盆曲线比较

图20中,我们比较了两种情况下的分析结果。 在该比较中,干扰源通道都是打开的,但是在干扰源通道和受干扰通道之间的时序有了改变,时序上的延迟改变了串扰出现的时刻。串扰表现在眼图上是不同位置的“肿块”:在参考通道上串扰出现在中间位置,而在Lane1中出现在边沿上。

黄色曲线是浴盆曲线(Bathtub Curve), 它直观上容易看出Tj是如何随着BER的值而改变的。X轴的单位是UI,Y轴的单位是BER值。在每一个特定BER时的浴盆曲线宽度表示了该误码率下水平方向上的余量还有多少。在抖动分析中BER一般默认为10-12,这时的浴盆曲线两个“墙”之间的时间间隔就是Tj。

当我们比较两种情况下的曲线时,我们看到在参考通道中任何一个BER值时浴盆曲线的宽度要更宽些。

这可解释为在参考通道上眼图张得更开些。 这种解释仅仅是将抖动考虑进去,并不能反应出眼图在垂直上的闭合。但是在crosstalk eye中看到参考通道上的噪声分析可以清楚地得出不同的结论:眼图更接近闭合。这给我们的启示是,单独一个结果例如Tj或浴盆曲线并不能反应出问题的全貌。

将干扰源和受干扰通道之间的延迟改变后进行分析。浴盆曲线和抖动结果显示参考通道的宽度要大一些,而在噪声分析则表明因为串扰影响参考通道的裕量要小

图20:将干扰源和受干扰通道之间的延迟改变后进行分析。浴盆曲线和抖动结果显示参考通道的宽度要大一些,而在噪声分析则表明因为串扰影响参考通道的裕量要小

串扰为什么会影响到Rj测量? 如何影响?

在使用频谱方法测量Rj时,串扰将对抖动结果产生影响,得到和理论上可能不一致的结果。正如前面所述,如图19所示,RJBUj频谱的噪声基底在干扰源开后会上升,不幸的是,业内采用的频谱方法原理上无法确定噪声基底更高的部分是由串扰贡献的,因此得到的Rj值会更高。力科公司除了提供两种频谱方法之外,SDAIII-CompleteLinQ还提供了一种被称为NQ-Scale的非频谱方法。NQ-Scale方法没有使用抖动频谱,可以避免将因为串扰而添加的抖动计算为Rj。

表1中列出了干扰源开和关两种情况下采用不同抖动算法的结果,可以看出频谱方法确实将Rj值过估了,NQ-Scale方法则会得到更好的计算结果。

表1: 当串扰明显地作用于受干扰通道的UI接近中间位置时,不同的dual-Dirac抖动计算方法计算出来的Rj结果。当串扰存在时,NQ-Scale方法产生了最可信的Rj。频谱方法会带来“欺骗性”,因为串扰带来频谱的噪声基底提高,被误当作了更高的Rj

在另外一组实验中,串扰和受干扰通道的边沿位置对齐,而不是和眼图中间接近,这时串扰对抖动结果影响更大,因为噪声和信号边沿在时间上是一致的! 表2中列出了相应的抖动计算结果,频谱方法得到的Rj结果与表1的结果相比明显变大。

表2: 当串扰明显地作用于受干扰通道的UI接近边沿位置时,不同的dual-Dirac抖动计算方法计算出来的Rj结果。和表1类似,当串扰存在时,NQ-Scale方法产生了最可信的Rj。频谱方法得到更差的结果,因为噪声基底的明显提高

软件使用灵活度高

SDAII-CompleteLinQ的使用灵活度很高。可以改变待显示分析的波形输入,可以改变噪声或抖动的任何视图显示、栅格数量、栅格中显示的内容、所有视图的水平和垂直刻,等等。


图21:为了快速移动波形,可以直接将屏幕下面的菜单拖到栅格中

LaneScape的显示风格可以使不同Scape的栅格分配完全同步,以便于通道之间之间的比较,因此用户只需要改变某一个通道中波形的栅格分配,示波器软件会改为其它通道的相应栅格。 注意:为避免可能的混淆,某个Lane的分析视图并不能移到其它Lane的Scape中去。例如Lane1的眼图只能在Lane1的LaneScape中显示。但是,任何通道的波形,运算函数的波形,放大后的波形,已保存的波形可以移动到LaneScape的任何栅格中去。如果您希望将SDA的分析视图在不同的LaneScape之间重叠显示,可以通过局部放大(Zoom)的方式。 Zoom之后的波形和另外LaneScape的波形叠加在一起显示。

另外一个小提示:为了快速移动波形,可以直接将屏幕下面的菜单拖到某个栅格中,如图21所示。

结论

SDAIII-CompleteLinQ提供了理解和量化分析串扰的独特的工具包。LaneScape比较模式和参考通道使得用户易于比较两种不同条件如干扰源开-关分析的测量结果。用户可以根据Tk/Rj/Dj和Tn/Rn/Dn的测量结果分析出串扰是如何影响抖动和噪声测量的,还可以通过追踪图、直方图、频谱图、眼图和crosstalk eye等深入洞察串扰的特征。 本文中谈到的一系列分析功能可以在力科的WavePro/SDA/DDA 7 Zi/Zi-A, WaveMaster/SDA/DDA 8 Zi/Zi-A, LabMaster 9 Zi-A 和 10 Zi 系列示波器中安装软件包实现。SDA III-CompleteLinQ家族成员中的“Crosstalk”, “CrossLinQ”和 “CompleteLinQ”等产品都具有垂直噪声分析工具。

关键字:利用  量化分析  干扰源

编辑:马悦 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0219/article_6865.html
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