100 Gb/s通信系统物理层测试应用指南
图10. 在BERTScope上测量的抖动峰值及J9。
图11. 加压的光接口接收机测试.
[图示内容：]
Stressed Signal: 加压的信号
Other signals: 其它信号
Tunable Laser: 可调谐激光器
Optical MUX: 光复用器
Attenuator: 衰减器
Receiver under test: 被测接收机
如果接收机能够计数自己的BER，那么可以完成测试。否则，把接收机输出连接到BERTScope。如果接收机没有提供时钟输出，那么应使用时钟恢复单元，为误码检测器提供定时。如果没有时钟恢复单元，那么可能可以使用BERTScope时钟输出，因为接收机的输出已经被重新定时，应该是原始干净的。
把加压的信号施加到接收机，首先在图7模板中滚降频率以上施加低幅度SJ。如果接收机在BER ≤10-12下工作，那么施加所有其它压力，在图7中SJ频率幅度模板上继续执行测试。BERTScope的抖动转函测量功能会自动完成这一操作。
如果接收机对所有测试在BER ≤10-12下运行，那么它满足标准。
表5. 典型的电接口发射机要求汇总表。
3.3. 电接口发射机测试
表5列出了典型的电接口发射机要求。表5的要求范围很广，演示了图2所示的三种不同电接口信令子系统的差异：Serdes→Serdes，Serdes→收发机，收发机→Serdes。图2底部的Serdes→Serdes形状的距离最长，要求最严格。Serdes→收发机的要求最松，收发机→Serdes的要求中等。
可以在DSA8300或BERTScope上测量发射机特点。不管是哪种情况，都要求黄金标准PLL的参考接收机，如时钟恢复单元CR286A。
发送信号幅度指标用相对于BER, EH(BER)确定的眼图高度给出。眼图宽度也使用BER, EW(BER)确定，用户可能会更熟悉这个指标，因为它与TJ有关，TJ也是相对于是BER确定的。在TJ是眼图闭合时，EW则是眼图张开。
图12. 典型一致性测试电路板的差分频响。
[图示内容：]
-1.75 to -1.25 dB at Nyquist frequency: 内奎斯特频率处-1.75到-1.25 dB
由于这些速率下的电接口发射机应用信号预加重，以部分校正通道响应，而不是随意地测试发送的信号，因此一致性测试电路板被插到发射机输出和测试设备之间。表5给出了一致性测试电路板典型的内奎斯特速率(fdata/2)损耗值，图12显示了典型的差分响应。
就像每种规范在不同应用和PCB传输长度推动下有不同要求以外，还要求一致性测试电路板有不同的损耗和频响特点。泰克可以提供各种校准后的轨迹长度。在某些情况下，还可以自动实现一致性测试电路板的角色。
至少要求三阶预加重。三阶表示要修改构成跳变的比特电压电平以及之前和之后的电压电平，以补偿通道频响。阶值C-1、C0、C1从至少8 UI的通道脉冲响应中导出。可以把通道引入的ISI看作折叠通道频响对每个发送的比特的配置文件的影响。得到的每个比特的波形可以扩展到多个UI上。典型的25+ Gb/s规范要求至少在8 UI上进行优化。
使用中间的一般预加重值测试发射机是合理的。引入一致性测试电路板，选择一条长度约等于最短规定长度的轨迹，优化发射机预加重方案。如果得到的预加重电平不到允许值的一半，那么使用略长一点的轨迹。如果得到的值远远大于允许值的一半，那么换一条略短的轨迹试试。
记住，这些数据速率下的眼图，即使只是在几厘米的PCB中传输后，即使采用预加重，在接收机上仍然可能会闭上。因此，某些规范还要求测试设备应用连续时间线性均衡(CTLE)方案。通过这种方式，测试中会包括发射机预加重和最小接收机均衡之间的相互影响。CTLE一般是单零双极滤波器，在内奎斯特速率fdata/2处达到峰值。
不同的规范要求不同的测试码型。对发射机测试，PRBS9码型通常足够了。当然，所有其它系统通道都应该活动，以便在测试中包括串扰。串扰汇总器应传送不同的码型，基于上面讨论的原因，汇总器应尽可能同步。
可以使用从信号中恢复的时钟触发DSA8300或BERTScope，执行测试。与这些数据速率对应的时钟恢复模块是CR286A，应检查技术规范，确保应用正确的3 dB带宽，通常是fdata/1667。
可以使用配有80SJNB BER分析软件中的BER眼图(参见图13)或BERTScope中的BER轮廓，简便地测量相对于BER确定的眼图高度和眼图宽度EH(BER)和EW(BER)。
图13. 使用BER眼图测量EH(10-15)和EW(10-15)。
在使用一致性测试电路板及优化预加重后，把CTLE增益配置成规范规定的值，一般为1 - 3 dB，得到最大EH(BER)。如果您正在使用DSA8300，那么至少要采集1200万样点；如果您正在使用BERTScope，那么至少要采集200万个比特。统计样点数量越大，效果越好。
EH(10-15)是眼图中心内部BER=10-15轮廓的垂直隔离度。类似的，EW(10-15)是眼图中心内部BER=10-15轮廓的水平隔离度。
垂直眼图闭合(VEC)是平均电压摆幅与眼图高度之比：
3.4. 电接口接收机测试
加压接收机容限测试是指对接收机应用最坏情况信号。如果接收机(包括内部均衡方案)在小于等于规定的BER下运行(对100 GbE和32GFC，BER ≤10-12；对OIF-CEI，BER ≤10-15)，那么接收机满足标准。每种规范要求不同的压力水平和压力类型。某些规范只要求SJ。在本节中，我们使用第二节介绍的标准中代表性的压力，典型值请参见表6。一定要检查正在测试的技术规范，以保证测试满足标准。
图14. 加压电接口接收机测试设置。
[图示内容：]
BERTScope Pattern Generator: BERTScope码型发生器
Sinusoidal Jitter: 正弦曲线抖动
Random Jitter: 随机抖动
BUJ-Crosstalk: BUJ串扰
Sinusoidal Interference: 正弦曲线干扰
Compliance Test Board: 一致性测试电路板
Receiver Under Test:被测接收机
为配置加压的信号，在BERTScope的码型发生器输出与误码检测器输入之间连接一致性测试电路板，如图14所示。生成一个PRBS31测试码型，一个长码型，包括31个符号的每个置换，生成每个想得到的比特轨道。
图15. 加压的信号。
在刚刚高于图7滚降频率的频率上方增加一个低通滤波器和0.05 UI的SJ，应用DJ，外加一致性测试电路板的DJ。
使用附录 – BUJ串扰仿真中描述的BUJ串扰。
把信号幅度设置成指定水平，大约600 mV。
在有抖动的信号中增加正弦曲线干扰，仿真超出一致性测试电路板损耗的PCB损耗，以便测试信号拥有要求的EH(10-15)，大约240 mV。
增加RJ，直到TJ(10-15)达到指定水平。
在图15中，可以看到压力对信号的影响。为执行测试，尽最大努力保证接收机看到您已经配置的信号。最好使用测试设置中使用的相同电缆，把接收机连接到一致性测试电路板上。
如果接收机能够计数自己的BER，那么可以继续测试。否则，把接收机输出连接到BERTScope误码检测器上。如果接收机没有提供时钟输出，应使用时钟恢复单元为误码检测器提供定时。如果没有时钟恢复单元，您可能要使用BERTScope数据速率时钟，因为接收机的输出已经被重新定时。
先使用超过滚降频率的低幅度SJ，把加压的信号应用到接收机，如图7所示。如果接收机在启动和优化均衡方案的情况下在等于或好于指定BER下运行，那么在图7中SJ频率幅度模板内继续执行测试，保证接收机能够追踪低频抖动，并应用所有其它压力。BERTScope的抖动转函测量功能可以自动完成这些操作。
如果接收机在SJ频率范围内在等于或好于指定BER下运行，那么接收机满足标准。
图16. BERTScope上的抖动分解实例。
4. 诊断测试
一致性测试和诊断测试之间的差异是复杂程度。一致性测试包括的单元一般非常多，容易理解。为了确定系统的哪些单元或组件可能导致问题，应战略性地规划诊断测试，找到特定弱点。它们应该内置复杂性和综合测试，以找到问题，确定余量。
4.1. 如果发射机测试失败怎么办
如果发射机测试失败，那么去掉任何一致性测试电路板，尽可能使用直接连接分析发射机输出，简化测试。然后执行抖动和噪声分析。在应用更复杂的码型时分析分类结果，引入更长的PCB，应用预加重，打开串扰汇总器。对每套条件，分析眼图、BER眼图、BER轮廓以及抖动和噪声分类。参见图16。
装有80SJNB软件的DSA8300及配有抖动位置选项的BERTScope可以自动区分不同类型的抖动，帮助隔离问题：
非周期BUJ →串扰屏蔽不足。
DCD →发射机失真。
ISI →输出路径问题。
高RJ →发射机时钟问题。
SJ和周期抖动(PJ)、正弦曲线和周期噪声→附近元器件发出的电磁干扰，如可能的开关电源。通过研究抖动频率频谱，可以识别干扰来源。时钟恢复单元CR286A可以测量实时抖动频谱。任意频谱峰值的频率是否与其它组件的谐波对应?
4.2. 如果接收机测试失败怎么办
考察接收机对每个压力的响应。使用BERTScope的码型发生器功能。先从干净的码型入手，然后提高复杂程度。
应用低标记密度的测试码型，检查基线漂移。
使用拥有长串连续相同(CID)位和低跳变密度的码型，测试时钟恢复电路。码型的结构化越强，在应用到一致性测试电路板或滤波器时其生成的ISI越多。
扫描SJ，经过接收机，在不同幅度下为时钟恢复频响。确定时钟恢复电路抖动追踪能力失效的点。
引入更长的一致性测试电路板，测试接收机的均衡器。通过结合使用不同复杂程度的码型和不同的轨迹长度，可以生成各种ISI电平，找到均衡器的余量。
逐渐提高BUJ串扰和BJ，测试接收机容忍抖动和噪声的能力，即建立时间和保持时间。
引入正弦曲线干扰，检查电压灵敏度。
找到接收机的灵敏方面，然后应用不同的压力组合。有的压力组合可能挑战性特别大，有的压力组合下接收机可能会特别强健。
小结
以100 Gb/s速率传输信号并不简单。您需要高性能测试设备，评估每个组件及整个系统的性能。在DSA8300、BERTScope和CR286A时钟恢复单元之间，泰克为光接口和电接口发射机和接收机一致性测试和诊断测试提供了一套完整的工具。
附录 – BUJ串扰仿真
串扰是电接口接收机的一项重要压力，通过应用PRBS有界不相关抖动(BUJ)，可以简便地仿真这种压力。在过去十年中，HSS标准一直使用这种技术，在BERTScope上也可以简便地实现这种技术。仿真串扰及BUJ的另一种方案是至少再购买三台25+ Gb/s码型发生器。
PRBS码型可以应用到码型发生器的电压延迟上，以便位移跳变定时。这种PRBS定时噪声导致信号定时突然位移，这种位移与信号同步，但在位周期的整数倍时出现，像规范中要求的串扰一样。
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