眼图常用知识介绍 关于眼图及其测量大家已经做了较多的讨论传输指标测试大全其侧重于眼图的定义和测量光眼图分析张轩/22336著 以及色散对长距离传输后的眼图的影响 如下降时间消光比信噪比以及如何从各个方面来衡量一个眼图的优劣 现在我们公司常用的测量眼图的仪器为CSA8000 1眼图与常用指标介绍 下图为一个10G光信号的眼图右边一栏为这个光信号的一些测量值ExdB交叉点比例QF平均光 功率Rise下降时间峰值抖动 RMSJ 消光比定义为眼图中电平比电平的值传输距离又不同的要求Ｇ．９５７的建议 衡量器件是否符合要求除了满足建议要求之外 一般的对于FP/DFB直调激光器要求ＥＭＬ电吸收激光器消光比不小于10dBμ?ê??a2￠2?òa??×???1a±è
可以无限大将导致激光器的啁啾系数太大不利于长距传 输与速率的最低要求消光比大0.5~1.5dB???ùò???3??a?′ò???êy?μê?o|????1a±èì???á? μ????ó??2úéú?òí¨μà′ú??3?±ê??óD2úéú?ó??2￠?òí¨μà′ú???ú×???±êòa?ó?à′ó???éò? óéóú′?ê?1y3ì?Dμ????óê?2àμ???2?μ??à??óú·￠?í2àé?ò?±￡?¤?óê?2àμ???2?μ?±èày?ú′ó??50ê1μ??óê?2àμ?áé???è×???ò?°?·￠?í2à??2?μ?±èày?¨òé?????ú4045 Q因子综合反映眼图的质量问题表明眼图的质量越好 光功率一般来说1???????ú2??ó1a?￥??μ??é????越高越好越高越好 如果需要准确地测量光功率 信号的上升时间下降的快慢 的变化的时间下降时间不能大于信号的周期的40如9.95G信号要求其上升 峰可以定性反映信号的抖动大小这两个测量值是越小越好如Agilint 的37718 在测量抖动的时候才能保证测量值相对准确 做为一个比较参考一般在发送侧的测量值都大于30dB
SDH抖动测试 一、抖动特性 1、抖动的概念 在理想情况下，数字信号在时间域上的位置是确定的，即在预定的时间位置上将回出现数字脉冲（1或0）。然而由于种种非理想的因素会导致数字信号偏离它的理想时间位置。我们将数字信号的特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对其理想时间位置的短时间偏离称为定时抖动，简称抖动。这里所谓短时间偏离是指变化频率高于10H的相位变化，而将低于的相位变化称为漂移。事实上，两者的区分不仅在相位变化的频率不同，而且在产生机理、特性和对网络的影响方面也不尽相同。 定时抖动对网络的性能损伤表现在下面几个方面： *对数字编码的模拟信号，解码后数字流的随机相位抖动使恢复后的样值具有不规则的相位，从而造成输出模拟信号的失真，形成所谓抖动噪声，影响业务信号质量，特别是图像信号质量。 *在再生器中，定时的不规则性使有效判决点偏离接收眼图的中心，从而降低了再生器的信噪比余度，直至发生误码。 *对于需要缓存器和相位比较器的数字设备，过大的抖动会造成缓存器的溢出或取空，从而导致不可控滑动损伤。 2、抖动机理 （1）、PDH与SDH共有的抖动源 A、随机性抖动源 * 各类噪声源 * 定时滤波器失谐 * 完全不相关的图案抖动 B、系统性抖动源 * 码间干扰 * 有限脉宽作用 * 限幅器的门限漂移 * 激光器的图案效应 （2）、SDH设备特有的抖动机理 A、指针调整抖动 SDH设备的支路信号的同步机理采用所谓的指针调整，即利用指针值的增减调整来补偿低速支路信号的相位变化和频率变化，由于指针调整是按字节为单位进行的，调整时将带来很大的相位跃变。带有这些相位跃变的数字信号通过带限电路时将会产生很长的相位过滤过程。处于正常同步工作的SDH网中的指针调整主要是由于同步分配过程中的随机噪声引起的，因而由之引起
高速FPGA系统的信号完整性测试和分析 张楷 泰克科技（中国）有限公司 摘要：随着FPGA器件的速度和容量日益提高，各种高速的并行和串行接口都广泛应用在FPGA上，其中典型的高速串行总线速率超过1Gb/s，这为设计和应用人员提供了极大的灵活性，同时对于FPGA IO的测试和验证也带来了新的挑战。本文针对FPGA中各种高速串行总线的信号，提供全面的信号完整性测试和分析方法。 关键词：FPGA，高速串行信号, 信号完整性, 抖动，眼图测试，采样示波器 1. 引言 随着FPGA的设计速度和容量的明显增长，当前流行的FPGA芯片都提供高速总线，例如DDR内存总线，PCI-X总线、SPI总线；针对超高速的数据传输，FPGA通过集成SerDes提供高速串行IO，支持各种诸如PCI-E、GBE、XAUI等高速串行总线协议，为各种不同标准的高速传输提供极大的灵活性。典型的高速FPGA器件提供的每一条物理链路的速度从200Mbps到高达10Gbps，高速IO的测试和验证更成为传统专注于FPGA内部逻辑设计的设计人员面临的巨大挑战。这些挑战使设计人员非常容易会把绝大部分设计周期时间放在调试和检验设计上。 为了加速对于FPGA中高速并行和串行总线的调试和验证，它需要使用新的高速信号完整性测试工具和分析方法。本文根据当前FPGA的高速总线测试和分析，提供了最新的方法和工具。 图1是一个典型FPGA的提供的各种高速接口。对于这些速度从200M到高达10G的高速总线，信号完整性的测试和分析是保证设计成功的基础和关键。 图1 典型FPGA的提供的各种高速接口
2. 高速串行总线眼图测试 对于采用内嵌SERDES电路的FPGA芯片，其高速串行信号进行测试和验证，最基本的工具是通过示波器进行对其眼图测试。因为眼图能够非常直观的反映一条被测信号路径上的整体信号质量问题，包括信号的抖动量大小（眼宽）以及幅度的大小（眼高）等重要信息。图2是一个高速数据信号的眼图形成的过程。 图2 眼图的形成过程 从眼图的形成过程可以看出，一个NRZ编码的高速数据无论传输何种码流，都可以看作一个重复信号，经过一定时间和样本数的累计，它反映整个传输链路上的总体信号质量。 3. 选择合适的眼图测试工具 3.1 示波器带宽的要求 示波器是进行高速串行信号眼图测试的首选工具。无论是用高速实时示波器还是采样示波器（Sampling Scope）得到眼图，带宽是对示波器的基本要求。以一个NRZ编码的高速串行总线为例，它理想的波形是一个方波信号，方波信号是由它的基波（正弦波）和奇次谐波（3次，5次，7次…）组成。根据信号的传输速率和上升时间，选择尽量高带宽和最快上升时间的示波器，这样测试结果保留更多的谐波分量，构建高精度的眼图测试结果。 示波器带宽反映了对被测信号幅度上的衰减，而示波器上升时间决定了对被测信号上升时间测试的误差。经典的示波器带宽和上升时间的关系为：带宽×上升时间＝0.35－0.45，0.35-0.45为常系数。每一个高性能示波器除了提供带宽的指标外，还会给出上升时间，表征其对阶跃信号的测试能力和精度。示波器测试结果的经验公式为： 高速串行数据（NRZ编码）提供一般为数据率，其最高的基频为比特率的一半。即假设给定一个NRZ编码的串行信号，码型为时钟码型（即传输的数据为1－0－1－0－1），从频域的角度观测该信号，它成为一个基波为数据率一半的方波信号，这个时钟码型是数据变化最快的情况。以泰克TDS6154C 大于15GHz带宽的实时示波器为例，它可以测试保留6.25Gb/s (2×XAUI)信号的五次谐波，以及10Gb/s (XFI)信号的三次谐波。下表列出了不同的高速串行总线在不同测
Agilent——眼图、抖动、相噪2009-02-25 22:31 随着数据速率超过Gb/s水平，工程师必须能够识别和解决抖动问题。抖动是在高速数据传输线中导致误码的定时噪声。如果系统的数据速率提高，在几秒内测得的抖动幅度会大体不变，但在位周期的几分之一时间内测量时，它会随着数据速率成比例提高，进而导致误码。新兴技术要求误码率(BER)，亦即误码数量与传输的总码数之比，低于一万亿分之一(10-12)。随着数据通信、总线和底板的数据速率提高，市场上已经出现许多不同的抖动检定技术，这些技术采用各种不同的实验室设备，包括实时数字示波器、取样时间间隔分析仪(TIA)、等时取样示波器、模拟相位检波器和误码率测试仪(BERT)。为解决高数据速率上难以解决的抖动问题，工程师必需理解同步和异步网络中使用的各种抖动分析技术 本文重点介绍3 Gb/s以上新兴技术的数据速率。低于3 Gb/s的实时示波器可以捕获连续的数据流，可以同时在时域和频域中分析数据流；在更高的数据速率上，抖动分析要更具挑战性。本文将从数字工程师的角度，介绍应对SONET/SDH挑战的各种经验。 抖动分析基本上包括比较抖动时钟信号和参考时钟信号。参考时钟是一种单独的黄金标准时钟，或从数据中重建的时钟。在高数据速率时，分析每个时钟的唯一技术是位检测和误码率测试；其它技术则采用某种取样技术。 如图1所示，眼图是逻辑脉冲的重叠。它为测量信号质量提供了一种有用的工具，即使在极高的数据速率时，也可以在等时取样示波器上简便生成。边沿由‘1’到‘0’转换和‘0’到‘1’转换组成，样点位于眼图的中心。如果电压(或功率)高于样点，则码被标为逻辑‘1’；如果低于样点，则标为‘0’。系统时钟决定着各个位的样点水平位置。 图1: 具有各项定义的眼图 E1是逻辑‘1’的平均电压或功率电平，E0是逻辑‘0’的平均电压或功率电平。参考点t = 0在
实验四 光纤通信系统测量中的眼图分析方法测试实验 一、实验目的 1、了解眼图的形成过程 2、掌握光纤通信系统中眼图的测试方法 二、实验仪器 1、ZYE4301F 型光纤通信原理实验箱1台 2、20MHz 模拟双踪示波器1台 3、万用表1台 三、实验原理 眼图是衡量数字光纤通信系统数据传输特性的简单而又有效的方法。眼图可以在时域中测量，并且可以用示波器直观的显示出来。图1是测量眼图的系统框图。测量时，将“伪随机码发生器”输出的伪随机码加在被测数字光纤通信系统的输入端，该被测系统的输出端接至示波器的垂直输入，用位定时信号（由伪随机码发生器提供）作外同步，在示波器水平输入用数据频率进行触发扫描。这样，在示波器的屏幕上就可以显示出被测系统的眼图。 伪随机脉冲序列是由n 比特长，2n 种不同组合所构成的序列。例如，由n=2比特长的4种不同有 组合、n=3比特长的8种不同的组合、n=4比特长16种不同的组合组成，直到伪随机码发生器所规定的极限值为止，在产生这个极限值以后，数据序列就开始重复，但它用作为测试的数据信号，则具有随机性。如图2所示的眼图，是由3比特长8种组合码叠加而成，示波器上显示的眼图就是这种叠加的结果。 分析眼图图形，可以知道被测系统的性能，下面用图3所示的形状规则的眼图进行分析： 1、当眼开度 V V V ?-为最大时刻，则是对接收到的信号进行判决的最佳时刻，无码间干扰、信号无畸变时的眼开度为100％。 2、由于码间干扰，信号畸变使眼开度减小，眼皮厚度V V ?增加，无畸变眼图的眼皮厚度应该等于零。 图1眼图的测试系统
3、系统无畸变眼图交叉点发散角b T T ?应该等于零。 4、系统信道的任何非线性都将使眼图出现不对称，无畸变眼图的正、负极性不对称度- +-++-V V V V 应该等 于零。 5、系统的定时抖动（也称为边缘抖动或相位失真）是由光收端机的噪声和光纤中的脉冲失真产生的，如果在“可对信号进行判决的时间间隔T b ”的正中对信号进行判决，那么在阈值电平处的失真量ΔT 就表示抖动的大小。因此，系统的定时抖动用下式计算： 定时抖动＝ %100??Tb T
信号完整性分析基础系列之一 ——关于眼图测量（上） 汪进进美国力科公司深圳代表处 内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。全分为上、下两篇。上篇包括一、二部分。下篇包括三、四部分。 您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。在力科于2002年发明基 于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基 于采样示波器的传统方法。 您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是 可以作为一项重要的调试工具的。 在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。之后我Google“眼图”， 看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。刚刚我再次Google“眼图”，仍然 没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。 网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。 “在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰 对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。 如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元 定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。 二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两 只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。 在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码
Agilent——眼图、抖动、相噪 随着数据速率超过Gb/s水平，工程师必须能够识别和解决抖动问题。抖动是在高速数据传输线中导致误码的定时噪声。如果系统的数据速率提高，在几秒内测得的抖动幅度会大体不变，但在位周期的几分之一时间内测量时，它会随着数据速率成比例提高，进而导致误码。新兴技术要求误码率(BER)，亦即误码数量与传输的总码数之比，低于一万亿分之一(10-12)。随着数据通信、总线和底板的数据速率提高，市场上已经出现许多不同的抖动检定技术，这些技术采用各种不同的实验室设备，包括实时数字示波器、取样时间间隔分析仪(TIA)、等时取样示波器、模拟相位检波器和误码率测试仪(BERT)。为解决高数据速率上难以解决的抖动问题，工程师必需理解同步和异步网络中使用的各种抖动分析技术 本文重点介绍3 Gb/s以上新兴技术的数据速率。低于3 Gb/s的实时示波器可以捕获连续的数据流，可以同时在时域和频域中分析数据流；在更高的数据速率上，抖动分析要更具挑战性。本文将从数字工程师的角度，介绍应对SONET/SDH挑战的各种经验。 抖动分析基本上包括比较抖动时钟信号和参考时钟信号。参考时钟是一种单独的黄金标准时钟，或从数据中重建的时钟。在高数据速率时，分析每个时钟的唯一技术是位检测和误码率测试；其它技术则采用某种取样技术。 如图1所示，眼图是逻辑脉冲的重叠。它为测量信号质量提供了一种有用的工具，即使在极高的数据速率时，也可以在等时取样示波器上简便生成。边沿由‘1’到‘0’转换和‘0’到‘1’转换组成，样点位于眼图的中心。如果电压(或功率)高于样点，则码被标为逻辑‘1’；如果低于样点，则标为‘0’。系统时钟决定着各个位的样点水平位置。 图1: 具有各项定义的眼图 E1是逻辑‘1’的平均电压或功率电平，E0是逻辑‘0’的平均电压或功率电平。参考点t = 0在左边的交点进行选择，右边的交点及其后是位周期TB。
清风醉明月 slp_art 随笔- 42 文章- 1 评论- 20 博客园首页新随笔联系管理订阅 眼图——概念与测量（摘记） 中文名称： 眼图 英文名称： eye diagram;eye pattern 定义： 示波器屏幕上所显示的数字通信符号,由许多波形部分重叠形成，其形状类似“眼”的图形。“眼”大表示系统传输特性好；“眼”小表示系统中存在符号间干扰。 一．概述 “在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。 在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度，反映了码间串扰的强弱。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用下图所示的图形来描述，由此图可以看出：
（1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。 （2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜率越大，系统对定时抖动越敏感。 （3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。 (4）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。 （5）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。 （6）横轴对应判决门限电平。” 二、眼图的一些基本概念 —“什么是眼图？” “眼图就是象眼睛一样形状的图形。 图五眼图定义” 眼图是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果，叠加后的图形形状看起来和眼睛很像，故名眼图。眼图上通常显示的是1.25UI的时间窗口。眼睛的形状各种各样，眼图的形状也各种各样。通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。 图六的眼图有“双眼皮”，可判断出信号可能有串扰或预（去）加重。 图六“双眼皮”眼图
太原理工大学现代科技学院 光纤通信课程实验报告 专业班级 学号 姓名 指导教师
实验名称 光纤通信系统的眼图测试实验 同组人 专业班级 学号 姓名 成绩 实验三 光纤通信系统的眼图测试实验 一、实验目的 1、了解眼图的形成过程 2、掌握光纤通信系统中眼图的测试方法 二、实验内容 1、测量数字光纤通信系统传输各种数字信号的眼图 2、观察系统眼图，并通过眼图来分析系统的性能 三、实验仪器 1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台 2、20MHz 双踪模拟示波器 1台 3、万用表 1台 4、FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1根 5、850nm 光发端机和光收端机（可选） 1套 6、ST/PC-ST/PC 多模光跳线（可选） 1根 四、实验原理 眼图是衡量数字光纤通信系统数据传输特性的简单而又有效的方法。眼图可以在时域中测 量，并且可以用示波器直观的显示出来。图20-1是测量眼图的系统框图。测量时，将“伪随机码发生器”输出的伪随机码加在被测数字光纤通信系统的输入端，该被测系统的输出端接至示波器的垂直输入，用位定时信号（由伪随机码发生器提供）作外同步，在示波器水平输入用 数据频率进行触发扫描。这样，在示波器的屏幕上就可以显示出被测系统的眼图。 图1、眼图测试系统框图 ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………
伪随机脉冲序列是由n 比特长，2n 种不同组合所构成的序列。例如，由n=2比特长的4种 不同有组合、n=3比特长的8种不同的组合、n=4比特长16种不同的组合组成，直到伪随机码发生器所规定的极限值为止，在产生这个极限值以后，数据序列就开始重复，但它用作为测试的数据信号，则具有随机性。如图20-2所示的眼图，是由3比特长8种组合码叠加而成，示 波器上显示的眼图就是这种叠加的结果。 分析眼图图形，可以知道被测系统的性能，下面用图20-3所示的形状规则的眼图进行分析： 1、当眼开度V V V ?-为最大时刻，则是对接收到的信号进行判决的最佳时刻，无码间干扰、 信号无畸变时的眼开度为100％。 2、由于码间干扰，信号畸变使眼开度减小，眼皮厚度V 增加，无畸变眼图的眼皮厚度应该等于零。 3、系统无畸变眼图交叉点发散角 b T T ?应该等于零。 4、系统信道的任何非线性都将使眼图出现不对称，无畸变眼图的正、负极性不对称度 5、系统的定时抖动（也称为边缘抖动或相位失真）是由光收端机的噪声和光纤中的脉冲 失真产生的，如果在“可对信号进行判决的时间间隔T b ”的正中对信号进行判决，那么在阈值电平处的失真量ΔT 就表示抖动的大小。因此，系统的定时抖动用下式计算：定时抖动＝ …………………………………装……………………………………订………………………………………线……………………………………………
1眼图概述 1.1 串行数据的传输 由于通讯技术发展的需要，特别是以太网技术的爆炸式应用和发展，使得电子系统从传统的并行总线转为串行总线。串行信号种类繁多，如PCI Express、SPI、USB等，其传输信号类型时刻在增加。为何串行总线目前应用越来越广泛呢？相比并行数据传输，串行数据传输的整体特点如下： 1 信号线的数量减少，成本降低 2 消除了并行数据之间传输的延迟问题 3 时钟是嵌入到数据中的，数据和时钟之间的传输延迟也同样消除了 4 传输线的PCB设计也更容易些 5 信号完整性测试也更容易 实际中，描述串行数据的常用单位是波特率和UI，串行数据传输示例如下： 图串行数据传输示例 例如，比特率为3.125Gb/s的信号表示为每秒传送的数据比特位是3.125G比特，对应的一个单位间隔即为1UI。1UI表示一个比特位的宽度，它是波特率的倒数，即1UI=1/（3.125Gb/s）=320ps。现在比较常见的串行信号码形是NRZ码，因此在一般的情况下对于串行数据信号，我们的工作均是针对NRZ码进行的。 1.2 眼图的形成原理 眼图，是由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。眼图中包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，
改善系统的传输性能。 目前，一般均可以用示波器观测到信号的眼图，其具体的操作方法为：将示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。示波器一般测量的信号是一些位或某一段时间的波形，更多的反映的是细节信息，而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征，两者对比如下图所示： 图示波器中的信号与眼图 如果示波器的整个显示屏幕宽度为100ns，则表示在示波器的有效频宽、取样率及记忆体配合下，得到了100ns下的波形资料。但是，对于一个系统而言，分析这么短的时间内的信号并不具有代表性，例如信号在每一百万位元会出现一次突波（Spike），但在这100ns 时间内，突波出现的机率很小，因此会错过某些重要的信息。如果要衡量整个系统的性能，这么短的时间内测量得到的数据显然是不够的。设想，如果可以以重复叠加的方式，将新的信号不断的加入显示屏幕中，但却仍然记录着前次的波形，只要累积时间够久，就可以形成眼图，从而可以了解到整个系统的性能，如串扰、噪声以及其他的一些参数，为整个系统性能的改善提供依据。 分析实际眼图，再结合理论，一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每一个状态组发生的次数要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在屏幕上，八种状态形成的眼图如下所示：
抖动和眼图分析工具 DPOJET 主要特点和优点 － 时钟和数据信号的抖动和定时分析－ 实时眼图(RT-Eye TM )分析*1 － TekWizard TM 界面，单键操作和引 导性抖动摘要 － 完善的标准支持库，全面执行通过/失败极限和模板测试; 外加用户极限和模板文件，支持自定义测试配置和新标准或开发中的标准－ 可以选择抖动模型，准确分解抖动和估算TJ(BER)*2，支持流行标准；光纤通道或PCI-Express Delta-Delta (Dual-Dirac)和卷积结果－ 9种曲线类型，查看和分析抖动：眼图, CDF浴盆, 频谱, 直方图, 趋势, 数据, 相噪和转函－ 可编程软件时钟恢复，包括软件PLL *3－ 用户可以选择黄金PLL，支持流行标准－ 可以选择高通和低通测量滤波器－ 可以选择高和低极限测量范围测试－ 完善的统计登录、报告和远程自动控制－ 捕获和保存最坏情况信号，进行详细分析 应用 检定高速串行总线和并行总线设计的性能 － 检定时钟和数据抖动和信号完整性－ 检定PLL 动态性能 － 检定扩频时钟电路的调制性能－ 检定抖动生成、转函和容限－ 对PCI Express、Serial ATA、SAS、光纤通道、DisplayPort、DDR2、DDR3、FBD 及其它电气和光学系统执行物理层测试 *1 已获专利USPTO #6,836,738, *2 已获专利USPTO #6,832,172, #6,853,933, #7,254,168, *3 已获专利USPTO #6,812,688. 实时抖动和眼图分析 DPOJET 为实时示波器提供了优秀的眼图、抖动和定时分析软件。DPOJET在泰克DPO7000、DPO70000和DSA70000系列示波器中运行，为工程师提供了实时仪器中最高的灵敏度和精度。通过采用完善的抖动和眼图分析及分解算法，DPOJET在当前高速串行、数字和通信系统设计中简化了发现信号完整性问题和抖动及相关来源的工作。 随着处理器时钟速率超过3 GHz，背板总线和串行数据链路数据速率超过8 GT/s，计算机、半导体和通信行业中的模拟和 数字设计人员面临着许多新的挑战。日益提高的速率意味着电路容限或裕量下降，带来了抖动和相关的信号完整性问题。通过使用可以帮助您迅速检定和发现抖动和信号完整性问题来源的工具，您可以更快地向市场上推出新的设计，并树立更高的信心，相信它们能够在当前超高速环境中可靠地运行。更快地向市场上推出可靠性更高、性能更高的新产品，意味着贵公司可以有更多的机会改善余量。 AWG5000系列。
抖动分类与测量 李惠民力科公司华南区应用工程师 在现在的协议一致性测试中，“抖动”似乎已经成为了一个绕不开的名词，它是评估信号质量的一个关键指标。然而，各个通信协议对抖动似乎有着不同的要求，到底抖动的各个分量有什么意义呢？它们又是如何测量得到准确的结果呢？在系统设计中又该如何改善抖动指标呢？希望看完本文之后您能够得到一些帮助。 抖动的定义 过去，时钟频率只有10MHz。电路板或者封装设计的主要挑战就是如何自双层板上布通所有的信号线以及如何在组装时不破坏封装，在那个时代，数字信号基本上不需要考虑“信号质量”的；然而随着时钟频率的提高，信号周期和上升沿也已经普遍变短，这个时候，信号完整性就变得十分重要。特别的，当时钟频率超过1GHz时，由于时钟周期变短，“抖动”这个指标在信号质量也变得十分重要。 抖动是指信号与理想时钟之间的偏差[1]。如下面图1和图2两个时序中，可以明显看出，图2中信号与理想时钟之间偏差相对较图1比更大，若两个信号时钟频率相同，我们就可以说图2中的抖动比图1中大。 图1信号和理想时钟之间的偏差 图2更“大”的抖动 需要注意的是，抖动和频偏并不是不是相同的概念，一般讨论抖动是要在一段时间内实际信号和理想时钟之间速率相同或者相差很小的情况。图3中，这段
时间内，实际信号和理想时钟之间的频率偏差约为7%，一般来说我们讨论抖动的时候频偏不会超过5000ppm(即0.5%)，图3这种情况不再我们的讨论范围之内。 图3“频偏”并不是我们所讨论的抖动 另外，抖动的绝对值在有些情况下参考意义并不太大。假若是10MHz的时钟频率，每个周期为100ns，1ns的抖动似乎对信号没有太大的影响。然而当频率为500MHz时，1ns的抖动就很的能会影响信号信号质量，使得信号在传输过程在出现误码。所以我们在很多情况下会用UI这个相对单位；1UI即为1个时钟周期所花费的时间。若信号的时钟周期为10MHz时，1UI对应为100ns。相应的还有mUI，1mUI即0.001UI。相对单位比绝对时间单位更能看出抖动对信号质量的影响。 抖动的分类 在说抖动分类之前，首先我想说一下源同步与时钟恢复技术。想必大家在学习和使用单片机的时候应该对同步通信和异步通信有比较深刻的认识；同步通信的典型代表就是SPI，特点就是同时传送时钟和数据；异步通信的经典代表是UART，只需要两根线就可以实现全双工。源同步和SPI类似，在通信的时候同时传输时钟和数据，但是高速的时钟信号在传输过程中衰减很大，而且容易引起EMI，所以一般会对同步时钟进行分频，源同步的代表有HDMI，其时钟频率是信号速率的1/10。时钟恢复技术可以在串行数据中提取出时钟，然后用恢复出来的时钟对信号进行采样，克服异步通信中由于不同源带来的的频偏和抖动，时钟恢复的代表有USB，万兆以太网等。 首先，我们需要明确的一点就是——抖动是时间的函数，确切的来说，抖动是和时钟周期相关的。 在讨论抖动分类的时候，我们一般会从三个维度去讨论。 从关注抖动参数的类型，可以分成TIE(Time interval error)，Period
实验二数字光纤通信系统信号眼图测试 一．实验目的 1.了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理； 2.学习通过数字示波器调试、观测眼图; 3.掌握判别眼图质量的指标; 4.熟练使用数字示波器和误码仪。 二．实验原理 眼图是估计数字传输系统性能的一种十分有效的实验方法。这种方法已广泛应用于数字通信系统，在光纤数字通信中也是评价系统性能的重要实验方法。眼图是在时域进行的用示波器显示二进制数字信号波形的失真效应的测量方法。图2.1是测量眼图的装置图。由AV5233C误码仪产生一定长度的伪随机二进制数据流（AMI码、HDB3码、RZ 码、NRZ码）调制单模光产生相应的伪随机数据光脉冲并通过光纤活动连接器注入单模光纤，经过光纤传输后，再与光接收机相接。光接收机将从光纤传输的光脉冲变为电脉冲，并输入到AV4451（500MHz）示波器，示波器显示的扫描图形与人眼相似，因此称为眼图。 用眼图法测量系统时应有多种字型，可以采用各比特位上0和1出现的概率相等的随机数字信号进行测试。AV5233C误码仪用来产生伪随机数字序列信号。在这里“伪随机”的意义是伪随机码型发生器产生N比特长度的随机二进制数字信号是数字序列在N 比特后发生重复，并不是测试时间内整个数字序列都是随机的，因此称为“伪随机”。伪随机序列如果由2比特位组成，则共有四种组合，3比特数字信号有8种组合，N比特数字信号有2N个组合。伪随机数字信号的长度为2N-1，这种选择可保证字型不与数据率相关。例如N可取7、10、15、23、31等。如果只考虑3比特非归零码，应有如图2.2所示的8种组合。将这8种组合同时叠加，就可形成如图2.3所示的眼图。 图2.1 眼图测量装置
三、眼图测量方法 之前谈到，眼图测量方法有两种：2002年以前的传统眼图测量方法和2002年之后力科发明的现代眼图测量方法。传统眼图测量方法可以用两个英文关键词来表示：“Triggered Eye”和“Single‐Bit Eye”。现代眼图测量方法用另外两个英文关键词来表示：“Continuous‐Bit Eye”和“Single‐Shot Eye”。传统眼图测量方法用中文来理解是八个字：“同步触发+叠加显示”，现代眼图测量方法用中文来理解也是八个字：“同步切割+叠加显示”。两种方法的差别就四个字：传统的是用触发的方法，现代的是用切割的方法。“同步”是准确测量眼图的关键，传统方法和现代方法同步的方法是不一样的。“叠加显示”就是用模拟余辉的方法不断累积显示。 传统的眼图方法就是同步触发一次，然后叠加一次。每触发一次，眼图上增加了一个UI，每个UI的数据是相对于触发点排列的，因此是“Single‐Bit Eye”,每触发一次眼图上只增加了一个比特位。图一形象表示了这种方法形成眼图的过程。 图一传统眼图测量方法的原理 传统方法的第一个缺点就是效率太低。对于现在的高速信号如PCI‐Express Gen2，PCI‐SIG 要求测量1百万个UI的眼图，用传统方法就需要触发1百万次，这可能需要几个小时才能测量完。第二个缺点是，由于每次触发只能叠加一个UI,形成1百万个UI的眼图就需要触发1百万次，这样不断触发的过程中必然将示波器本身的触发抖动也引入到了眼图上。对于2.5GBbps以上的高速信号，这种触发抖动是不可忽略的。 如何同步触发，也就是说如何使每个UI的数据相对于触发点排列？也有两种方法，一种方法是在被测电路板上找到和串行数据同步的时钟，将此时钟引到示波器作为触发源，时钟的边沿作为触发的条件。另外一种方法是将被测的串行信号同时输入到示波器的输入通道和硬件时钟恢复电路(CDR)通道，硬件CDR恢复出串行数据里内嵌的时钟作为触发源。这种同
高级抖动溯源分析方法 安捷伦科技（中国）有限公司孙灯亮 抖动的定义及和相位噪声和频率噪声的关系 抖动是数字系统的信号完整性测试的核心内容之一，是时钟和串行信号的最重要测量参数（注：并行总线的最重要测量参数是建立时间和保持时间）。 一般这样定义抖动：“信号的某特定时刻相对于其理想时间位置上的短期偏离为抖动”（参考：Bell Communications Research,Inc(Bellcore),"Synchrous Optical Network(SONET) Transport Systems:Common Generic Criteria, TR-253-CORE",Issue 2, Rev No.1, December 1997".如图1所示。其中快过10HZ的偏离定义为抖动（Jitter)，漫过10Hz的偏离定义为漂 移（Wander)。 图1. 时钟和数据抖动的定义 抖动和相位噪声和频率噪声有什么关系呢？ 图2.抖动和相位噪声和频率噪声的关系
抖动成分的分解及各个抖动成分的特征及产生原因 随着信号速率的不断提高和对精度的越来越高要求，需要进行抖动成分的分离以更深入表征抖动特征和查找问题根源。一般按图3进行抖动成分的分离。 图3.抖动成分分离图 各个英文的中文翻译如下。 Total Jitter(TJ)：总体抖动； Random Jitter(RJ):随机抖动； Deterministic Jitter(DJ):确定性抖动； Data Dependent Jitter(DDJ)：数据相关抖动； Periodic Jitter(PJ):周期性抖动； Inter-symbol Interference(ISI):码间干扰 Duty Cycle Distortion(DCD)：占空比失真； Sub Rate Jitter(SRJ):子速率抖动。 下面分别讨论每种抖动成分的特征和产生原因。 1、随机抖动RJ 随机抖动是不能预测的定时噪声，因为它没有可以识别的模式。典型的随机噪声实例是在无线电接收机调谐到没有活动的载频时听到的声音。尽管在理论上随机过程具有任意概率分布，但我们假设随机抖动呈现高斯分布，以建立抖动模型。这种假设的原因之一是，在许多电路中，随机噪声的主要来源是热噪声(也称为Johnson 噪声或散粒噪声)，而热噪声呈现高斯分布。另一个比较基础的原因是，根据中心极限定理，不管各个噪声源采用什么分布，许多不相关的噪声源的合成效应该接近高斯分布。高斯分布也称为正态分布，但它的一个最重要的特点是：对高斯变量，它可以达到的峰值是无穷大。尽管这种随机变量的大多数样本将会聚集在中间值的周围，但在理论上，任何单一的样本，它可以偏离中间值任意大的量。所以，高斯分布都没有峰到峰边界值，从这种分布中的样本数越多，所测得的峰到峰值将越大。所以，我们用stdev或RMS(均方差)值来衡量随机抖动RJ。 2、确定性抖动DJ 确定抖动是可以重复的、可以预测的定时抖动。正因如此，这个抖动的峰到峰值具有上下限，在数量相对较少的观察基础上，通常可以以高置信度观察或预测其边界。DDJ和PJ 根据抖动特点和根本成因进一步细分了这类抖动。确定性抖动和随机抖动在统计图上可以用图4形象化表示。
第六部分抖动测试 6、1 抖动特性 一、抖动的概念 在理想情况下，数字信号在时间域上的位置是确定的，即在预定的时间位置上将会出现数字脉冲（1或0）。然而由于种种非理想的因素会导致数字信号偏离它的理想时间位置。我们将数字信号的特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对其理想时间位置的短时间偏离称为定时抖动，简称抖动。这里所谓短时间偏离是指变化频率高于10Hz的相位变化，而将低于10Hz的相位变化称为漂移。事实上，两者的区分不仅在相位变化的频率不同，而且在产生机理、特性和对网络的影响方面也不尽相同。 定时抖动对网络的性能损伤表现在下面几个方面： *对数字编码的模拟信号，解码后数字流的随机相位抖动使恢复后的样值具有不规则的相位，从而造成输出模拟信号的失真，形成所谓抖动噪声，影响业务信号质量，特别是图像信号质量。 *在再生器中，定时的不规则性使有效判决点偏离接收眼图的中心，从而降低了再生器的信噪比余度，直至发生误码。 ＊对于需要缓存器和相位比较器的数字设备，过大的抖动会造成缓存器的溢出或取空，从而导致不可控滑动损伤。 二、抖动机理
1、PDH与SDH共有的抖动源 （1）、随机性抖动源 * 各类噪声源 * 定时滤波器失谐 * 完全不相关的图案抖动 （2）、系统性抖动源 * 码间干扰 * 有限脉宽作用 * 限幅器的门限漂移 * 激光器的图案效应 2、SDH设备特有的抖动机理 （1）、指针调整抖动 SDH设备的支路信号的同步机理采用所谓的指针调整，即利用指针值的增减调整来补偿低速支路信号的相位变化和频率变化，由于指针调整是按字节为单位进行的，调整时将带来很大的相位跃变。带有这些相位跃变的数字信号通过带限电路时将会产生很长的相位过滤过程。处于正常同步工作的SDH网中的指针调整主要是由于同步分配过程中的随机噪声引起的，因而由之引起的相位跃变的出现时刻是不规律的，整个相位调整的时间可能很长。因此，指针调整与网同步的结合将在SDH/PDH边界产生很低频率的抖动或漂移，这种抖动称为指针调整抖动。 （2）、映射抖动
眼图测试及其疑难问题探讨 关键词:DWDM,眼图,城域网,MAN 摘要:目前，在长途干线和城域网中，密集波分复用（DWDM）系统的应用越来越多，对DWDM 系统的光接口测试要求也越来越高，其中包括光发送信号的眼图测试。在实际进行眼图测试时，经常遇到不符合标准模板的情况，在不断实践中发现，其中大部分是因为测试方法不完善造成的误判断，只有小部分真正不符合ITU-T规范。文章介绍正确测试眼图的要点。 1、码间串扰的形成 1.1光纤线路码 在光纤数字传输中，一般不直接传输由电端机传送来的数字信号，而是经过码型变换，变换成适合在光纤数字传输系统中传输的光纤线路码（简称线路码）。 有多种线路码型，最常用的有mBnB分组码、插入比特码和简单扰码。在选择线路码时，不仅要考虑光纤的传输特性，还要考虑光电器件的特性。一般来说，由于光电器件都有一定的非线性，因此采用脉冲的“有”、“无”来表示“1”和“0”的二进制码要方便得多。但是简单的二进制信号有三个实际问题需要解决，否则无法取得良好效果。a）不能有长连“0”或长连“1”出现。因为长连“0”和长连“1”会使定时信息消失，给再生中继器和终端接收机的定时提取带来困难。b）简单的二进制码中含有直流成分，“0”、“1”码出现个数的随机变化会使直流成分的大小也随机变化。目前，在光接收机中普遍采用交流耦合，直流成分的变化会引起信号基线浮动，给判决再生带来困难。c）简单的二进制信号在业务状态下无法监测线路误码率。为此，在光纤传输之前，需将简单二进制信号变换成适合光纤传输系统的光纤线
路码型。CCITT最终采用简单扰码方式（如RZ、NRZ码），目前又有基于RZ码新的编码方式，如CS-RZ、DCS-RZ、CRZ、D-RZ、DPSK-RZ码等。 1.2线性网络的无失真传输条件 密集波分复用（DWDM）的工作原理是：发送端将不同波长的光信号通过光合波器合成一束光，送入光纤中进行传输；在接收端由光分波器将这些不同波长的光信号区分开来，再经过光电转换送入线路终端设备。这个过程既包括光通道也包括电通道。 对于光通道来说，主要是光纤的色散和非线性效应引起传输的光脉冲展宽，导致“0”、“1”判决出错，增加了传输误码率。通过运用色散补偿光纤、色散斜率补偿技术等色散管理来降低光纤的色散。对于光纤非线性效应，一般可通过降低入纤功率，采用新型大孔径光纤、喇曼放大、奇偶信道偏振复用等方法加以抑制。采用特殊的码型调制技术也可有效提高光脉冲抵抗非线性效应的能力，增加非线性受限传输距离，从而达到光通道的无失真传输这种理想化的状态。 对于电通道来说，实际传输中无法满足无失真传输条件，特别是由于信道频率特性不理想，使矩形脉冲在经过传输后有明显的上升时间和下降时间，会使波形有明显展宽。每个符号（码元）在时间上前后展宽会对其前后符号（码元）造成干扰，通常把这类干扰称为符号（或码元）间干扰，它会引起传输系统的误码率恶化。 1.3时域均衡 系统线性失真引起的符号间干扰是影响传输质量的主要因素。线性失真的主要原因是发送滤波器、接收滤波器及信道共同组成的波形形成系统的传递函数偏离理想状态。在不考虑噪声影响时，大多数高、中速数字数据传输设备的判决可靠性都建立在消除取样点的符号间干扰的基础上，按此要求建立的线性失真补偿系统称为时域均衡器，其原理是利用接收波形本身进行补偿，消除取样点的符号间干扰，提高判决的可靠性。 时域均衡系统结构如图1所示。 图1时域均衡系统结构
ANT-20E结合抖动测试方法 (仅供内部使用) 拟制：日期： 审核：日期：yyyy/mm/dd 审核：日期：yyyy/mm/dd 批准：日期：yyyy/mm/dd 华为技术有限公司 版权所有不得复制
目录 1 结合抖动的定义和指标描述 (3) 1 E1信号结合抖动测试方法和步骤 (4) 2 E3信号结合抖动测试方法和步骤 (11) 3 E4信号结合抖动测试方法和步骤 (16)
结合抖动的定义和指标描述 SDH设备的结合抖动是支路映射和指针调整结合作用，在设备解复用侧的PDH支路输出口所产生的抖动。在ITU-T规范的四种特定指针调整序列下的结合抖动指标见下表。 测试用指针序列a、b、c、d分别定义如下： a－极性相反的单指针； b－规则指针加一个双指针； c－漏掉一个指针的规则单指针； d－极性相反的双指针。 下面以2M信号为例，解释各个指针序列的定义： a指针序列：比如说目前的指针值为522相隔T1时间后将指针值减一即为521，再相隔T1时间后将指针值在加一即为522，就这样循环往复就形成了指针序列a。
b指针序列：比如说目前的指针值为522相隔T2时间后将指针值加一即为523，再相隔T2时间后将指针值加一即为524，如此循环4次后再隔T3的时间将指针值加一。就这样按照四个T2加一个T3为一个循环周期，循环往复就形成了指针序列b。 c指针序列：比如说目前的指针值为522相隔T2时间后将指针值加一即为523，再相隔T2时间后将指针值加一即为524，如此循环4次后再隔T2的时间指针值不变。就这样按照五个T2为一个循环周期，循环往复就形成了指针序列c。 d指针序列：比如说目前的指针值为522相隔T3时间后将指针值加一即为523，再相隔T1时间后将指针值减一即为522，再相隔一个T3时间后将指针值加一即为521，再相隔一个T1时间后将指针值加一即为522。就这样以两个T1加T3为周期，循环往复就形成了指针序列d。 1E1信号结合抖动测试方法和步骤 1、按下图接好电路和仪表。 图1 2、选择“Instruments”下拉式菜单，在此菜单中选择“Add&Remove...”选项，见图2。