数字系统抖动测试技术

抖动的概念及其测量方法摘要：在数字通信系统，特别是同步系统中，随着系统时钟频率的不断提高，时间抖动成为影响通信质量的关键因素。

本文介绍了时间抖动（jitter）的概念及其分析方法。

关键字：时间抖动、jitter、相位噪声、测量一、引言随着通信系统中的时钟速率迈入GHz级，抖动这个在模拟设计中十分关键的因素，也开始在数字设计领域中日益得到人们的重视。

在高速系统中，时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的最大速率。

不仅如此，它还会导致通信链路的误码率增大，甚至限制A/D转换器的动态范围。

有资料表明在3GHz 以上的系统中，时间抖动（jitter）会导致码间干扰（ISI），造成传输误码率上升。

在此趋势下，高速数字设备的设计师们也开始更多地关注时序因素。

本文向数字设计师们介绍了抖动的基本概念，分析了它对系统性能的影响，并给出了能够将相位抖动降至最低的常用电路技术。

二、时间抖动的概念在理想情况下，一个频率固定的完美的脉冲信号（以1MHz为例）的持续时间应该恰好是1us，每500ns有一个跳变沿。

但不幸的是，这种信号并不存在。

如图1所示，信号周期的长度总会有一定变化，从而导致下一个沿的到来时间不确定。

这种不确定就是抖动。

抖动是对信号时域变化的测量结果，它从本质上描述了信号周期距离其理想值偏离了多少。

在绝大多数文献和规范中，时间抖动（jitter）被定义为高速串行信号边沿到来时刻与理想时刻的偏差，所不同的是某些规范中将这种偏差中缓慢变化的成分称为时间游走（wander），而将变化较快的成分定义为时间抖（jitter）。

图1 时间抖动示意图1．时间抖动的分类抖动有两种主要类型：确定性抖动和随机性抖动。

确定性抖动是由可识别的干扰信号造成的，这种抖动通常幅度有限，具备特定的（而非随机的）产生原因，而且不能进行统计分析。

随机抖动是指由较难预测的因素导致的时序变化。

例如，能够影响半导体晶体材料迁移率的温度因素，就可能造成载子流的随机变化。

测试技术与信号分析汇总一、测试技术的方法：1.传统测试方法：包括模拟测试和数字测试。

模拟测试主要通过模拟信号发生器、示波器等设备来测试信号，用于测试模拟电路和系统的性能。

数字测试则是利用数字信号处理和评估技术进行测试，包括用于测试和评估数字电路、数字系统和数字通信等方面的技术。

2.自动测试方法：自动测试系统是利用计算机和测试设备进行测试的一种技术。

通过编程和控制设备来实现自动化测试，提高测试效率和准确性。

自动测试方法被广泛应用于电子制造业和通信领域。

3.无线测试方法：用于测试和评估无线通信系统的性能和质量。

包括对无线信号的频谱分析、功率分析、调制解调分析等方面的技术。

无线测试方法在无线通信和无线电监测等领域有广泛的应用。

4.嵌入式测试方法：用于测试和评估嵌入式系统的性能和功能。

嵌入式测试方法主要包括对嵌入式软件和硬件的测试，包括对芯片、传感器、控制器等的测试。

二、信号分析的方法：1.时域分析：通过对信号的波形进行观察和分析，了解信号的振幅、频率、相位等特征。

常用的时域分析方法包括傅里叶变换、功率谱密度分析等。

2.频域分析：通过将信号转换到频域，分析信号的频率成分和幅度谱。

常用的频域分析方法包括快速傅里叶变换、频谱分析等。

3.谱分析：通过对信号进行频谱分析，了解信号的频率特性及其分布。

常用的谱分析方法包括功率谱密度估计、自相关函数估计等。

4.小波分析：通过小波变换将信号分解到多个不同频率尺度上，分析信号的时频特性。

小波分析方法在非平稳信号处理和信号检测等领域有着广泛的应用。

三、应用领域：1.通信系统：测试技术与信号分析在通信系统中广泛应用，例如利用频谱分析对通信信号进行分析，评估通信系统的性能和故障诊断。

2.电子制造业：测试技术是电子制造业中不可或缺的环节，通过测试技术对电子产品进行性能检测和质量控制，提高产品的可靠性和稳定性。

3.无线电监测：利用无线测试和信号分析技术对无线电频谱进行监测和分析，用于无线电干扰的监测和定位。

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。

Eye Crossing Point: 眼图交点Left Edge: 左沿Right Edge: 右沿Nominal Sampling Point: 标称样点幅度噪声可能会导致逻辑‘1’的电压或功率电平垂直波动，低于样点，导致逻辑‘1’码错误地标为逻辑‘0’码，即误码。

TDR测试原理评价频率响应的最普通的方法是在频域中解Ma某well方程。

这个过程能够把系统所有的物理和电气特性都考虑进去，包括传输线。

因而已经有很多基于此原理的测量方法来帮助电气工程师分析信号完整性。

当和其他测试方法比较时，时域反射（TDR：TimeDomainReflector）可以提供更加直观观察DUT的特性。

TDR使用阶跃信号发生仪和示波器，在被测得传输线上发送一个快速的上升沿，再特定的点上用示波器观察反射电压波形。

这种技术可以测出传输显得特性阻抗，并显示出每个阻抗不连续点的位置和特性（阻抗、感抗和容抗）。

所有这些信息都是示波器上实时显示。

相对于其他技术，TDR能够给出更多的关于系统宽带相应的信息。

图1时域反射计工作原理阶跃信号发生器向被测系统产生一个正向的阶跃信号。

该信号沿着传输线向前传输。

如果负载组抗等于传输线的特性阻抗，将没有信号反射，示波器上能看到的只有发送的阶跃信号。

假如负载存在失配，将有部分的输入信号被反射，示波器上将出现反射信号和输入信号的叠加。

图2是一个传输线的测试波形，由此可以看出，对于非连续的阻抗，示波器对应位置将出现变化的波形，由此我们就能够分析每个中断点的特性。

图2时域反射计测试结果·A:50Ohm电缆·B:微波传输带开始·C:50Ohm微波传输带·D:75Ohm微波传输带·E:50Ohm微波传输带·F:开路与其他测试方法的比较最常用的测量传输线和负载的方法是向系统发送一个正弦波，并观察线上不连续点的波形。

这种测试方法中，我们要计算SWR(驻波比)并将它看作系统的参数。

当系统有数个阻抗不连续点时，SWR测试往往不能分开这些点。

另外，当系统拥有很宽的带宽时，必须测量很多频点的SWR，测试很枯燥并且耗费时间。

另一个常见的测量传输线的仪器是矢量网络分析仪(VNA)。

这时，信号源产生一个连续扫频的正弦波来激励DUT。

PAGE 068定位导航与授时Positioning,Navigation and Timing时钟抖动度量指标和测试方法概述■ 龙丹（海军工程大学 430033）数字通信系统中，时钟抖动是影响通信质量的因素之一，在系统设计、设备研制、工程验收等各环节抖动指标是必须考虑的。

本文介绍了通信中常用的抖动概念、分类、度量指标和测试方法，并对时钟设备抖动指标测试进行了描述。

最后对抖动测试的发展方向进行了展望。

In digital communication systems, clock jitter is one of the factors that affect communication quality, and jitter indicators must be considered in various links such as system design, equipment development, and engineering acceptance. This article introduces the jitter concepts, classifications, metrics and test methods commonly used in communications, and describes the jitter index test of clock equipment. Finally, the development direction of jitter test is prospected.时钟抖动 高速时钟同步Clock jitter; high-speed clock synchronizationDoi:10.3969/j.issn.1673-5137.2021.02.010摘 要Abstract关键词Key Words１．　背景ITU-T G.810标准中抖动的定义是“数字信号的各个有效瞬时相对其当时的理想位置（相位）的短期性偏离”，相位偏离的频率称为抖动频率，“短期”指变化的频率大于或等于10Hz（这里是通信领域传统的定义，其他领域对抖动可能有不同的定义）[1]。

时间抖动(jitte‎r)的概念及其‎分析方法随着通信系‎统中的时钟‎速率迈入G‎H z级，抖动这个在‎模拟设计中‎十分关键的‎因素，也开始在数‎字设计领域‎中日益得到‎人们的重视‎。

在高速系统‎中，时钟或振荡‎器波形的时‎序误差会限‎制一个数字‎I/O接口的最‎大速率。

不仅如此，它还会导致‎通信链路的‎误码率增大‎，甚至限制A‎/D转换器的‎动态范围。

有资料表明‎在3GH z‎以上的系统‎中，时间抖动（jitte‎r）会导致码间‎干扰（ISI），造成传输误‎码率上升。

在此趋势下‎，高速数字设‎备的设计师‎们也开始更‎多地关注时‎序因素。

本文向数字‎设计师们介‎绍了抖动的‎基本概念，分析了它对‎系统性能的‎影响，并给出了能‎够将相位抖‎动降至最低‎的常用电路‎技术。

本文介绍了‎时间抖动（jitte‎r）的概念及其‎分析方法。

在数字通信‎系统，特别是同步‎系统中，随着系统时‎钟频率的不‎断提高，时间抖动成‎为影响通信‎质量的关键‎因素。

关键字：时间抖动、jitte‎r、相位噪声、测量时间抖动的‎概念在理想情况‎下，一个频率固‎定的完美的‎脉冲信号（以1MHz‎为例）的持续时间‎应该恰好是‎1us，每500n‎s 有一个跳‎变沿。

但不幸的是‎，这种信号并‎不存在。

如图1所示‎，信号周期的‎长度总会有‎一定变化，从而导致下‎一个沿的到‎来时间不确‎定。

这种不确定‎就是抖动。

抖动是对信‎号时域变化‎的测量结果‎，它从本质上‎描述了信号‎周期距离其‎理想值偏离‎了多少。

在绝大多数‎文献和规范‎中，时间抖动（jitte‎r）被定义为高‎速串行信号‎边沿到来时‎刻与理想时‎刻的偏差，所不同的是‎某些规范中‎将这种偏差‎中缓慢变化‎的成分称为‎时间游走（wande‎r），而将变化较‎快的成分定‎义为时间抖‎动（jitte‎r）。

图1 时间抖动示‎意图1．时间抖动的‎分类抖动有两种‎主要类型：确定性抖动‎和随机性抖‎动。

抖动测量三种有效方法只要测试数据通信IC或测试电信网络，就需要测试抖动。

抖动是应该呈现的数字信号沿与实际存在沿之间的差。

时钟抖动可导致电和光数据流中的偏差位，引起误码。

测量时钟抖动和数据信号就可揭示误码源。

测量和分析抖动可借助三种仪器：误码率(BER)测试仪，抖动分析仪和示波器(数字示波器和取样示波器)。

选用哪种仪器取决于应用，即电或光、数据通信以及位率。

因为抖动是误码的主要原因，所以，首先需要测量的是BER。

若网络、网络元件、子系统或IC的BER超过可接受的限制，则必须找到误差源。

大多数工程技术人员希望用仪器组合来跟踪抖动问题，先用BER测试仪、然后用抖动分析仪或示波器来隔离误差源。

BER测试仪制造商需要测量其产品的BER，以保证产品符合电信标准。

当需要表征数据通信元件和系统时，BER测试对于测试高速串行数据通信设备也是主要的。

BER测试仪发送一个称之为伪随机位序列(PRBS)的预定义数据流到被测系统或器件。

然后，取样接收数据流中的每一位，并对照所希望的PRBS图形检查输入位。

因此，BER 测试仪可以进行严格的BER测量，有些是抖动分析仪或示波器不可能做到的。

尽管BER测试仪可进行精确的BER测量，但是，对于10-12BER(每1012位为1位误差)精度的网络或器件测试需数小时。

为了把测试时间从数小时缩短为几分钟，BER测试仪采用“BERT scan”技术，此技术用统计技术来预测BER。

可以编程BER测试仪在位时间(称之为“单位间隔”或“UI”)的任何点取样输入位。

“澡盆”曲线表示BER是取样位置的函数。

若BER测试仪检测位周期(0.5UI)中心的位，则抖动引起位误差的概率是小的。

若BER测试仪检测位于靠近眼相交点上的位，则将增大获得抖动引起位误差的似然性。

抖动分析仪BER测试仪不能提供有关抖动持性或抖动源的足够信息。

抖动分析仪(往往称之为定时时间分析仪或信号完整性分析仪)可以测量任何时钟信号的抖动，并提供故障诊断抖动的信息。

SDH测试要求1、对测试人员的要求（1）避免光接收机过载：将光发送机与光接收机直接相连时，测试人员必须注意避免光接收机过载。

ITU-T建议G.957中规定了不同类型接收机的过载电平，见表1。

当接收电平远大于过载电平时，有可能会导致接收机损坏，因此，如果光发送机功率比期望值高，则要插入光衰减器。

这对于与带有光放的长途大功率发射机相连接时极为重要。

表1：G.957光接收机规范（2）建立同步与PDH测试不同，在SDH测试中必须建立SDH测试设备与被测网元或系统的同步，以确保测试中没有失控指针调整，影响正常测试。

所以测试人员在进行涉及到SDH的测试项目，如指针调整抖动或去映射抖动测试时，必须建立SDH测试设备与被测网络单元间的同步，以免测试结果不准确。

2、对测试项目的要求。

SDH线路系统（设备）测试项目及其要求见表2。

其中只列出与工程技术人员日常维护相关的项目。

表2：SDH线路系统（设备）测试项目推荐注1：符号说明：# --表示必须要测；O --表示选择，可测可不测；/ --表示不需要测。

注2：缩略语说明：厂验—表示出厂验收；安装—表示工程安装；工程—表示工程验收；维护—表示维护使用。

以上测试要求只是一调查统计结果，并不是规定，仅作为推荐参考，具体使用过程中应根据具体情况具体要求进行测试。

但由表2可以看出各个测试参数在不同环节的重要程度。

3、对测试仪表的要求测试设备的要求见ITU-T建议 O.150、O.151、O.152、O.171及O.172，其中O.150是对测试设备一般要求，O.151、O.152、O.181为各级速率及SDH网络接口的误码测试性能要求，而O.172建议取代原来的O.17S规范了SDH数字传输系统的抖动和漂移测试设备。

（1）测试功能要求：* 所支持的信号结构：随着SDH技术的广泛应用，原有的纯PDH测试设备已不能用于SDH网络测试，现在的SDH测试设备应具有各级STM-N信号接口（包括STM-1电，1310nm及1550nm双波长STM-1、4、16、64光）；能将PDH各速率信号映射并复用进各级STM-N结构；同时具有各级PDH接口（ 2Mbit/s、34Mbit/s、140Mbit/s）。

高速信号抖动测试解决方案
概述
在高速传输的数字系统或是通讯系统当中，将信号完整无缺地从传送到
目的地为其首要目标。

信号在传输的过程当中因为传输线的损失、系统的噪声，以及不可避免的人为因素，常使得信号失真，而传输抖动之现象，乃是今日研
究之重要课题。

在大都会之骨干网络当中，为了提升传输系统误码率之质量，
通常会以低噪声的前置放大器作为降低噪声以及抖动的方法之一。

通常随着抖
动量之增加，系统误码率便会提升。

所以如何从正确地分析抖动之特性以及对
传输系统所造成之影响为本文所讨论之重点。

安捷伦提供了一系列之抖动测试
解决方案，使得用户能在准确而快速的状况下取得适合的数据，亦能提供详细
之报表以作分析之用。

本文将以眼
定义
任何数字传输系统必定存在两种构成要素，一是本质数字信号( Deterministic Digital Signal)，另一则是时钟信号( Clock Signal)。

时钟信号又分为标准时钟信号(Standard Clock)及依附时钟信号(Embedded C lock)。

所谓的抖动现象，乃是指本质数字信号与时钟信号所产生的一种相位差，亦可看做是一
种相位调变信号。

而在这时候，时钟信号所扮演的是一种标准之参考信号。

这
种时间差的相位变化，经过了一段时间可能形成一种周期性的正弦调变现象，
而将其称之为时域抖动现象，如
抖动的形成通常我们会使用取样示波器(Sampling Scope)来撷取其眼
所以通常通讯规范组织会定义出一种屏蔽(Mask)来判定此通讯系统是否。

时间抖动(jitter)的概念及其分析方法随着通信系统中的时钟速率迈入GHz级，抖动这个在模拟设计中十分关键的因素，也开始在数字设计领域中日益得到人们的重视。

在高速系统中，时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的最大速率。

不仅如此，它还会导致通信链路的误码率增大，甚至限制A/D转换器的动态范围。

有资料表明在3G Hz以上的系统中，时间抖动（jitter）会导致码间干扰（ISI），造成传输误码率上升。

在此趋势下，高速数字设备的设计师们也开始更多地关注时序因素。

本文向数字设计师们介绍了抖动的基本概念，分析了它对系统性能的影响，并给出了能够将相位抖动降至最低的常用电路技术。

本文介绍了时间抖动（jitter）的概念及其分析方法。

在数字通信系统，特别是同步系统中，随着系统时钟频率的不断提高，时间抖动成为影响通信质量的关键因素。

关键字：时间抖动、jitter、相位噪声、测量时间抖动的概念在理想情况下，一个频率固定的完美的脉冲信号（以1MHz为例）的持续时间应该恰好是1us，每500n s有一个跳变沿。

但不幸的是，这种信号并不存在。

如图1所示，信号周期的长度总会有一定变化，从而导致下一个沿的到来时间不确定。

这种不确定就是抖动。

抖动是对信号时域变化的测量结果，它从本质上描述了信号周期距离其理想值偏离了多少。

在绝大多数文献和规范中，时间抖动（jitter）被定义为高速串行信号边沿到来时刻与理想时刻的偏差，所不同的是某些规范中将这种偏差中缓慢变化的成分称为时间游走（wander），而将变化较快的成分定义为时间抖动（jitter）。

图1 时间抖动示意图1．时间抖动的分类抖动有两种主要类型：确定性抖动和随机性抖动。

确定性抖动是由可识别的干扰信号造成的，这种抖动通常幅度有限，具备特定的（而非随机的）产生原因，而且不能进行统计分析。

随机抖动是指由较难预测的因素导致的时序变化。

例如，能够影响半导体晶体材料迁移率的温度因素，就可能造成载子流的随机变化。

扩频时钟SSC是抖动吗？2017-08-26 RF和EMC小助手数字电路的抖动通常是我们不希望的，因为抖动会造成采样位置的偏差，可能会引起数据传输错误，因此一般情况下会希望信号里的抖动越小越好。

但是，事情没有绝对的，在有些场合下，出于一些特殊的目的，人们可能会在数字总线上有意增加一些抖动，其中最典型的抖动就是SSC（Spread Spectrum Clocking），即扩频时钟。

SSC引入的目的是降低系统的EMI（Electromagnetic Interference）辐射（desense因此就被降低了）。

在很多消费电子的应用中，总线的速率越来越高，因此系统的EMI问题也越来越严重。

为了控制电子设备的EMI对其它设备和人体的影响，很多产品在上市销售前都必须通过严格的EMI测试，比如FCC/CE等认证中都需要进行EMI相关的测量。

要减小系统的EMI问题，通常有几种方法：滤波的方法：由于EMI的大小和信号跳变沿有关，边沿越陡EMI辐射越大，所以通过在总线上串联一些电阻或并联一些电容可以减缓信号的跳变沿从而减小EMI辐射。

很多数字总线如USB、PCI-E、HDMI、MIPI等对于信号的最快上升时间都有一定的限制性要求，以在保证信号能够通过眼图测试的情况下尽可能减缓信号的跳变沿。

但是由于现在数字总线速率越来越高，数据比特宽度越来越窄，比如对于一个5Gbps的信号来说，其数据比特宽度只有200ps，因此信号的上升沿不可能太缓。

屏蔽的方法：如果电路板上的辐射太大，可以通过增加屏蔽措施的方法来控制对外界的EMI辐射，比如对于一些辐射比较大的电路部分额外增加屏蔽壳。

但是额外的屏蔽措施对于系统的重量、体积、成本增加很多，同时对于很多消费类电子产品来说增加屏蔽壳会使接口连接变得非常不方便，因此一般只是对一些比较关键的电路（比如射频或者开关电源电路）进行特殊屏蔽。

SSC扩频时钟的方法：扩频时钟的方法是在数字系统的时钟源头进行轻微的调频，从而降低EMI辐射的峰值功率。

有线数字电视系统测量技术参考第一部分:传输流测试1.1 传输码流参数及测试对MPEG-2 TS流参数的测试，主要是依据“DVB系统测试指导”文件TR101290。

MPEG-2 TS流参数的监测和特性分析包括：TR101290测试标准3级错误检测、PSI/SI信息分析、TS 流语法分析、PCR分析及缓冲区分析等。

一般采用码流分析仪对TS流进行检测分析。

TR101290的3个优生级(priority)错误的基本理解：依据最新的TR101290标准将DVB/MPEG-2 TS流的测试错误指示分为3个等级：第一等级是可正确解码所必须的几个参数；第二等级是达到同步后可连续工作必须的参数和需要周期监测的参数；第三等级是依赖于应用的几个参数。

1.1.1 DVB/MPEG-2 TS流的第一优先级测试第一级共6种错误，包括：同步错误、同步字节错误、PAT错误、连续计数错误、PMT 错误及PID错误。

（1）同步错误(TS Sync Loss)：同步错误是衡量传输流质量的最重要的指标。

用码流仪可观察某个TS有无同步错误的报警信息。

评测标准：连续检测到连续5个正常同步视为同步，连续检测到2个以上不正确同步则为同步丢失错误。

故障表现：传输流失去同步，标志着传输过程中会有一部分数据丢失，直接影响解码后的画面的质量,严重的同步丢失将导致TS传输中断。

在机顶盒端的表现为节目画面有马赛克，甚至节目播放中断。

（2）同步字节错误(Sync Byte Error)：同步字节错误和同步丢失错误的区别在于同步字节错误传输数据仍是188或204包长，但同步字头的0X47被其他数字代替。

评测标准：同步字节值只要不是0X47即可判断为同步字节错误。

故障表现：严重时会导致解码器解不出信号。

在机顶盒端的表现为节目播发有停顿，马赛克，甚至节目播放中断。

（3）PAT错误(PAT Error)：PAT在DVB标准中用于指示当前节目及其在数据流中的位置，标识节目相关表PAT的PID为0x0000。

检测系统数字化测试技术课程设计课程简介数字化测试技术是现代制造业中非常重要的一项技术。

数字化测试技术的学习和实践可以使学生更深入地了解现代制造业的发展方向和趋势，同时也可以提高学生的实际操作和数据分析技能。

在本课程中，我们将通过实际案例来介绍数字化测试技术，并学习其在不同领域的应用，例如机械制造、电子制造和材料科学等。

除此之外，本课程还将涉及数字化测试技术所需要的基础知识，例如传感器、数据采集和信号处理等。

课程目标1.掌握数字化测试技术的基本概念和原理；2.熟悉数字化测试技术在不同领域的应用场景；3.学习数字化测试系统的组成和操作方法；4.掌握数字化测试数据的处理和分析方法；5.能够独立进行数字化测试实验。

课程内容第一部分：数字化测试技术概述物理量与传感器在这一部分中，我们将介绍数字化测试技术中的基础概念和传感器的原理。

首先，我们将学习物理量的基本概念，例如长度、质量和时间等。

接下来，我们将学习传感器的分类和原理，并介绍常见的温度传感器、压力传感器和加速度传感器等。

数据采集与信号处理在这一部分中，我们将介绍数据采集与信号处理的基础知识。

首先，我们将了解数据采集的原理和方法，并介绍常见的数据采集设备。

接下来，我们将学习信号处理的基础知识，例如滤波、调制和解调等。

第二部分：数字化测试系统设计系统组成与操作方法在这一部分中，我们将介绍数字化测试系统的组成和操作方法。

首先，我们将学习数字化测试系统的基本构成，例如传感器、数据采集设备和计算机等。

接下来，我们将介绍数字化测试系统的操作方法，例如测量准备、数据采集和数据处理等。

系统实现与数据分析在这一部分中，我们将介绍数字化测试系统的实现和数据分析方法。

首先，我们将介绍数字化测试系统的实现方法，例如实验规划、实验流程和数据处理等。

接下来，我们将学习数字化测试数据的处理和分析方法，例如数据可视化、统计分析和模型建立等。

第三部分：案例分析与实验设计案例分析在这一部分中，我们将介绍数字化测试技术在不同领域的应用实例。

浅谈 TDR 测试的原理和常见问题唐亮 胡海洋本文从 TDR 测试原理，TDR 与网络分析仪测试方法的比较，以及测试 TDR 测试常见的问题进行了全面的 讨论。

结合上述介绍，文章对安捷伦 54754A TDR 测试模块的特点进行了全面总结。

一 TDR 测试原理评价频率响应的最普通的方法是在频域中解 Maxwell 方程。

这个过程能够把系统所有的物理和电气特性都 考虑进去，包括传输线。

因而已经有很多基于此原理的测量方法来帮助电气工程师分析信号完整性。

当和其他测试方法比较时， 时域反射 （TDR： Time Domain Reflector） 可以提供更加直观观察 DUT 的特性。

TDR 使用阶跃信号发生仪和示波器，在被测得传输线上发送一个快速的上升沿，再特定的点上用示波器观 察反射电压波形。

这种技术可以测出传输显得特性阻抗，并显示出每个阻抗不连续点的位置和特性（阻抗、感抗和容抗）。

所有这些信息都是示波器上实时显示。

相对于其他技术，TDR 能够给出更多的关于系统宽带相应的信息。

图1时域反射计工作原理阶跃信号发生器向被测系统产生一个正向的阶跃信号。

该信号沿着传输线向前传输。

如果负载组抗等于传 输线的特性阻抗，将没有信号反射，示波器上能看到的只有发送的阶跃信号。

假如负载存在失配，将有部分的输入信号被反射，示波器上将出现反射信号和输入信号的叠加。

图 2 是一个传输线的测试波形，由此可以看出，对于非连续的阻抗，示波器对应位置将出现变化的波形， 由此我们就能够分析每个中断点的特性。

TDR 测试的典型结果 ・ ・ ・ ・ ・ ・ A: 50 Ohm 电缆 B:微波传输带开始C: 50 Ohm 微波传输带 D: 75 Ohm 微波传输带 E: F: 50 Ohm 微波传输带AB CDEF开路二 TDR 与其他测试方法的比较 最常用的测量传输线和负载的方图 2 时域反射计测试结果法是向系统发送一个正弦波，并观察线上不连续点的波形。

SerDes知识详解SerDes技术是一种用于高速数据传输的技术，其主要作用是将并行数据流转换为串行数据流，以便在高速传输中减少时钟抖动和数据抖动等问题。

在SerDes技术流行之前，芯片之间的互联通过系统同步或者源同步的并行接口传输数据。

然而，随着接口频率的提高，这种方式存在一些限制，如时钟到达两个芯片的传播延时不相等、并行数据各个bit的传播延时不相等以及时钟的传播延时和数据的传播延时不一致等问题，这些问题都会影响数据的传输效率和可靠性。

为了解决这些问题，SerDes技术应运而生。

通过将并行数据流转换为串行数据流，SerDes技术可以减少时钟抖动和数据抖动等问题，从而提高数据的传输效率和可靠性。

同时，SerDes技术还可以提高数据的有效窗口，使得数据的传输速率可以更高。

在实际应用中，SerDes技术已经得到了广泛的应用，如SPI4.2接口的时钟可以高达DDR 700MHz x 16bits位宽，DDR Memory接口也可以做到大约800MHz的时钟。

需要注意的是，SerDes技术虽然可以提高数据的传输效率和可靠性，但是它也存在一些问题。

例如，SerDes技术需要消耗更多的功率，因此在功耗方面需要做出一定的权衡。

此外，SerDes技术还需要更多的硬件资源，因此在设计时需要考虑到硬件资源的使用情况。

总之，SerDes技术是一种非常重要的技术，它在高速数据传输方面有着广泛的应用前景。

Feedback Equalizer)进行均衡，再经过反串行器(Deserializer)进行串->并转换，最后通过8B/10B解码器(8B/10B decoder)或反扰码器(descambler)来还原原始数据。

接收端还会有时钟恢复模块(Clock Recovery)来提取时钟信号，以保证数据的同步性。

SerDes的核心是PMA层，它负责将数字信号转换成模拟信号，并进行调制、解调、均衡等操作。

PMA层的设计对SerDes的性能有着至关重要的影响。

⾼速OC-48SDHSONET光收发模块的抖动测量（转载）SDH/SONET(同步数字序列/同步光纤⽹络)需要⾼稳定、⾼精度的同步来处理经过⽹元的数据。

⽹络产⽣的任何相位变化或者说抖动都会恶化传输质量，提⾼误码率，或者造成数据丢失。

所以，理解抖动和它对⽹络性能的影响就变得⾄关重要。

下⾯将详细讨论对⽤于SDH/SONET⽹络中的OC-48(2.5Gbps)光收发模块的抖动测量⽅法以及测试性能。

图1 ⽤⽰波器和相位检测器来测量抖动的实验装置图2 ⽤多速率SONET/SDH测试仪来测量抖动产⽣的装置图3 抖动容限和抖动传递的测量装置如何测量抖动通常抖动是⽤单位间隔(UI)来度量的，⼀个UI代表⼀个时钟周期的相位变化。

抖动的百分⽐按下式计算：抖动 = (Tj/T0) x 100%式中是Tj抖动的幅度，T0是时钟周期。

⼀个单位间隔表⽰100％的抖动。

在这⾥需要注意到单位间隔是与⽐特率⽆关的。

因此，在不同的速率等级下，对⽹元的抖动幅度进⾏⽐较是可⾏的。

在没有施加抖动的情况下，⼀个SONET/SDH⽹元的OC-N/STS-N输出端⼝的抖动就是模块产⽣的抖动。

抖动参数有两种定义：●峰峰抖动：测得的最⼤抖动幅度，●均⽅根抖动：抖动信号的均⽅根值，表征了抖动的强度。

对抖动的规范适⽤于⽹元的整个系统。

在OC-48的速率下，Telcordia GR－253标准有关抖动产⽣的规范规定，在使⽤通带为12KHz〜20MHz的滤波器时，⽹络设备的抖动峰峰值⼩于100 mUIp-p，抖动的均⽅根值⼩于10 mUIrms。

测量抖动容限和抖动传递特性也是需要的。

●抖动容限：灵敏度降低1dB时，⽹元OC-N/STS-N输⼊端⼝施加的正弦抖动信号的峰峰幅值。

抖动容限这个性能指标表征了时钟和数据恢复电路(CDR)在有外加抖动的情况下正确恢复输⼊⽐特序列的能⼒。

●抖动传递：在OC-N/STS-N输出端抖动与OC-N/STS-N输⼊端抖动的⽐值随频率的变化关系。