关键词:
高速串行数据
等效时间采样
眼图
抖动分析
幅值校准
摘要:
在宽带信号采集、传输、处理中,系统的抖动、噪声等对高速通信系统有显著影响。为了更好获取和分析高速串行信号的质量,高性能的实时示波器、矢量网络分析仪可通过眼图、抖动等对串行数据进行分析,但因其带宽有限、限制了其在高速串行信号分析领域的应用。基于等效时间采样理论的采样示波器因其具有带宽高等特点,更适合对高速串行信号分析。基于等效采样的高速信号重建,采样准确度、抖动等因素均对重建精度有影响。因此,本论文基于等效时间采样的工作机理和特性,对采样示波器的波形重建、抖动分析和校准技术进行研究。其主要研究内容如下:
1、为了通过眼图或系统模板对高速串行传输信号的质量进行分析,本文实现对等效时间采样眼图绘制和参数测量。利用多线程技术并行计算眼图参数与绘制眼图,提高了眼图绘制和测量效率。经实验验证,采用该方法提高了软件整体运行速度。
2、为更准确分析信号抖动成分以及降低信号抖动,对等效时间采样形成的眼图交叉点时间间隔误差进行统计,结合双狄拉克模型对确定性抖动和随机性抖动进行识别,利用传输误码率函数计算总体抖动。并根据分析的确定性抖动,采用硬件电路设计及系统优化、等效时间均衡算法降低确定性抖动,削弱码间干扰。经实验验证,优化后系统的确定性抖动减少了48%~58%。
3、为对采样示波器进行仪器校准,对比分析高阶多项式与傅里叶级数拟合法,提出一种基于高阶多项式与傅里叶级数结合的等效时间采样幅值校准方法。通过采用该方法对系统响应进行多次拟合,提高仪器幅值测量的准确度。经实验验证,校准后直流信号相对误差小于±3%,数字信号相对误差小于±5%。
最后,基于QT Creator开发平台,对采样示波器上位机软件进行了开发,通过USB与主机进行数据通信及功能控制,实现对1-11Gbps速率的数字信号眼图绘制,眼图参数测量、抖动分析及幅值校准等功能。