是德科技高性能误码仪架构及测试原理解析

引言

传输数字信息时，一切都归结为比特。比特是二进制数字 —— 表示 1 或 0 的东西。比特被传输，通过网络和系统以及不同的设备，并接收到比特。有时，由于链路不稳定等原因造成的发送数据和接收数据不一致。与发送方式不同。所有 1 都不会以 1 的形式出现，所有 0 都不会以 0 的形式出现。这些称为 比特错误或者产生误码。

测量误码的行业标准方法是误码率（Bit Error Ratio，以下简称“BER”）。BER是衡量系统性能的最基本指标。用错误的位数比上发射的总位数。BER 测量允许您证明您的设备符合性能规格。举个例子，良好 BER 的是 1 x 10-12（1E-12），不合格的 BER 可能是 1 x 10-2(1E-2)，不过还是要取决于应用。

什么是误码仪？

误码仪（ Bit Error Ratio Tester，以下简称 BERT）就是用来测量BER的测试仪器，它主要由两个部分组成，码型发生器（Pattern Generator，以下简称PG）和误码检测器（Error Detector ，以下简称ED）。PG用来发送已知的码型，所以它内部有一个高速的码型存储器发出信号，然后我们在信号中加入校准损伤(压力），去测试DUT，从判决电路中出来的信号又环回到BERT的ED中。ED 能够检测出错误，然后做个除法，得到BER。

图1: BERT的主要组成

是德科技高性能M8000系列BERT

是德科技高性能M8000系列BERT专为高速数字接口测试而设计，使您能够准确地表征、验证和压力测试接收机,可以实现码型产生，压力注入，误码检测等功能，模块化的设计可以让测试场景更加灵活。广泛应用于数据中心互连、光收发器、高速内存接口以及下一代串行总线等众多领域，支持包括 PCIe、DDR、USB 和以太网（100G / 400G / 800G / 1.6T）在内的重要标准。M8000 系列BERT 提供灵活的模块、直观的软件、高级分析应用软件和专家级支持。

图2: 是德科技高性能M8000系列BERT 主要指标

接收机三大典型测试项目

接收机的测试不同于发射机，一般从示波器上很难找出问题，主要是测量BER。我们看下接收机的三大典型测试项目。这三个测试项目分别对应着接收机的三个部分。

图3: BERT用于接收机测试示意图

1. 接收机灵敏度测试（Receiver Sensitivity Test）

灵敏度测试主要是看输入缓冲器端能够接受多低幅度的信号。测试方法如下：

1)使用 BERT 产生测试码型——通常是 PRBS

2)以步进方式降低PG输出幅度

3)重复测试，直到检测到比特错误或达到 BER 阈值

2. 抖动容限测试（Jitter Tolerance Test）

抖动容限测试主要针对时钟恢复模块(Clock and Data Recovery，简称CDR)，CDR中有一个锁相环PLL，我们要测试它跟踪低频抖动的能力。测试方法如下：

1)使用 BERT PG 产生测试码型

2)在一个频率和幅度下添加校准的正弦抖动 (SJ)

3)逐步增加 SJ 幅度

4)继续直到检测到比特错误，或达到 BER 限值

5)记录抖动偏差，切换到下一个 SJ 频率并重复实验

3. ITOL (Interference Tolerance Test)

最后判决电路必须运行在有输入噪声的环境中，我们想看看它运行的如何？这就是一个抗干扰测试。测试方法如下：

1)在PG输出测试码型

2)利用仪表注入噪声，可以是共模（+ 和 - 输出同时），也可以是差分模式

3)从低幅度开始，逐步增加干扰幅度

4)持续直到检测到位错误或达到 BER 阈值

总结

BER是衡量接收机性能的主要指标，BERT 是表征接收机的主要测试设备。BERT 主要由PG 和 ED组成。我们使用各种应力类型来模拟操作环境中的不同损伤（压力），并将损伤（压力）添加到PG中的测试码型中，进行BER测量。

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