最近经常有小伙伴会问到,SHF误码仪除了眼图信号质量好,灵活性强,方便芯片级别测试外,还有没有其他没解锁的功能,刚好最近也遇到有客户咨询SHF的接收端压力测试方案,所以趁着这个机会,整理了一下SHF误码仪的另一个功能:抖动注入功能,主要用在光模块研发阶段测试中。
本文共分为四个部分:
一.协议接收端压力测试必要性及条件
二.协议规定的搭建方案
三.接收端压力测试以及抖动容忍度测试
四.奥克泰科的方案以及优点
一.接收端压力测试必要性及条件
我们知道,40G/100G中短距离光模块的测试,除了正常产线测试的发射端眼图、光功率、接收端误码以及对传误码率,研发测试时,还会测试接收端压力灵敏度SRS(Stressed Receiver Sensitivity)以及抖动容限测试(JTOL)。接收端压力测试很重要,如果这个测试没做好,后期可能会出现比较棘手的互连问题或者误码丢包等问题。
光信号从发射端耦合到光纤,然后在光纤中传输一段距离到达接收端,这个过程中受到发射端带宽、码间串扰、以及光纤损耗、色散等影响,到接收端时的眼图变得比较劣化。而接收端压力测试,也就是模拟真实场景,人为构造符合一定条件的光眼,然后给到接收端并测试接收端的误码性能。
另一方面,系统中难免会存在抖动的影响,抖动频率或幅度过大时,有可能造成接收端的CDR不能正确追踪信号,从而导致CDR失锁。这个时候,就需要进行接收端的抖动容忍度测试,以检测接收端是否能从容面对可能的抖动。
二. 协议规定的搭建方案
压力测试,首先得人为构造一个满足一定条件的恶化的光眼,以下是从IEEE802.3ba中摘取的100G LR4/ER4的接收端压力眼所需要满足的条件,即:
VECP:1.8 dB(LR4)或者3.5(ER4)
J2:0.3 UI
J9:0.47 UI
可以参考下图,左边是一个接近理想的光眼,右图是经过恶化后的压力眼。
▲理想眼图
在给出压力眼条件的同时,IEEE802.3ba也给出了建议的系统搭建方案来实现这个压力眼条件,这个条件看起来还是很复杂的,总共分为三个部分,以下简单介绍:
压力眼产生:
Frequency synthesizer:频率发生器(产生正弦波/随机噪声,给到时钟做抖动)
Clock Source:时钟源(带正弦抖动的正弦波)
Test-pattern generator:码型发生器(产生PRBS码型)
Stress conditioning:压力条件(加ISI/高斯噪声以满足VECP/J2/J9)
Tunable E/O:可调谐电光转换器(将调制的电信号转成光信号,波长可调)
压力眼测试:
Signal characterization measurement:光压力眼测试设备(示波器以及误码仪)
压力眼跟其他路串扰信号合并给到DUT:
Modulated test sources:其他路带调制信号(用来做串扰)
Optical multiplexer:光合路器(将压力信号同串扰信号合波)
Optical attenuator:光衰减器
Receiver undertest:接收端器件
但实际上,协议中规定的搭建方案只是一个建议方案,只要客户搭建的方案能够产生符合以上三个条件的光眼即可,不一定要每个条件都一一对应。
那么搭建好这个压力眼后,该怎么检测是否满足要求呢?
这个压力眼的VECP/J2/J9的检测,一般都用采样示波器来测试。有些误码仪接收端分析误码的时候,也可以分析对应的J2/J9,这个时候,也可以用误码仪来测试J2/J9。
如果不满足要求的话,那么对应的参数怎么设置以及通过什么方式去调节呢?
以100G LR4为例,单路速率是25.78125Gbps:
1、设置BPG正确码型(PRBS31即可)以及速率到25.78125Gbps;
2、先把正弦抖动以及正弦干扰源关掉,将光的ER调到spec规定的最小值(100G ER4,是4dB),通过调节EO转换器的AC电平幅度;
3、将正弦干扰源频率设置在100Mhz到2Ghz之间;
4、按照如下图中的公式注入正弦抖动,频率范围在10Mhz到10*LB;
5、最后反复调节正弦干扰源以及高斯噪声,直到将VECP/J2/J9 调节到目标值为止。