CN117097647A - 一种用于示波器抖动分析测试的抖动注入方法与仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可以用于示波器抖动分析研发和硬件抖动容差测试的方法和仪器，本仪器内部由标准信号发生器、抖动信号发生器、信号处理器、存储器等器件组成，标准信号发生器包含常见的正弦波、方波、三角波，抖动信号发生器包含随机抖动、有界不相关抖动、周期性抖动、数据相关抖动、码间干扰、占空比失真几种常见信号抖动形式。仪器内部可以产生各种类型的标准信号和抖动信号，根据用户需要将一种或者多种抖动信号注入到标准信号中。也可以将本仪器连接在信号发生端进行使用，将一种或者多种信号注入已知信号中，仪器输出端连接示波器，可以实时直观在示波器显示界面看出抖动分解效果的好坏。
Description
技术领域
本专利涉及与测试和测量系统、示波器抖动分析测试相关的系统和方法，并且涉及与测试测量仪器相关的抖动分析模块。
背景技术
在数字通信系统中，传输速度和信号密度提高到前所未有的水平，抖动一般被定义为信号的定时事件与其理想位置的偏差。由于抖动的存在，整个系统的性能往往会受到很大影响。因此，抖动已经成为制约高速数字系统设计的关键因素。从当前各种高速串行总线规范中可以看出，高速串行信号传输系统内对其存在的抖动分量控制很严格。为保证高速数字系统的稳定性，需要对信号进行抖动分析，准确判断其存在的抖动成分，并对不同的抖动成分进行分离，判断系统性能是否满足误码率和稳定性的设计要求，尽可能减少系统由于抖动而产生的误差。
根据是否有界，可以把抖动分为两种，确定性抖动(Deterministic Jitter,DJ)和随机性抖动(Random Jitter,RJ)。其中，确定性抖动又可以分为有界不相关抖动(BoundedUncorrelated Jitter,BUJ)、周期性抖动(Periodic Jitter,PJ)和数据相关抖动(Data-dependent Jitter,DDJ)。DDJ是由码间干扰(Inter-symbol interference,ISI)和占空比失真(Duty-cycle Jitter,DCD)组成。
为了分析整个链路的抖动源，通常在接收机处通过软件或硬件对抖动进行提取和分析。在对示波器进行抖动分析相关的研究时，为了验证示波器抖动分析结果的准确性，需要一种仪器产生标准的各种类型的抖动信号用来与示波器的抖动分析结果作对比分析。本专利所展示的仪器填补了这一技术缺口。
另外，随着高速信号应用的发展，抖动容差测试具有重要的意义，我们需要在标准信号中注入抖动之后接入测试系统，来判断硬件的抖动容差性能，然而以往的抖动注入技术中往往只能注入单一类型的抖动，无法满足高速信号抖动分析的需求，本发明提出的抖动注入仪器可以同时注入多种任意类型的抖动，满足目前应用所需。
发明内容
本发明提出一种抖动注入方法和仪器，本仪器内部可以产生各种类型的标准信号和抖动信号，根据用户需要将一种或者多种抖动信号注入到标准信号中。也可以将本仪器连接在信号发生端进行使用，将一种或者多种信号注入已知信号中，仪器输出端连接示波器，可以实时直观在示波器显示界面看出抖动分解效果的好坏。
附图说明
图1为本发明内部结构框图示意图。
图2为本发明中抖动信号发生单元框图示意。
图3为本发明中涉及到的抖动信号分类示意图。
图4为本发应用场景示意图。
具体实施方式
本仪器内部由标准信号发生器、抖动信号发生器、信号处理器、存储器等器件组成，标准信号发生器包含常见的正弦波、方波、三角波，抖动信号发生器包含随机抖动、有界不相关抖动、周期性抖动、数据相关抖动、码间干扰、占空比失真几种常见信号抖动形式，其中对于以上几种抖动数学建模如下：
1、随机性抖动
随机抖动是无界的，以高斯分布为特征，它通常会影响设备的长期稳定性，在物理上，随机抖动是由于粒子在设备或传输介质中的随机运动引起的，这些粒子在平衡状态下的状态最好用高斯分布来描述。然而，常见的随机抖动噪声来源还包括射击噪声、闪烁噪声，因此需要一个多高斯分布函数来模拟随机抖动过程。
2、周期性抖动
周期性抖动通常是由系统耦合的外部确定性噪声源引起的，例如开关电源噪声。根据周期性抖动的周期性，我们可以用正弦波、方波和三角波来模拟周期性抖动。
3、码间干扰
码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰，它与加性的噪声干扰不同，是一种乘性的干扰。造成码间干扰的原因有很多，实际上，只要传输信道的频带是有限的，就会造成一定的码间干扰。通常，ISI用信道的响应函数hCH(t)来建模。
ISI(t)＝hCH(t)*yTX(t)
4、占空比失真
导致占空比失真DCD抖动的常见原因有两个：
1)上升沿的转换速率与下降沿的转换速率不同。一般判定门限位于50％幅度点，但波形的上升时间慢，导致上升沿跨过门限的时间比下降沿晚，结果，在眼图上交叉点不是50％的位置，出现占空比失真抖动DCD。
2)波形的判定门限高于或低于应该值。信号的眼图特征上，交叉点在50％，但是判定门限没有设在50％幅度点上也出现占空比失真抖动DCD，统计直方图看上去与原因1)非常类似。
可以用双狄拉克函数对占空比失真进行建模：
5、有界不相关抖动
有界不相关抖动在幅度上是有界的，有界不相关抖动BUJ主要是由电磁干扰(EMI)、串扰引起。其中串扰是BUJ的主要成因。由于串扰形成的随机性，其频谱类似于“白谱”，BUJ是有界的，但他和数据模式无关。可以使用截断高斯函数分布来对BUJ进行建模。
用户可以选择标准波形和抖动信号类型以及种类，处理器会将用户所选抖动信号注入到标准信号中，存储在存储器中，也可以将本仪器连接在信号发生端进行使用，将一种或者多种信号注入已知信号中，并通过输出端口连接在示波器输入端，可以通过示波器观察每一种抖动的输出效果。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种用于示波器研发、抖动容差测试的抖动注入方法与仪器，该仪器包括：
标准信号生成单元，可以生成常见的方波、正弦波、三角波；
抖动信号生成单元，能够产生随机抖动、有界不相关抖动、周期性抖动、数据相关抖动、码间干扰、占空比失真几种常见信号抖动形式；
用户输入，用户根据需要选择一种或多种标准信号和抖动信号；
显示器，可以实时显示用户输入的标准信号以及抖动类型；
信号处理器单元，针对用户选择的标准信号以及抖动信号，对信号进行处理；
存储器，可以对处理后的信号进行存储；
输出端口，将标准信号与抖动信号混合处理后的信号进行输出。
2.如权利要求1所述的抖动注入方法与仪器，其中所述抖动信号生成单元在生成随机抖动时，是利用多高斯分布函数来模拟的
3.如权利要求1所述的抖动注入方法与仪器，其中所述抖动信号生成单元在模拟占空比失真干扰时，是利用双狄拉克函数进行建模的
4.如权利要求1所述的抖动注入方法与仪器，其中所述抖动信号生成单元在模有界不相关抖动时，是利用截断高斯函数进行建模的
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2023
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