N1010A FlexDCA 软 件 获 取 安 装 N1010A FlexDCA 是 安 捷 伦 采 样 示 波 器 新 的 GUI 应 用 软 件, 在 86100D 主 机 内 已 经 预 先 安 装 此 软 件 我 们 有 2 个 免 费 版 本 的 软 件 可 以 通 过 下 面 连 接

利 用 采 样 示 波 器 FlexDCA 软 件 进 行 仿 真 分 析 应 用 文 章 胡 海 洋 介 绍 系 统 仿 真 就 是 将 计 算 机 仿 真 的 方 法 引 入 到 电 子 系 统 开 发 和 设 计 过 程 中 来 通 过 计 算 机 模 拟 电 子 系 统 的 实 际 工 作 过 程, 模 拟 系 统 各 模 块 级 联 工 作 得 到 输 出 结 果, 在 虚 拟 的 环 境 下 对 系 统 工 作 性 能 进 行 观 察, 分 析 和 优 化 其 目 的 是 研 究 系 统 工 作 特 性, 为 改 进 或 优 化 系 统 架 构 提 供 依 据, 并 且 为 电 子 系 统 技 术 设 计 选 用 最 合 理 的 指 标 分 配 策 略, 为 系 统 细 化 实 现 提 供 最 合 理 的 方 案 采 用 系 统 仿 真 直 接 的 优 点 是 使 用 虚 拟 快 速 成 型 样 机 替 代 传 统 实 验 样 机, 节 约 大 量 时 间 和 成 本 在 目 前 传 统 的 光 电 模 块 设 计 中, 光 电 组 件 (TOSA/ROSA) 驱 动 芯 片 高 速 射 频 PCB 电 路 及 放 大 器 设 计 和 选 择 是 相 对 孤 立 的, 有 时 候 是 完 全 基 于 设 计 者 的 经 验 为 指 导 这 往 往 会 出 现 两 种 可 能 : 其 一 是 在 整 体 模 块 设 计 之 初 对 各 个 关 键 部 件 的 指 标 要 求 过 高, 最 终 加 大 模 块 成 本 或 使 部 件 难 以 实 现 ; 其 二 是 可 能 在 整 体 模 块 设 计 时 对 关 键 部 件 的 指 标 要 求 太 低 或 不 正 确 ( 或 者 为 了 最 大 化 降 低 成 本 选 择 低 性 能 器 件 ), 往 往 在 模 块 联 调 时, 才 发 现 某 些 部 件 有 问 题 这 都 使 整 个 项 目 的 研 制 周 期 大 大 加 长, 研 制 成 本 提 高 系 统 仿 真 可 以 帮 助 我 们 解 决 上 述 问 题, 安 捷 伦 的 高 级 设 计 系 统 (ADS) 软 件 就 是 一 种 功 能 非 常 强 大 的 系 统 仿 真 软 件, 他 将 平 面 电 磁 场 仿 真,RF& 微 波 DSP 设 计 和 整 个 系 统 设 计 集 成 到 一 个 统 一 的, 灵 活 的 环 境 中, 用 户 可 以 完 成 从 系 统 设 计 到 电 路 仿 真,PCB 板 生 成,PCB 板 上 的 电 磁 场 分 析, 信 号 完 整 性 分 析 同 时 可 以 同 安 捷 伦 公 司 的 仪 表 连 接, 进 行 半 实 物 仿 真, 及 时 进 行 设 计 验 证 但 是, 熟 悉 和 全 面 了 解 系 统 仿 真 ( 软 件 ), 并 进 行 实 践 相 对 来 说 比 较 复 杂, 不 但 需 要 一 定 的 软 件 背 景 知 识 和 实 践 积 累, 而 且 成 本 也 很 高 实 际 上, 对 于 绝 大 多 说 高 速 数 字 及 光 电 模 块 设 计 的 硬 件 工 程 师 来 说, 做 到 这 一 点 还 是 有 一 定 的 难 度 有 没 有 简 化 的 系 统 仿 真 和 分 析 工 具 来 帮 助 这 些 工 程 师 呢? 本 文 就 是 给 大 家 介 绍 如 何 利 用 安 捷 伦 最 新 的 86100D FlexDCA 系 统 软 件 的 附 属 功 能, 来 进 行 一 些 简 单 的 高 速 数 字 机 光 电 信 号 的 仿 真 和 分 析 相 信 如 果 能 充 分 利 用 好 这 个 便 捷 / 简 化 的 仿 真 工 具, 不 但 可 以 帮 着 大 家 熟 悉 和 了 解 我 们 所 设 计 或 测 试 对 象, 而 且 可 以 帮 助 我 们 验 证 一 些 实 际 设 计 中 出 现 的 一 些 现 象, 并 为 此 提 供 进 一 步 的 指 导

N1010A FlexDCA 软 件 获 取 安 装 N1010A FlexDCA 是 安 捷 伦 采 样 示 波 器 新 的 GUI 应 用 软 件, 在 86100D 主 机 内 已 经 预 先 安 装 此 软 件 我 们 有 2 个 免 费 版 本 的 软 件 可 以 通 过 下 面 连 接 下 载 并 安 装 在 用 户 计 算 机 : N1010A FlexDCA Express Version 免 费 下 载 连 接 : www.agilent.com/find/flexdca_express 这 是 一 个 简 化 的 免 费 版 本, 支 持 内 置 波 形 文 件 86100C/D 存 储 的 波 形 文 件 以 及 安 捷 伦 SystemVue 仿 真 软 件 产 生 的 波 形 文 件 的 分 析, 同 时 包 含 带 有 抖 动 和 噪 声 注 入 能 力 的 内 置 波 形 发 生 器 功 能 N1010A FlexDCA Pro Version 免 费 下 载 这 实 际 上 是 在 Express 版 本 之 上 的 一 个 增 强 型 免 费 版 本, 该 版 本 可 以 通 过 许 可 证 (License) 升 级 获 得 全 部 软 件 分 析 功 能 ( 抖 动 模 式 幅 度 噪 声 分 析, 软 件 均 衡 去 嵌 入 / 预 加 重 通 过 GPIB/LAN 连 接 86100C/D 主 机 控 制 仪 表 测 量 ) 需 要 环 境 : Microsoft Windows 7 64-bit 支 持 操 作 系 统 : Windows Vista 32-bit and 64-bit Windows XP 32-bit Windows XP 64-bit (FlexDCA Express only) Windows 7 32-bit and 64-bit 下 载 该 软 件 后, 可 以 直 接 在 计 算 机 安 装, 在 安 装 完 后, 桌 面 上 会 出 现 2 个 图 标, 其 中 Agilent FlexDCA-Simulation 是 可 以 独 立 运 行 ( 不 需 要 连 接 仪 表 ) 的 工 作 模 式 本 文 所 有 内 容 可 以 在 这 个 工 作 模 式 完 成 如 何 快 速 模 拟 产 生 一 个 信 号? 运 行 Agilent FlexDCA-Simulation 软 件, 进 入 并 选 择 Setup Data Simulator Setup 菜 单, 会 弹 出 如 下 模 拟 数 据 设 置 窗 口 默 认 状 态 下, 软 件 会 有 2 个 模 拟 的 测 试 模 块, 分 别 占 据 Slot1 和 Slot2, 每 个 模 块 有 2 个 通 ( 分 别 是 1A/1B 和 2A/2B) 这 实 际 是 选 择 一 个 仿 真 的 测 试 模 块 如 果 我 们 要 模 拟 光 信 号 产 生, 我 们 需 要 安 装 如 图 1 所 示, 选 择 Optical/Electrical 或 Dual Optical 类 型 的 模 块, 在 此, 我 们 选 择 Optical/Electrical 模 块 类 型, 该 模 块 在 Slot1 位 置, 其 中 1A 代 表 光 通 道, 1B 代 表 电 通 道 双 击 如 图 1 中 的 1A 通 道, 或 者 双 击 右 下 角 的 1A 通 道 ( 红 色 标 记 ), 则 会 进 入 Virtual Channel Setup 窗 口, 如 图 2 所 示 : 图 1 FlexDCA 虚 拟 信 号 源 设 置 2

2 3 1 图 2 FlexDCA 虚 拟 信 号 源 设 置 窗 口 实 际 上 可 以 把 这 个 窗 口 看 成 是 仿 真 的 信 号 发 生 器, 我 们 可 以 根 据 自 己 的 需 要 设 置 需 要 仿 真 产 生 的 信 号 的 各 个 参 数 : 1) 波 形 (Waveform): 可 以 选 择 PRBS 随 机 码 型, 或 其 它 波 形 ( 正 弦 波 方 波 等 ), 也 可 以 选 择 Load From file( 调 用 以 前 测 试 的 数 据 波 形 文 件 ) 注 意 : 调 用 实 际 测 试 波 形 文 件, 可 以 使 我 们 非 常 方 便 的 进 行 离 线 (Offline) 或 者 脱 机 模 式 分 析 和 处 理 测 试 的 结 果 ; 另 一 方 面, 调 用 实 际 波 形 文 件, 使 得 我 们 的 仿 真 进 入 到 半 实 物 仿 真 阶 段, 这 样 的 仿 真 分 析 更 具 现 实 指 导 意 义! 2) 数 据 速 率 (Rate): 设 定 波 形 的 速 率 或 者 频 率 3) 滤 波 器 设 置 (Filter Setup): 这 里 的 滤 波 器 主 要 是 指 信 号 发 生 器 产 生 信 号 的 带 宽, 由 于 不 同 滤 波 器 具 有 不 同 的 脉 冲 响 应, 所 以 这 个 方 正 信 号 发 生 器 可 以 让 我 们 灵 活 选 择 滤 波 器 形 状 和 3dB 截 至 频 率 ( 带 宽 ) 4) 波 形 幅 度 (Waveform Setup): 设 定 信 号 幅 度 和 支 流 偏 置 量 注 意, 只 有 对 于 选 择 光 通 道 模 块, 幅 度 设 置 才 是 以 光 功 率 (uw) 为 单 位, 否 则 对 于 电 通 道, 幅 度 单 位 是 (mv) 5) 抖 动 / 噪 声 (Jitter/Noise): 在 这 里 给 产 生 的 仿 真 信 号 里 面 注 入 抖 动 和 幅 度 噪 声 注 意 : 我 们 不 但 可 以 给 计 算 产 生 的 波 形 信 号 注 入 抖 动 和 幅 度 噪 声 干 扰, 也 可 以 对 调 用 以 前 实 际 测 试 的 波 形 文 件 上 注 入 上 述 干 扰 按 照 上 述 设 置, 我 们 产 生 了 如 下 图 所 示 的 信 号, 选 择 Eye/Mask 进 入 眼 图 测 试 分 析 模 式 图 3 FlexDCA 虚 拟 信 号 源 设 置 3

仿 真 实 验 1: 带 宽 对 信 号 的 影 响? 实 验 目 的 : 任 何 高 速 数 字 脉 冲 信 号 的 发 生 器 本 身 都 具 有 一 定 的 带 宽 以 及 特 定 频 响 特 性, 比 如 光 收 发 模 块 的 发 射 机 的 激 光 器 驱 动 芯 片 就 具 有 不 同 滤 波 器 特 性, 对 通 过 它 产 生 的 信 号 会 产 生 不 同 的 影 响 研 究 理 想 信 号 经 过 不 同 滤 波 器 形 状 及 带 宽 下 的 信 号 波 形, 并 发 现 其 中 的 规 律, 有 助 于 我 们 了 解 被 测 器 件 或 信 号 本 身 产 生 的 机 理 本 实 验 就 是 针 对 这 些 特 性 进 行 的 仿 真 研 究 背 景 介 绍 : 在 高 速 数 字 链 路 中, 任 何 器 件 都 可 以 被 看 作 具 有 一 定 带 宽 和 形 状 的 低 通 滤 波 器 从 类 型 上 看, 主 要 有 3 种 不 同 形 状 低 通 滤 波 器 :Gauss(Bessel) 型 滤 波 器 Butterworth 型 滤 波 器 Chebyshev 型 滤 波 器 如 图 4 所 示 Gauss/Bessel 滤 波 器 ( 最 大 延 迟 时 间 平 坦 度 ): 图 4 不 同 滤 波 器 界 越 脉 冲 响 应 Gauss 滤 波 器 具 有 最 理 想 的 脉 冲 响 应, 但 实 现 起 来 并 不 容 易 在 所 有 近 似 Gauss 型 响 应 的 滤 波 器 中,Bessel 滤 波 器 ( 也 称 为 Bessel Thomson 型 滤 波 器 ) 最 为 普 遍 Bessel 型 滤 波 器 具 有 线 性 相 位 响 应 特 性, 使 得 此 类 滤 波 器 具 有 最 优 的 脉 冲 响 应 ( 最 小 化 过 冲 及 振 铃 ) 性 能 对 于 给 定 的 极 点 数 量 而 言 ( 同 阶 ), 贝 赛 尔 的 幅 频 响 应 在 通 带 并 不 如 Butterworth 滤 波 器 平 坦, 阻 带 (-3dB 截 止 频 率 以 外 频 带 ) 的 衰 减 也 不 如 Butterworth 滤 波 器 陡 峭 尽 管 须 采 用 更 高 阶 的 贝 赛 尔 滤 波 器 来 逼 近 给 定 的 巴 特 沃 兹 滤 波 器 的 幅 频 响 应, 但 考 虑 到 贝 赛 尔 滤 波 器 的 脉 冲 响 应 保 真 度, 增 加 一 定 的 复 杂 性 ( 源 于 附 加 的 滤 波 器 部 件 ) 也 是 物 有 所 值 的 通 常 在 光 通 信 领 域 都 采 用 4th Bessel Thomson 型 滤 波 器 响 应 ( 如 图 5 所 示 ) 作 为 参 考 接 收 机 响 应 标 准 图 5 Bessel 型 滤 波 器 响 应 ButterWorth 滤 波 器 ( 最 大 幅 度 平 坦 度 ): Butterworth 滤 波 器 的 特 点 是 通 频 带 内 的 频 率 响 应 曲 线 最 大 限 度 平 坦, 没 有 起 伏, 而 在 阻 带 则 逐 渐 下 降 为 零 1 st Butterworth 滤 波 器 的 在 截 止 频 率 后 衰 减 率 为 每 倍 频 6 分 贝, 每 十 倍 频 20 分 贝 2 nd Butterworth 滤 波 器 的 衰 减 率 为 每 倍 频 12 分 贝 3 rd Butterworth 滤 波 器 的 衰 减 率 为 每 倍 频 18 分 贝 如 此 类 推 Butterworth 滤 波 器 的 振 幅 对 频 率 单 调 下 降, 并 且 也 是 唯 一 的 无 论 阶 数, 幅 频 响 应 曲 线 都 保 持 同 样 的 形 状 的 滤 波 器 只 不 过 滤 波 器 阶 数 越 高, 在 阻 频 带 振 幅 衰 减 速 度 越 快 其 他 滤 波 器 高 阶 的 幅 频 响 应 和 低 级 数 的 幅 频 响 应 有 不 同 的 形 状 Butterworth 滤 波 器 的 脉 冲 响 应 具 有 适 当 的 过 冲 (overshoot) 及 振 铃 (ring) 图 6 Butterworth 型 滤 波 器 响 应 4

Chebyshev 滤 波 器 ( 等 纹 波 幅 度 ): 与 Butterworth 滤 波 器 相 比, 此 类 型 的 滤 波 器 在 通 带 以 外 的 衰 减 更 为 陡 峭 该 优 点 是 以 牺 牲 通 带 内 的 幅 度 变 化 量 ( 纹 波 ) 为 代 价 的 与 Butterworth 及 Bessel 响 应 (3 db 衰 减 位 于 截 止 频 率 处 ) 不 同,Chebyshev 滤 波 器 的 截 止 频 率 定 义 为 响 应 滚 降 至 低 于 纹 波 带 的 频 点 如 图 7 所 示 在 阶 数 相 同 情 况 下, 增 加 通 带 纹 波 可 实 现 更 陡 峭 截 止 相 对 于 Butterworth 滤 波 器 而 言,Chebyshev 滤 波 器 的 脉 冲 响 应 具 有 更 大 的 振 铃 和 过 冲 仿 真 内 容 : 首 先 用 FelxDCA 软 件 的 虚 拟 信 号 源 产 生 一 个 理 想 信 号 ( 码 图 7 三 种 滤 波 器 频 响 曲 线 型 :PRBS7; 速 率 :9.953Gb/s), 为 了 便 于 分 析 问 题, 我 们 这 里 将 注 入 的 抖 动 ( 周 期 抖 动 PJ 设 置 为 0, 随 机 抖 动 设 置 为 1ps) 和 噪 声 ( 周 期 噪 声 PI 设 置 为 0, 随 机 噪 声 设 置 为 2uW) 都 设 置 成 理 论 最 小 值 将 采 样 带 宽 设 置 成 40GHz 在 FlexDCA 仿 真 虚 拟 信 号 源 设 置 中 有 一 个 滤 波 器 设 置 选 项, 实 际 上 这 个 选 项 是 决 定 产 生 信 号 的 带 宽 或 者 上 升 时 间 在 这 个 选 项 里 需 要 选 择 滤 波 器 形 状, 其 备 选 项 中 有 4 th Bessel 1 st Butterworth 2 nd Butterworth 3 rd Butterworth 4 th Butterworth 滤 波 器 形 状 5 个 选 项 那 么 这 5 种 滤 波 器 形 状 在 不 同 带 宽 设 置 下, 对 产 生 的 信 号 有 什 么 影 响 呢? 我 们 分 别 选 择 不 同 的 滤 波 器 形 状 和 带 宽, 得 到 如 下 眼 图 (a) Cutoff Freq=20GHz (b) Cutoff Freq=7.5GHz (c) Cutoff Freq=3GHz 图 8 4 th Bessel Thompson 滤 波 器 形 状 不 同 带 宽 产 生 眼 图 5

(a) Cutoff Freq=20GHz (b) Cutoff Freq=7.5GHz (c) Cutoff Freq=3GHz 图 9 1 st Butterworth 滤 波 器 形 状 不 同 带 宽 产 生 眼 图 (a) Cutoff Freq=20GHz (b) Cutoff Freq=7.5GHz (c) Cutoff Freq=3GHz 图 10 2 nd Butterworth 滤 波 器 形 状 不 同 带 宽 产 生 眼 图 (a) Cutoff Freq=20GHz (b) Cutoff Freq=7.5GHz (c) Cutoff Freq=3GHz 图 11 3 rd Butterworth 滤 波 器 形 状 不 同 带 宽 产 生 眼 图 (a) Cutoff Freq=20GHz (b) Cutoff Freq=7.5GHz (c) Cutoff Freq=3GHz 图 12 4 th Butterworth 滤 波 器 形 状 不 同 带 宽 产 生 眼 图 从 上 述 的 仿 真 结 果 来 看, 我 们 可 以 得 出 下 面 的 规 律 : 1) 低 通 滤 波 器 带 宽 影 响 上 升 时 间, 带 宽 越 低 上 升 时 间 越 长 ; 6

2) Bessel 型 滤 波 器 基 本 上 不 影 响 眼 图 的 对 称 性 ( 上 下 对 称 / 左 右 对 称 ) Butterworth 型 滤 波 器 随 着 阶 数 的 增 高, 其 左 右 对 称 性 有 显 著 提 高 ; 3) Bessel 型 滤 波 器 在 高 带 宽 下 (20GHz), 不 会 造 成 过 冲 ;Butterworth 滤 波 器 阶 数 越 高, 产 生 过 冲 越 明 显 ; 4) 在 低 带 宽 情 况 下,Butterworth 型 滤 波 器 产 生 的 码 间 干 扰 (ISI) 表 现 要 高 于 Bessel 型 滤 波 器 ;Butterworh 型 滤 波 器 阶 数 越 高, 产 生 的 码 间 干 扰 越 明 显 实 际 上, 通 过 上 述 仿 真 有 助 于 我 们 了 解 某 些 眼 图 产 生 的 原 因 可 能 和 器 件 带 宽 及 其 表 现 的 ( 低 通 滤 波 器 ) 频 响 形 状 有 关 有 没 有 实 际 的 例 子 来 应 证 这 一 仿 真 的 现 实 意 义 呢? 我 们 以 MAXIM 的 MAX3946 型 号 的 SFP+ 激 光 器 驱 动 芯 片 为 例, 研 究 一 下 仿 真 结 果 如 何 帮 助 我 们 了 解 激 光 器 驱 动 芯 片 及 TOSA 组 件 的 特 性 的 图 13 MAXIM MAX3946 SFP+ 激 光 器 驱 动 芯 片 电 眼 图 及 光 发 射 机 光 眼 图 如 图 13 所 示 是 MAX3946 芯 片 产 品 指 标 说 明 书 中 的 芯 片 输 出 电 眼 图 ( 左 ) 及 该 芯 片 驱 动 TOSA 组 件 后 的 光 眼 图 ( 右 ) 在 电 眼 图 和 光 眼 图 中, 都 有 一 定 的 过 冲 和 下 冲 而 且, 光 眼 图 中 的 过 冲 / 下 冲 都 很 明 显 ( 相 对 于 电 眼 图 ) 的 向 眼 图 中 间 发 生 了 移 动 问 题 : 这 些 过 冲 / 下 冲 是 由 于 激 励 芯 片 或 器 件 的 码 型 发 生 器 引 起 的 还 是 器 件 本 身 的 特 性? 为 了 研 究 这 个 实 际 问 题, 我 们 利 用 FlexDCA 软 件 的 仿 真 信 号 模 拟 源 进 行 了 如 下 实 验 : 1) 产 生 了 理 想 的 眼 图 信 号 : 码 型 PRBS15; 速 率 :10.3125Gb/s, 信 号 带 宽 :20GHz/ 无 滤 波 器 ; 如 图 14 (a) 显 示 2) 对 上 述 信 号, 选 择 4 th Butterworth 型 / 带 宽 为 15GHz 滤 波 器 对 理 想 信 号 进 行 整 形, 实 际 上, 我 们 假 设 MAX3496 芯 片 具 有 这 种 类 型 的 频 响 和 带 宽, 仿 真 眼 图 如 图 14-(b) 显 示 3) 最 后, 考 虑 到 最 后 光 眼 图 是 驱 动 芯 片 驱 动 TOSA 组 件 后 产 生 的, 假 设 其 级 联 频 响 带 宽 进 一 步 受 限, 假 设 其 频 响 仍 然 是 4 th Butterworth 型 低 通 滤 波 器 响 应, 带 宽 降 低 到 7.5GHz, 仿 真 得 出 眼 图 如 图 14-(c) 显 示 7

图 14 仿 真 驱 动 芯 片 及 TOSA 输 出 眼 图 结 果 令 人 惊 喜 的 是, 最 后 仿 真 眼 图 和 MAX3496 芯 片 指 标 说 明 书 中 的 实 际 测 试 结 果 有 非 常 好 的 一 致 性 这 可 以 从 侧 面 说 明 驱 动 芯 片 的 频 响 形 状 及 带 宽 限 制 会 造 成 信 号 的 过 冲 / 下 冲, 而 由 于 TOSA 组 件 的 带 宽 进 一 步 降 低, 造 成 了 过 冲 / 下 种 的 平 移 实 际 上, 上 述 结 论 的 得 出 还 缺 少 实 际 测 试 结 果 支 撑 ( 可 以 采 用 安 捷 伦 光 波 元 件 分 析 仪 N4375B 直 接 测 试 驱 动 芯 片 及 TOSA S21 频 响 ) 但 不 可 否 认,FlexDCA 软 件 的 仿 真 能 力 非 常 方 便 地 帮 助 我 们 了 解 了 一 些 现 象, 并 对 实 际 设 计 有 一 定 的 帮 助 仿 真 实 验 2: 夹 具 嵌 入 和 去 嵌 入 实 验 目 的 : 在 很 多 情 况 下, 我 们 无 法 连 接 仪 表 到 实 际 被 测 信 号 位 置, 往 往 我 们 不 得 以 需 要 一 定 测 试 夹 具 来 实 现 测 量, 如 图 15 所 示 但 是 测 试 夹 具 虽 然 给 我 们 实 际 测 量 带 来 了 便 利, 它 也 会 引 入 一 定 的 误 差 如 何 通 过 测 量 平 面 的 测 试 结 果 来 获 取 真 实 我 们 关 心 的 测 试 点 的 实 际 信 号 性 能 呢? 本 实 验 就 是 针 对 这 一 点 利 用 FlexDCA 软 件 进 行 的 嵌 入 / 去 嵌 入 仿 真 研 究 仿 真 内 容 : 图 15 测 量 平 面 和 实 际 信 号 位 置 8 图 16 嵌 入 和 去 嵌 入 仿 真 实 验 连 接

FlexDCA 软 件 除 了 具 有 仿 真 模 拟 信 号 源 功 能, 而 且 还 具 有 强 大 的 信 号 分 析 及 仿 真 能 力 为 此 我 们 设 计 了 如 下 的 实 验 : 1) 利 用 仿 真 模 拟 信 号 源 产 生 一 个 信 号 : 在 Setup 菜 单 找 到 default Setup, 选 择 并 执 行 在 Simulation 模 式 下,FlexDCA 软 件 会 产 生 如 图 17 所 示 信 号 : 图 17 FlexDCA 默 认 信 号 产 生 2) 假 设 这 个 默 认 信 号 就 是 如 图 16 所 示 的 被 测 器 件 的 信 号 由 于 这 个 信 号 无 法 直 接 测 量, 我 们 需 要 通 过 一 个 测 试 夹 具 ( 电 缆 ) 连 接 到 采 样 示 波 器 通 道 1 为 了 模 拟 这 个 测 试 夹 具 ( 电 缆 ), 在 FlexDCA 软 件 中 选 择 Measure Waveform Signal Processing (Math) 菜 单, 进 入 如 图 18 所 示 的 信 号 处 理 仿 真 窗 口 图 18 嵌 入 / 去 嵌 入 仿 真 设 置 (Waveform Signal Processing 窗 口 ) 在 这 个 窗 口 中, 我 们 可 以 像 画 电 路 图 一 样, 非 常 方 便 的 建 立 一 个 仿 真 电 路 在 这 个 实 验 中, 我 们 选 择 了 3 种 2 种 仿 真 算 法 :De-embedding 和 linear Equalizer 其 中 第 一 个 De-embedding 用 于 仿 真 测 试 夹 具 引 入 的 损 耗 误 差 ; 第 二 个 De-embedding 用 于 仿 真 消 除 测 试 夹 具 引 入 的 误 差 ;Linear Equalizer 算 法 是 仿 真 采 用 线 性 均 衡 算 法 对 裂 化 眼 图 的 的 改 善 状 况 ( 我 们 在 后 面 会 详 细 对 此 进 行 说 明 ) 各 个 模 块 之 间 的 连 接 说 明 了 信 号 的 走 向, 信 号 从 左 边 输 入, 从 右 边 数 出 每 个 连 接 结 点 F1 和 F2 我 们 定 义 不 同 颜 色 的 显 示, 以 便 于 观 察 经 过 该 模 块 算 法 输 出 的 仿 真 眼 图 3) 嵌 入 夹 具 影 响 : 如 图 19 所 示, 我 们 用 软 件 仿 真 的 形 式 建 立 了 一 个 测 试 夹 具 模 型 双 击 De-embedding 算 法 模 块 图 标, 会 弹 出 创 建 网 络 模 型 窗 口 ( 如 图 19-2 所 示 ) 在 该 窗 口 可 以 选 择 已 经 存 储 的 网 络 模 型, 但 第 一 次 需 要 选 择 创 建 网 络 模 型, 点 击 该 按 钮, 会 弹 出 模 型 窗 口 ( 如 图 19-3 所 示 ) 在 该 窗 口, 首 先 在 预 设 配 置 区 域 选 择 增 加 测 试 夹 具 或 电 缆 插 入 损 耗 (Add insertion loss of a fixture or cable) 实 际 上, 该 区 域 有 如 下 多 种 选 择 9

消 除 测 试 夹 具 或 电 缆 的 损 耗 (Remove insertion loss of a fixture or cable) 增 加 测 试 夹 具 或 电 缆 的 损 耗 影 响 (Add insertion loss of a fixture or cable) 消 除 示 波 器 输 入 反 射 (Remove scope input relection) 消 除 测 试 夹 具 或 电 缆 所 有 影 响 (Remove all effects of a fixture or cable) 增 加 测 试 夹 具 或 电 缆 所 有 影 响 (Add all effects of a fixture or cable) 替 换 通 道 单 元 (Replace one channel element with another) 重 新 定 位 测 量 观 察 点 (Relocate the observation node of a measurement) 消 除 探 头 影 响 (Remove all effects of a probe) 消 除 探 头 负 载 失 配 影 响 (Remove loading effects of a probe) 重 新 定 位 探 头 测 试 观 察 点 (Relocate the observation node of a probed measurement) 定 义 通 用 探 头 (General purpose probe) 通 用 6 和 9 模 块 拓 扑 模 型 (General purpose 6 and 9 block topologies with user defined measurement and simulation points.) 在 电 路 模 型 区 域 分 别 具 有 发 射 机 通 道 和 示 波 器 三 个 模 块, 可 以 直 接 通 过 点 击 修 改 测 量 电 路 和 仿 真 电 路 的 阻 抗, 该 设 置 是 为 了 了 解 阻 抗 失 配 对 信 号 的 影 响 图 19 嵌 入 (De-embedding) 网 络 设 置 这 其 中 最 关 键 的 是 修 改 通 道 模 型, 点 击 通 道 (Channel), 会 弹 出 通 道 模 型 设 置 窗 口 ( 如 图 19-4), 在 该 窗 口, 可 以 直 接 通 过 选 择 实 际 测 量 的 通 道 幅 频 响 应 参 数 (S2p 文 件 ) 文 件 的 方 式 建 立, 也 可 以 如 图 19-4 一 样, 通 过 选 择 RLC 模 型 建 立 一 个 直 通 (Through) 仿 真 通 道, 通 过 修 改 RLC 网 络 类 型 ( 我 们 选 择 并 联 模 型 ) 以 及 电 阻 (R) 电 感 (L) 和 电 容 (C) 的 数 值 建 立 通 过 上 述 设 置 模 拟 产 生 的 测 试 夹 具 对 信 号 产 生 的 影 响 如 图 20-a 所 示 10

(a) 增 加 夹 具 影 响 后 的 眼 图 (Embedding) (b) 消 除 夹 具 后 的 眼 图 (De-embedding) (c) 采 用 均 衡 算 法 后 的 眼 图 图 20 各 仿 真 计 算 节 点 的 输 出 眼 图 4) 消 除 测 试 夹 具 的 影 响 : 假 使 由 于 测 试 夹 具 设 计 不 理 想, 信 号 已 经 产 生 和 失 真, 那 么 如 果 我 们 知 道 夹 具 的 模 型, 我 们 可 以 通 过 去 嵌 入 的 方 式 消 除 其 影 响, 从 而 可 以 看 到 真 正 被 测 器 件 输 出 的 信 号 特 性 与 上 述 嵌 入 方 针 类 似, 我 们 在 第 二 个 De-embedding 算 法 模 块 中, 选 择 相 同 的 通 道 模 型, 在 预 设 配 置 区 域, 选 择 消 除 测 试 夹 具 或 电 缆 的 损 耗 (Remove insertion loss of a fixture or cable), 其 输 出 眼 图 如 图 20-b 所 示 ( 和 图 17 所 示 眼 图 完 全 重 合 ), 说 明 去 嵌 入 达 到 了 预 期 的 效 果 实 际 上, 如 果 可 以 通 过 网 络 分 析 仪 或 者 时 域 反 射 计 仪 表 测 出 测 试 夹 具 的 通 道 模 型, 我 们 完 全 可 以 通 过 上 述 去 嵌 入 方 法 获 得 我 们 感 兴 趣 的 任 意 测 试 点 信 号 特 性 5) 线 性 均 衡 算 法 的 效 果 : 如 果 原 始 理 想 信 号 不 得 已 必 须 经 过 连 接 器 或 其 它 带 宽 受 限 通 道, 假 设 发 射 机 的 信 号 经 过 通 道 到 达 接 收 机 的 眼 图 已 经 裂 化 到 了 如 图 20-a 所 示, 那 么 能 否 通 过 接 收 机 信 号 后 处 理 的 算 法 ( 有 些 接 收 机 具 备 均 衡 算 法 ) 方 式 优 化 以 改 善 眼 图 呢 我 们 在 上 述 实 验 中, 设 计 了 应 用 FlexDCA 线 性 均 衡 算 法 对 信 号 进 行 了 处 理 ( 如 图 21 所 示 ), 在 这 个 算 法 中 可 以 选 择 均 衡 的 各 个 参 数 :Tap 级 数 和 precusors, 这 里 我 们 选 择 自 动 Tap 增 益, 重 新 计 算 后, 其 处 理 后 的 眼 图 如 图 20-c 所 示, 很 明 显 均 衡 算 法 很 好 的 改 善 了 码 间 干 扰 (ISI), 眼 图 高 度 明 显 增 加 了 实 际 上 这 种 仿 真 可 以 对 实 际 接 收 机 均 衡 算 法 提 供 一 些 指 导, 同 时 也 可 以 观 察 均 衡 后 的 眼 图, 这 是 实 际 任 何 仪 表 不 能 直 接 测 量 获 得 的 图 21 线 性 均 衡 算 法 设 置 小 结 通 过 上 述 2 个 实 验, 我 们 了 解 了 如 何 利 用 FlexDCA 软 件 进 行 简 单 仿 真, 并 且 从 仿 真 结 果 中 了 解 我 们 测 试 的 器 件 或 信 号 实 际 上,FlexDCA 软 件 还 具 备 更 多 的 仿 真 能 力, 相 对 于 其 它 专 业 仿 真 软 件 或 Matlab 软 件,FlexDCA 上 手 更 简 单 方 便, 不 需 要 有 很 强 的 软 件 仿 真 背 景 知 识 同 时,FlexDCA 也 可 以 配 合 其 它 仿 真 软 件 进 行 更 为 复 杂 的 仿 真 模 拟, 以 便 于 我 们 获 得 更 真 实 的 器 件 模 型, 提 高 和 加 快 我 们 的 设 计 开 发 效 率 11