高速通信接口升级引发测试新需求

高速总线速度和复杂度的提升过往更多地体现在PC和通信行业中，如今，这一现象已迅速普及到了消费电子行业，包括智能手机、平板电脑、电力电子等产品在内的设备制造厂商对高速信号接口的测试需求日渐增多。安捷伦科技有限公司数字测试业务部大中国区市场经理杜吉伟指出，在有线通信领域，100G 甚至400G是未来市场重要的发展趋势，其采用的串行器/解串器(SerDes)速度可达10G甚至25G、28G，信号不再是传统的双电平，简单的逻辑1和逻辑0电平，而是引入了调制技术。

安捷伦科技有限公司数字测试业务部大中国区市场经理杜吉伟

而在移动计算领域，一方面速度在提升，另一方面则要求功耗低、体积小。MIPI基本上已是移动计算行业的标准总线，一般用在手机和掌上电脑中，传统的低压差分信号(LVDS)正被eDP信号所替代。存储器则大量采用LPDDR标准，以降低功耗。移动计算的背后往往是云和 服务器设备，PCI-E、SAS、SATA等是其中的互连高速总线，速度已经达到12Gbps，未来可能还会更高。

“这些新技术的引入使得高速接口在测试需求上也发生了变化，主要体现在三个方面，” 杜吉伟介绍道：“首先是物理层的一致性测试：对于3Gbps以上的应用，Rx端的测试被提上日程；其次是分析和调试：抖动分析是高速总线测试的一项重要内容，串扰、地跳动、噪声都会引起抖动分量的变化，工程师一方面会选择固有抖动底小的示波器，另一方面会要求同一台示波器支持不同的抖动分离算法；最后则是协议层：要求提供类似于协议分析仪的分析功能，可直接给出有效载荷等有用信息。”目前，大部分测试厂商的示波器、协议分析仪、误码分析仪、脉冲码型发生器、任意波发生器等正是针对这些测试难题在发展。

超高速通信接口带来测试挑战

随着IEEE 802.3互联网标准的快速发展，目前100G通常是通过10路10G或4路25G来实现(发送端通常把40/100G的流分成4个25/28G或10个10G并行通道，在接收端把并行通道的码流再重组成40/100G流)；另一方面来自数据中心的应用，如光纤通道和无限带宽(如Infinite band EDR)的数据速率同样逐渐上升至25.78125Gbps。此外，在国内市场(如学校、企业等)普遍较为关注的网络通信领域，28.6Gbps可以覆盖的应用还包括：SONET/SDH从40G跳到100G；OIF的CEI-28G-VSR等等。这些超高速(25/28Gbps)数据接口需要相应的测试产品作支持，同时也为测试方案带来了重重挑战。

泰克(Tektronix)科技股份有限公司大中华区业务部事业开发经理王志坤

泰克(Tektronix)科技股份有限公司大中华区业务部事业开发经理王志坤介绍道：“例如多通道串行技术在25G时无法避免的串扰和ISI、验证长pattern(PRBS31对Pattern Generator的Memory存储的要求过高，基本不可能实现，所以要采用逻辑电路来实现)、Timing的裕量持续减少等难题，在28 Gb/s高速率时也同样存在。在IEEE802.3ba、100GBASE-CR、OIF CEI、ITU-T、MSA、Infinite Band、32G FC等这些25G到28G的应用中，由于数据率的提高，对抖动及振幅的裕量区间要求也相对提升，如抖动裕量的要求往往接近300fs。”为此，泰克最新推出的BERTScope286C误码率分析仪拥有28.6Gbps的高数据速率和较低的固有抖动， 可对串行数据进行时钟恢复，相当于一个带有示波器功能的误码率分析仪，适合于对高速光电器件进行误码定位和抖动分析。

Teledyne LeCroy(力科)市场经理胡为东也认为：“当前高速接口测试上的主要挑战包括：测试仪器是否能够提供足够高的带宽，以满足多通道高速信号接口的测试需求；测试仪器的高通道带宽数量是否足够；是否有强大的串行数据分析软件协助对高速信号的分析和调试。”　

Teledyne LeCroy(力科)市场经理胡为东

目前力科提供的实时数字示波器带宽已达到65GHz，并且计划推出100GHz带宽的实时数字示波器。同时，通过使用通道同步专利技术，力科可提供最高密度的高带宽通道，65GHz的带宽通道数可达40个，为了测试多通道的眼图和串扰，力科还推出了新一代串行数据分析软件SDAIII，能够实现4通道眼图的同时测量，并可针对噪声进行分解分析。此外，力科推出了具有协议握手能力的误码测试仪PeRT3，专门针对高速信号测试接口(如USB3/PCIE/SATA/SAS)而开发，可与高性能示波器和串行数据分析软件构成一套包括高速接口物理层测试、接收机抖动容限测试在内的全套自动化测试解决方案。

由于采用了独有的磷化铟半导体工艺和芯片技术，安捷伦现有的高速接口测试产品包括单台实现的光调制域分析仪、63GHz实时带宽的磷化铟示波器、多达16通道(每通道60GHz带宽)的单台采样示波器、多通道脉冲码型发生器达32Gbps、各种误码率分析仪(并行、串行可达32Gbps)。为了支持不同的抖动分离算法，安捷伦90000系列示波器最近将其抖动分析软件升级，可支持业界提供的几乎所有算法，一旦出现问题，则能够关联和该问题相关的所有参数和分析结果。而对于复杂的应用，安捷伦则可在示波器解码的同时也可提供独立的协议分析仪，例如HDMI之类的协议分析等等。

接收端测试日益受到重视

尽管目前国内市场对Rx接收端测试还很陌生，接触的机会也不多，但其重要性日益受到人们的重视，主要原因在于，现阶段的接收机中已集成了更多的复杂功能，如均衡、时钟数据恢复(CDR)等，因此接收机的性能也需要一种合理的测试方法。单纯的发射机一致性测试不足以确保整个系统的误码率要求，如何才能保证接收端能正确地接收到信号才是关键所在。[!--empirenews.page--]

王志坤指出：“Rx测试多了很多以往在Tx测试中不用考虑的因素，Rx测试是一个系统等级的仿真，包括DUT的Tx、接受器的时钟恢复、误码侦测等，所以接收机测试完整地体现了系统的质量。泰克开发的BERTScope系列不仅能对Tx端信号进行眼图和抖动分析，还可以根据规范要求，进行Rx误码率以及抖动容限测试，特别是针对于计算机系统、通信中的高速总线标准(电接口或光接口)，如PCIe、SATA、SAS、USB 3.0、DP、Fibre Channel、802.3KR、SFP+等，提供一体化的物理层一致性测试方案。 ”泰克目前正通过一系列活动把Rx测试的实际操作经验和体验带给中国本土系统厂商，让更多的工程技术人员知道为什么要做Rx测试及怎样做Rx测试，从而帮助提升整个行业的高速系统测试水平。

泰克新推出的BERTScope286C误码率分析仪

对此，杜吉伟也同样表示道： “Rx接收端的测试远比Tx发射端来得复杂，非常重要的一点是测量的自动化、校准的自动化。目前安捷伦可提供多种高速总线的测量自动化、校准自动化方案，其中，N5990A Rx自动测量软件不仅支持多种不同的总线Rx测试、还支持不同的硬件，无论是JBERT N4903，还是ParBERT 81250A， 甚至任意波发生器M8190A都可以完成自动控制和测试。作为Rx校准测试的一部分，安捷伦特有的磷化铟示波器也已被N5990A集成到自动测试系统中去。”据了解，安捷伦可为用户提供三种Rx接收端测试方案，包括串行误码分析仪N4903B、并行误码分析仪81250A及任意波发生器M8190A，此外，安捷伦还可为工程师提供100G多通道Rx测试。

关注仪器或系统本身误差

在进行高速通信接口的测试操作时，为了能够得到一致性结果，需要考虑的因素有许多，包括测试夹具、测试电缆、适配器、信号边沿限制器、ISI码间干扰仿真器、预加重、抖动分量注入等等，具体到每一个高速接口的测试，其需要注意的事项也各不相同。

杜吉伟表示，在高速接口测试过程中，必须特别关注仪器或测量系统本身带来的误差，这是因为实时示波器自身会带来本底噪声和固有抖动，信号源本身也有固有抖动，这将导致测量结果的差异，这也是磷化铟示波器和JBERT受到市场欢迎的原因之一；此外不同仪器厂家的测量算法也会不同，对于实时示波器可考虑使用Intel的Sigtest.exe分析软件测量高速总线，从而摆脱厂家算法不同所带来的差异。

他同时指出，电缆等带来的误差也不容忽视，这可采用安捷伦的PrecisionProbe方案来对所用电缆或探头进行交流校准，去除其误差；而对于不同的测量点或测量参考面，其测量结果也有可能不同，对此可使用安捷伦的InfiniiSim方案得到不同测量参考面上的波形，使得测量结果更具有参考性。

对于如此复杂的测试系统，为了协助客户尽可能地节约投资成本，一些测试厂商在高带宽示波器中充分预留了带宽升级功能，并且在软件和操作界面上加强了兼容性和灵活性。例如：安捷伦部分型号示波器的带宽升级无需返回原厂，用软件激活即可，以软件平台的概念让用户实现平滑移植，帮助客户快速导入新的测试应用；N5990A Rx接收端自动测试软件支持任何新总线，只需增加一个库而已；89601矢量信号分析软件甚至支持不同的仪器硬件，包括实时示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、仿真软件等；安捷伦提供的用户自定义应用可以让用户自己对现有一致性测试软件进行测试项目的添加等。

同样地，力科高带宽示波器具有带宽升级功能，用户可只购买当前所用带宽型号的仪器，将来可根据测试信号速率的需要来选择进行升级；另外，力科示波器从低到200MHz，高到65GHz均采用了同样的测试操作界面，这样只要用过一款力科的产品，就能够胜任对所有产品的使用，能够方便用户快速导入新的测试应用。

在专业技术支持上，近年来以安捷伦、泰克为代表的测试厂商在上海、深圳、北京、成都等地纷纷建立了高速实验室，帮助工程师实际了解高速通信接口测试技术。这些高速实验室均提供一站式服务，其中包括实时示波器、误码率分析仪、任意波发生器、网络分析仪等仪器设备，工程师可自带被测对象，和实验室预约实际测试时间，大大节省了客户测试所需的时间，且测试结果的一致性或可靠性也较高。另外，安捷伦科技还和一些全球授权的官方认证实验室展开合作，以便帮助还在前期研发阶段或生产早期阶段的客户。