标题:
噪声分析2
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作者:
wxg1988
时间:
2013-7-8 21:46
标题:
噪声分析2
信号完整性分析基础系列之二十五
——基于力科最新串行数据分析软件SDAIII的噪声分析技术
Teledyne LeCroy
李发存
【摘要】
本文简要介绍了
Lecroy
公司最新的
SDAIII
串行信号分析软件提供的噪声分析功能,包括对水平方向噪声(抖动)的分析和垂直方向幅度噪声的分析,除此之外,还介绍了
SDAIII
同时分析
4
路通道
+1
路参考通道等新功能。
【关键词】
多通道分析
抖动
噪声
串扰眼图
一、噪声定义及影响
在实际的信号发送和接收过程中,总是伴随有噪声这一现象,简单的说,不期望的叠加在理想信号上的任何信号都可以统称为噪声。一个理想信号通过实际的数字通信系统时,
如果没有噪声存在,输出的信号就等于理想信号,有噪声叠加在理想信号上时,实际的信号将偏离理想信号。如下图
理想信号的波形和有噪声信号的波形
可以从两个方面来分析有噪信号偏离理想信号的情况:时序偏移和幅度偏移。信号幅度的偏移被定义为幅度噪声(简称为噪声),时间的偏移被定义为时序抖动(简称为抖动)。
二、水平方向抖动分析
使用数字示波器分析抖动,已经有好多年了,相关的理论、定义、分析方法获得了很大的进展。
Lecroy
最新的
SDAIII
串行分析软件提供了抖动分析的完整工具,它的主要功能有:
1.
可以同时分析
4
路通道
+1
路参考通道的抖动和眼图,如下图所示,是同时分析四路信号的眼图和抖动,可以一目了然的看到各路信号的眼图和抖动差异,同时还可以将其中任一路信号设为参考,对比任意两路信号的结果差异。
SDAIII
同时对比分析
4
个通道的抖动和眼图
2.
可以对抖动进行最准确的分解分析,下图是
SDAIII
的抖动分解图
3.
提供多种从时域、频域、统计域分析抖动的工具,可以协助工程师快速查找抖动的根源
抖动的时域分析
抖动的频域分析
抖动的统计域分析
SDAIII
提供了完整的抖动分析工具,可以对抖动进行深入分析,对于抖动理论和各种分析工具的深入介绍,我的同事写过大量的文章,大家可以参考这些文章,在这里不做重复介绍
三、垂直方向幅度噪声分析
对于幅度噪声,也可以做类似于抖动的分析,除了与噪声无关的
DCD
,大多数关于抖动和噪声的概念和理论都是通用的。
Lecroy
的
SDAIII
软件提供了幅度噪声的分析能力,
对信号幅度上的偏移进行分析。
1、
SDAIII
噪声分析原理
1.1
通过码型平均的方法获得“无噪声”的信号
1.2
原始信号减去“无噪声”的信号后采样
i
数据相关性噪声将被减掉
ii
随机和固有不相关噪声仍保留
: “
RnBUn
”
具体过程如下图所示:
2、
噪声分离,和抖动一样,噪声也可以做分离,总体噪声(
Tn
)可以分为随机噪声(
Rn
)
和确定性噪声(
Dn
),确定性噪声(
Dn
)又可以分解为数据相关噪声(
DDn
)和有界非相关噪声(
BUn
)。
3、
噪声分析,
SDAIII
也提供了从时域、频域、统计域分析噪声的工具,基本理论和抖动类似
2.1
RnBUn
时域追踪,下图所示的是测试两对相邻差分对中的一对差分对,在干扰信号存在和不存在时的
RnBUn
时域追踪图,差异非常明显
2.2
直方图分析,还是同一个实验,下图是干扰信号存在和不存在时的
RnBUn
的直方图,干扰源存在时,
RnBUn
是一个三高斯分布,这是由于干扰源的特性,在噪声采集时,产生的电压脉冲可能是正的(由于干扰源的正的跳变)、负的(由于干扰源的负的跳变)、不变的(在干扰源上没有跳变)。干扰源不存在时,
RnBUn
是高斯分布,显示只有随机噪声在受干扰对象上。
2.3
频域分析,如下图所示可以明显看到串扰噪声带来的差异,内部的图是干扰源存在时的频谱图的放大,可以清楚的看到频谱的结构,频谱线是以
DeltaF=20.18MHz
的频率变化的,这是由于干扰源的码型长度,干扰源是
10.3125Gbps
的
511bit
的
PRBS11
码型,
511bit
码型以
49.55ns
的周期出现,正好和
20.18MHz
相对应,为了在频谱中看到这种结构,需要采集大量的数据,以提高
RnBUn
频谱的水平分辨率,这和
FFT
的要求相同
除了这些工具之外,
SDAIII
还提供了串扰眼图的工具,以分析在样本数更多时,噪声对眼图的影响,同时提供了方便的对比分析。如下图所示,眼图周围的绿色轮廓线就是串扰眼图,这个眼图显示了在不同误码率下,垂直噪声对眼图的影响。这是在传统的眼图种是无法看到的,
SDAIII
幅度噪声分析提供了全新的信号完整性分析工具,可以从垂直方向分析噪声的影响,有些信号完整性问题,仅仅分析水平方向的抖动是无法查找出问题的,分析垂直噪声,可以帮助工程师更快的发现问题的根源。
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