其中Ｔ１為信號的上升時間,Ｔ２和Ｔ３為示波器和探頭的上升時間。
從上式中,我們看出示波器的探頭也會影響測出的信號質(zhì)量。
因為探頭會帶入阻性和容性成分,而探頭的接地線還會引入感性負載,這樣也會帶進一個時間常數(shù)。所以在測量中,應(yīng)該采用盡量短的探頭和接地線,并使接地點與測試點盡量接近,以免形成比較大的回流。
在千兆位背板總線測試中,主要觀測收發(fā)器引腳或者其直接引出線上的信號質(zhì)量和接插件引腳上的信號質(zhì)量,通過觀測可對收發(fā)器的性能與接插件、總線的傳輸性能有一個大致的了解。
２.２ 誤碼率測試
誤碼率即出現(xiàn)錯誤比特的概率,是數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)應(yīng)該測試的一個基本性能。位誤碼率(Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｉｏ)定義為：
位誤碼率ＢＥＲ＝接收錯誤比特數(shù) / 傳輸?shù)目傆嫳忍匦?/p>
誤碼率測試一般要求采用標(biāo)準的偽隨機二進制碼序列（ＰＲＢＳ - Ｐｓｅｕｄｏ－Ｒａｎｄｏｍ Ｂｉｎａｒｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）,這種碼型重復(fù)周期很長,在較短序列內(nèi)可以近似地看成是隨機并與實際通信業(yè)務(wù)類似的碼型,因而比之重復(fù)碼型更為可信。誤碼率測試系統(tǒng)的框圖如圖２所示,其中的兩個偽隨機碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機序列要求一致。
誤碼率測試可以采用通用的誤碼特性分析儀。如果沒有通用分析儀,也可以針對某一特定的系統(tǒng)用硬件電路實現(xiàn)誤碼率測試。比如針對千兆位背板總線系統(tǒng)可以組成如圖３所示的系統(tǒng)。
該測試系統(tǒng)采用相對低速的數(shù)字信號處理器（ＤＳＰ）向ＳＲＡＭ存儲器寫入隨機碼型,再通過高速的可編程邏輯器件從ＳＲＡＭ內(nèi)讀出碼型發(fā)往發(fā)送器的輸入端口,在千兆位背板總線系統(tǒng)上傳輸,在接收器的輸出端口用高速的可編程邏輯器件寫入ＳＲＡＭ,其后再從ＳＲＡＭ讀入ＤＳＰ,進行誤碼分析�，F(xiàn)已證明這種方法是行之有效的。
２.３ ＴＤＲ測試
ＴＤＲ即時域反射計（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）,時域反射計采用一個信號發(fā)生器在傳輸線的一端加一個上升沿很快的階躍波,然后在傳輸線上某點用示波器測量入射波和反射波的波形。時域反射計技術(shù)能夠顯示被測傳輸線上各點的特性阻抗及線上各點阻抗不連續(xù)處的位置和特性（阻性、容性還是感性）。ＴＤＲ可以用來測試傳輸線上的開路、短路以及相鄰傳輸線間的串?dāng)_。在光傳輸系統(tǒng)的維護中,可以用光時域反射計來檢測光纖的斷裂等故障,也是基于這一原理。在測試背板時,可以安裝ＳＭＡ插頭與ＴＤＲ示波器相連接以便于測試。測試差分信號的特性阻抗及共模和差模反射采用差分時域反射計（ＤＴＤＲ-Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＴＤＲ）,可以采用雙階躍波發(fā)生器來激勵,也可以采用單階躍波來激勵。對于千兆位背板總線來說,可以通過ＴＤＲ來測背板總線的特性阻抗和接插件的阻抗不連續(xù)特性,有很重要的參考意義。圖４是一個終端開路ＴＤＲ圖樣,其中橫坐標(biāo)是時間,縱坐標(biāo)是幅度,也可以是反射系數(shù)ρ[5]。
２.４ 眼圖測試
眼圖(Ｅｙｅ Ｐａｔｔｅｒｎ)是在示波器或?qū)Ｓ玫难蹐D測試儀上把多段偽隨機碼波形重疊形成的圖形,用來測試信號質(zhì)量。對于各種標(biāo)準速率,都有相應(yīng)的模板。所謂模板,是眼圖測量中的一個區(qū)域,合乎標(biāo)準的眼圖要求不能有波形進入這個區(qū)域。從眼圖上可以看出信號的上升沿、下降沿的快慢和抖動的大小。信號上升／下降得越快、抖動越小,眼張開得越大,如圖５所示。眼圖的張度ｏｐｅｎｉｎｇ與誤碼率之間有著直接的聯(lián)系,張度越大,則誤碼率越小。還可以通過觀察眼圖得出終端匹配電阻的匹配程度,如圖６所示[６]。
３ 一個實際系統(tǒng)的測試結(jié)果
通過以上幾種方法,我們對設(shè)計的千兆位背板總線系統(tǒng)進行了測試。
３.１ 波形觀測
圖７給出了收端信號的波形。在測試中,由于條件所限,我們使用的示波器本身帶寬為１ＧＨｚ,采用的差分探頭帶寬也為１ＧＨｚ,這樣得出的綜合帶寬約為７００ＭＨｚ,示波器引入的上升時間(2０％到８０％)約為３００ｎｓ,而正常情況下接收器和發(fā)送器信號的上升時間也應(yīng)在這個量級,所以測出的上升時間誤差較大。示波器的帶寬限制也會影響到測出信號的幅度。測試中我們嘗試采用各種長度的探頭、接地線和不同的接地點,觀察到長探頭、接地線和離被測點較遠的接地點都會引起測出信號的波形性能變壞。所以在測試中采用最短的探頭和接地線、離被測點最近的接地點。比較收端和發(fā)端的波形,可以得出信號通過接插件和背板的幅度衰減,本系統(tǒng)的幅度衰減在１０％之內(nèi),能夠保證收端無誤接收,是令人滿意的。也可以通過比較收端和發(fā)端的上升時間估算出系統(tǒng)的帶寬,采用如下公式：
３.２ 誤碼率測試
我們設(shè)計了一個誤碼率測試系統(tǒng),系統(tǒng)框圖如圖３所示,并采用ＤＳＰ編程實現(xiàn)了一種簡單有效的偽隨機信號序列,偽隨機信號長度為３２Ｋ。系統(tǒng)在測試中運行良好。測出系統(tǒng)傳送６,０００,０００包無誤碼（每包為３２Ｋ數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)為１Ｂｙｔｅ）,計算出系統(tǒng)誤碼率在１０－１２以下,這是相當(dāng)令人滿意的。
３.３ ＴＤＲ測試
由于本系統(tǒng)的高速信號線采用的是差分信號形式,所以采用差分ＴＤＲ,雙階躍波激勵。圖８是測得的ＴＤＲ波形。圖中,橫軸坐標(biāo)為時間,縱軸坐標(biāo)為信號幅度,也可以是反射率ρ�？梢钥闯霰澈蟀逍盘柧�特征阻抗較為連續(xù)（前端的不連續(xù)處分別為測試頭與接插件引入,后端是終端開路波形）。連續(xù)的背板特征阻抗對傳輸是有利,因為可以減少信號在背板上傳輸時的反射。從TDR可以測出背板特征阻抗的數(shù)值。本背板的特征阻抗約為82Ω。
３.４ 眼圖測試
圖９是本系統(tǒng)在接收端的眼圖。該眼圖由偽隨機信號迭加約２０００次形成,其中沒有一次進入標(biāo)準的千兆位以太網(wǎng)眼圖模板,該模板眼圖張度為５０％;而我們的收發(fā)器只要保證接收到的信號能達到２４％的眼圖張度就能完成ＢＥＲ低于１０－８的信號傳輸,由此可見,本系統(tǒng)信號完整性性能遠超過收發(fā)器的要求。從眼圖中可見,信號線匹配電阻略為偏大。這也與實際的電阻與信號線特性阻抗的匹配情況吻合。
千兆位背板總線系統(tǒng)由于其信號速率高,導(dǎo)致了不可忽略的傳輸線效應(yīng)和模擬效應(yīng),具有低速總線系統(tǒng)所不具備的一些特點,所以設(shè)計中要對一些關(guān)鍵之處加以特別的考慮,也對測試方法提出了新的挑戰(zhàn)。新的測試方法針對信號的質(zhì)量和系統(tǒng)傳輸?shù)男阅?主要包括波形觀測、誤碼率測試、ＴＤＲ和眼圖測試,經(jīng)實驗證明這些方法對于千兆位背板總線系統(tǒng)的測試是行之有效的。通過測試得出結(jié)論：所設(shè)計出的千兆位背板總線系統(tǒng)性能優(yōu)良,能夠達到預(yù)定的性能指標(biāo)。
