Messtechnik Bild 5:
Messtechnik Bild 5: Masken-Margin der Signalquelle bei 10 Gb/s BER: ein quantitativer Parameter Eine Methode, um die korrekte Übertragung von Nutzinformationen zu überprüfen, ist die Erfassung der BER (Bitfehlerrate). Damit steht eine quantitative Beurteilungsmöglichkeit zur Bestimmung der Komponentengüte zur Verfügung. Üblicherweise verwendet man hierfür eine PRBS (Pseudo-Random-Binary-Sequence; Pseudo- Zufallsmuster), um einen statistischen Signalverlauf zu erhalten. Ein Pseudozufallsgenerator erfüllt diese Forderungen und lässt andererseits zu, dass der Signalverlauf vorherbestimmbar ist. Realisiert wird dieser Generator durch eine Sonderform unter den Zählern, den sogenannten Schieberegisterzähler. Bei entsprechender Schaltung des Rückkopplungsweges beträgt die maximale Periode dieses Zählers 2n-1 Taktimpulse. Pseudozufallsfolgen haben statistische Eigenschaften: • Die längste ununterbrochene Folge (Sequenz) von Einsen Bild 6: Reduzierte Augen-Margin des Signals aufgrund der Kabeldämpfung entspricht der Länge des Schieberegisters • Die längste ununterbrochene Folge (Sequenz) von Nullen entspricht einem Wert um eins weniger, als die Länge des Schieberegisters (nicht invertiertes Signal) Natürlich kann die Bitfehlerrate (BER) nur dann gemessen werden, wenn die Bitstruktur bekannt ist. Beim Empfänger muss daher die gesendete Bitfolge bitweise mit dem erstellten Referenzmuster verglichen und die Anzahl der falsch übertragenen Bits ermittelt werden. Die Bitfehlerrate (Fehlerquotient) wird wie folgt angegeben: BER = fehlerhafte Bits/Gesamtanzahl empfangener Bits Ein kombiniertes Messgerät spart Zeit Um den messtechnischen Aufwand reduzieren zu können, ist es wünschenswert, die drei beschriebenen Messverfahren in einem Messgerät kombinie Bild 7a: 1 post tap, 31% Augen-Margin Bild 7b: 1 pre/post tap, 56% Augen-Margin 24 hf-praxis 5/2014
Messtechnik ren zu können. So lässt sich mit dem Scope des MP2100, neben der umfangreichen Augenanalyse, auch eine Frequenz-Charakterisierung durchführen. Wie bei einem VNA (Vektor-Netzwerk-Analysator) wird der Vorwärtstransmissionsfaktor (S21 Parameter) ermittelt und die Verstärkung und Phase über der Frequenz dargestellt. Basis hierfür ist die Verwendung der FFT (Fast- Fourier-Transform). Damit ist es möglich, ein Signal vom Zeitbereich in den Frequenzbereich zu konvertieren. Die Signale lassen sich dadurch von der Darstellung (Zeitpunkt, Abtastwert) in die Darstellung (Frequenzanteil, Amplitude, Phase) überführen. Messergebnisse nutzen Es ist in der realen Welt unmöglich, eine Verringerung der Signalintegrität, die bei hohen Übertragungsraten auftritt, gänzlich auszuschließen. Wie sollten also die Ergebnisse von BER-Messungen und Augendiagramm-Analysen genutzt werden? Das Ziel des Technikers besteht in der Regel darin, die störenden Effekte einer verminderten Signalintegrität zu reduzieren. Eine effektive Methode, mit der eine größere Öffnung des Auges erreicht wird, ist die Nutzung der Preemphasis-Übertragungstechnik. Dies führt zu einer Zunahme der Spektralenergie bei höheren Frequenzen, um der bei diesen Frequenzen auftretenden höheren Dämpfung entgegenzuwirken. Bei Nutzung der Preemphasis wird das erste Bit akzentuiert und mit einer höheren Ansteuerung gesendet. Durch die Pre-Emphasis wird die Dämpfung an den Signalübergängen verringert und der Verschlechterung der Augenöffnung entgegengewirkt. Wenn das Messgerät über eine Transmission-Estimation-Funktion verfügt, lassen sich Einflüsse durch die Verbesserung der Augenöffnung unter der Verwendung der Emphasis simulieren. Um diese Funktion zu unterstützen, muss die Frequenz-Charakteristik des DUT (Device Under Test) über die Scope-Funktion zuvor erfasst oder als s2p-Datei (2-Port S-parameter File) geladen werden. Bild 7 zeigt am Beispiel einer Leitung (19 dB Dämpfung bei 10 Gb/s), wie sich die Augenöffnung durch die Emphasis verbessern lässt. Bild 5 zeigt die Referenzmessung, nach der die Frequenzkennlinien des Kabels in das Messgerät geladen werden. Aus Bild 6 ist ersichtlich, dass die Augenöffnung durch die Dämpfungscharakteristik des Kabels deutlich herabgesetzt wird. Es können unterschiedliche Emphasenformen simuliert werden (der MP2100 gestattet bis zu 3 Taps). Die jeweiligen Effekte können durch Messen der Augenöffnung verifiziert werden (siehe Bild 7a und 7b). Die Messtechnik unterstützt eine verbesserte Signalqualität Der BertWave MP2100 in Kombination mit der Software MX210002A unterstützt die Augendiagramm-, BER-Messung und Übertragungsanalyse mittels S21-Parametererfassung. Weiterhin kann eine Simulation der Kurvenform (de-embedded) vorgenommen werden, um rechnerisch die optimalen Werte für Equalizer und Emphasis zu finden. Dabei kann die Frequenz-Charakteristik eines DUT (Device Under Test) mit dem Sampling-Oszilloskop (FFT) aufgenommen oder als s2p-Datei geladen werden. Mittels dieser Parameter erfolgt danach die Kalkulation der optimalen Emphasis-Einstellung. Durch die Kombination dieser verschiedenen Messverfahren ist der Techniker somit in der Lage, das Übertragungssystem auf Basis der ermittelten Charakteristik der Komponenten gezielt zu optimieren. ◄ © 2013 AWR Corporation. All rights reserved. AWR ® , der Innovationsführer bei Hochfrequenz-EDA-Soft ware, liefert Software, welche die Ent wick lung von High- Tech-Produkten beschleu nigt. Laden Sie eine KOSTENLOSE 30-Tage- Testversion herunter und über zeugen Sie sich selbst. www.awrcorp.com • Microwave Office ® für die Entwicklung von MMICs, Modulen und HF-Leiterplatten • AXIEM ® für 3D-Planar- Elektromagnetik-Analyse • Analog Office ® für das Design von RFICs • Visual System Simulator für die Konzeptionierung von Kommu ni ka- Mit AWR als Ihre Hochfrequenz- Design-Plattform können Sie neu ar tige, preiswerte Produkte schneller und zuverlässiger ent wickeln. Olivier Pelhatre tionsarchi tek turen AWR olivier@awrcorp.com hf-praxis Finden Sie 5/2014 heraus, was AWR für Sie Germany +49 170 916 25 4110 tun kann:
