PAM4測試干貨滿滿，精通400G從這里起步！

  

      PAM4 (4 Pulse Amplitude Modulation) 信號作為下一代數(shù)據(jù)中心中高速信號互聯(lián)的熱門信號傳輸技術，由于存在每符號2位，4符號電平和每UI 3眼圖，每個符號周期可以傳輸兩倍于NRZ的信息，被廣泛應用于200G/400G接口的電信號或光信號傳輸。

  PAM4信號為4電平脈沖幅度調制，可以顯示比傳統(tǒng)數(shù)字信號更多的bit邏輯信息，但其實另一方面在PAM4信號設計測試過程中遇到的挑戰(zhàn)則尤為嚴峻：

  比如PAM4信號對噪聲更敏感，同樣的系統(tǒng)噪聲，PAM4信號約有9.5dB的信噪比;
  比如在PAM4信號有16種切換狀態(tài)，因此會導致上、下眼圖在垂直方向上的不對稱，進一步導致在交叉點處和眼高的中間處測得的眼寬并不一樣，眼圖的非線性問題也較易發(fā)生。
  比如PAM4信號的雖然降低了信號的符號率，但10dB以上的通道損耗還是會使得接收端信號眼圖完全閉合，因此，對于PAM4信號，發(fā)送端的預加重和接收端的信號均衡很重要。
  比如…………

  Keysight擁有PAM-4測試的最完整解決方案：從仿真到測試，從發(fā)送端到接收端，從物理層測試到測試結果的大數(shù)據(jù)分析，精確而快速的表征如 IEEE 802.3bj 所描述的 PAM-4 信號，并滿足 OIF-CEI-56G 和 IEEE 400G 等開發(fā)標準所列出對未來的 PAM 信號測量需求。

  1.PAM4 發(fā)送端參數(shù)測試

  PAM4發(fā)射機的電氣參數(shù)測試可以使用實時示波器，也可以使用采樣示波器。對于IEEE定義的26.56G Baud信號來說，其電氣參數(shù)測試建議使用至少33GHz帶寬的4階Bessel-Thomson濾波器頻響曲線的示波器。

  對于采樣示波器來說，由于其頻響曲線接近4階Bessel-Thomson濾波器形狀，所以使用33GHz以上帶寬的示波器模塊即可;
  對于實時示波器來說，通常采用磚墻式頻響，為了模擬出所需的頻響曲線會犧牲一部分帶寬，所以建議使用至少50GHz以上帶寬的示波器。

  下圖是可以用于PAM4信號測試的實時示波器及采樣示波器。

  在發(fā)送端測試中，我們需要關注的測試參數(shù)有消光比，光調制幅度測試， TDECQ發(fā)射機色散代價，線性度測試，抖動測試等。

  2.PAM4 接收容限和誤碼率測試

  對于PAM4的接收端設備來說，需要驗證其對于惡劣信號的容忍程度。所以接收端測試的主要目的就是產生一個精確可控的惡劣信號注入到接收端，然后通過誤碼率的變化來觀測其對于惡劣信號的容忍能力。

  下面這張圖是OIF CEI 4.0的Draft規(guī)范里，定義的對于56G-VSR-PAM-4的Module的接收容限測試方法。在這個測試里，如何產生用戶自定義或者PRBS31Q的PAM4信號、如何模擬發(fā)送端的預加重、如何注入不同的正弦抖動以及隨機抖動、如何模擬通道損耗、如何模擬相鄰通道造成的串擾，以及如何對一致性測試點處的信號進行校準和修正，都是巨大的挑戰(zhàn)，要求使用的測量設備具備足夠高的靈活性和參數(shù)調整能力。

  為了應對這些挑戰(zhàn)，需要使用高性能的、可以支持靈活PAM4信號參數(shù)調整的誤碼儀。在進行接收容限測試時，如果被測件有內部誤碼計數(shù)功能，可以通過內部誤碼計數(shù)讀出此時的誤碼率;如果沒有誤碼計數(shù)功能，可以把接收的數(shù)據(jù)環(huán)回后送回給誤碼儀的誤碼檢測模塊，從而直接進行誤碼率判斷。

  更復雜的接收端容限測試除了要求線性度容限的測試，還要考慮在有抖動、噪聲和碼間干擾存在的情況下接收端的接收能力。這就需要使用誤碼儀的信號發(fā)生器產生帶有抖動、噪聲和碼間干擾的信號并注入到接收端，然后通過內部誤碼計數(shù)或者環(huán)回的方式來進行誤碼統(tǒng)計。這種用于注入到接收端進行容限測試的信號通常叫做壓力信號(Stress Signal)。

  Keysight N4917BSCA 光接收機測試解決方案為光接收機極限測試提供了一個完整、可重復的自動化解決方案。

  與依照 IEEE 802.3bs 第 121 條和第 122 條進行手動校準相比，該方案為光極限眼圖提供了可重復的校準，能夠節(jié)省數(shù)小時的校準時間。N4917BSCA 解決方案軟件能夠控制和設置所有必需的儀器，用于校準、接收機靈敏度和抖動容限測試。

  3.PLTS 物理層信號完整性測試

  如今，物理層結構越來越成為高速數(shù)字系統(tǒng)性能的瓶頸。在低數(shù)據(jù)速率時代，互連的電長度較短。信號完整性通常主要與驅動器和接收機相關。但是，當時鐘速度、總線速度和鏈路速度都超過千兆/秒時，物理層表征變得越來越重要。 當前數(shù)據(jù)設計人員面臨的另一項挑戰(zhàn)是：數(shù)字設計向差分拓撲發(fā)展的趨勢,他們必須對所有可能的工作模式進行分析，才能對器 件性能有一個全面的了解。

  由于綜合使用時域和頻域分析變得越來越重要，因此對多個測試 系統(tǒng)的管理也變得越來越困難。是德科技的物理層測試系統(tǒng)(PLTS)專為信號完整性分析而設計，既能全面表征差分高速數(shù)字器件、又能使分析的域類型和格式滿足測試人員 的要求。

  4.PAM4 信號仿真

  隨著PAM4的應用越來越多，在之前的ADS版本中已經有bit-by-bit的PAM4通道仿真方法，而在ADS2017的新版本中，更是新增了統(tǒng)計仿真的方式。

  在PAM-4信號傳輸時，諸如抖動、噪聲、信道丟失和符號間干擾(ISI)等會對正常傳輸?shù)膬热莓a生影響。此外，PAM-4的接收器體系結構為系統(tǒng)設計人員引入了很多新的概念，如：具有電壓閾值的Slicer輸出(用于確定已接收到的幅度電平);單個Slicer skew，multi-tap反饋均衡，時鐘和數(shù)據(jù)恢復等對真實PAM4設計的影響都需要在仿真設計之時考慮進去。

  針對以上內容，小編為大家送上第一手關于PAM4的全套技術資料和測試驗證方案。讓Keysight專門負責數(shù)據(jù)中心應用的解決方案專家Steve Sekel、李凱等為您一解PAM4從仿真設計到測試驗證的“迷津”。

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  關于是德科技

  是德科技是一家領先的技術公司，致力于幫助工程、企業(yè)和服務提供商客戶優(yōu)化網絡，進而將其電子產品以更低的成本、更快地推向市場。從設計仿真到原型驗證、再到生產測試以及網絡和云環(huán)境的優(yōu)化，是德科技提供了全方位電子信號測試與分析解決方案。我們的客戶遍及全球通信、航空航天與國防、汽車、能源、半導體和通用電子終端市場。2017 年 4 月，是德科技完成對 Ixia 的收購。Ixia 公司在網絡測試、可見性和安全解決方案領域具有十分雄厚的實力。更多信息，請訪問 www.keysight.com