高速数字串行通信中的时间抖动研究

摘要

本论文主要研究的是基于电信号的高速数字串行通信系统中的时间抖动性能。在论文中讨论的高速数字串行通信具有以下特征：在系统中传输的是电信号；在系统中传输的电信号是基带信号，没有经过任何调制过程。在这种假设下，论文系统研究了高速数字串行通信中时间抖动现象及本质的各个方面。 在论文第一章中介绍了高速数字串行通信发展的现状和高速数字串行通信中的核心器件SERDES的组成结构，并在讨论高速背板发展的过程中提出了影响高速数字串行通信系统性能的各个有关因素。在第二章中介绍了jitter测量及分析理论中的一些基础知识，并对于各种jitter类型作了简单的介绍。在第三章中，围绕着误码率和jitter的关系，对各种jitter模型对于误码率的影响进行了理论分析和仿真。 第四章是论文的核心部分。在第四章中从高速数字串行通信的模型出发，推导出了各种jitter成分对应的数学模型，并对其大小和产生原因作了较为详细的分析。论文第五章主要讨论了常见的串行通信手段对于jitter的影响。论文第六章简要介绍了针对现有常见的jitter直接测量技术的一些具体的jitter分析的方法。在论文的最后一章中介绍了一个用于完成对jitter的性质进行时间间隔分析测试与验证的系统的设计。

目录

致谢

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 高速串行通信的现状和发展[1]

1.2典型SERDES的组成和结构

1.3高速背板的现状与挑战

1.4时间抖动(jitter)及其研究意义

参考文献

第二章Jitter现象初探

2.1 Jitter定义中几个问题

2.2常见的时钟jitter描述方式

2.3常见Jitter分析手段

2.3.1 Jitter的统计特性和统计直方图

2.3.2 Jitter-时间曲线和jitter的频率谱

2.3.3眼图

2.4 Jitter模型和Jitter分离

2.4.1 jitter模型

2.4.2随机抖动(RJ，Random Jitter)

2.4.3确定性抖动(DJ，Deterministic Jitter)

2.5jitter传递函数和抖动容限

小结

参考文献

第三章Jitter和误码率

3.1误码率和浴缸曲线

3.2jitter和误码率关系的数学模型

3.3 jitter和误码率的进一步讨论

3.3.1具有只包含RJ成分的jitter的信号的误码率

3.3.2包含RJ和DJ成分的jitter的信号的误码率

3.3.3具有复杂DJ分布的jitter的信号的误码率讨论

3.4误码率曲线和jitter眼图模板

小结：

参考文献

第四章高速数字串行通信中的jitter模型及其分析

4.1高速数字串行通信过程模型

4.2由串行通信过程模型得出的jitter成分

4.3高速数字串行通信系统RJ分析

4.3.1由于加性高斯白噪声对于RJ的影响

4.3.2发送时钟jitter对于RJ的影响

4.4高速数字串行通信系统DJ分析

4.4.1系统中的DCD分析

4.4.2系统中的ISI(DDJ)分析

4.4.3系统中的BUJ分析

4.4.3 DJ的频谱特征

4.5针对几种系统函数的Dtter特性分析

4.5.1一阶系统

4.5.2复杂系统的jitter性能分析

小结

参考文献

第五章常见串行通信技术手段及其jitter分析

5.1 锁相环和基于锁相环的CDR电路的jitter性能

5.1.1 锁相环电路的结构

5.1.2 基于锁相环的时钟数据恢复器(CDR)模型结构

5.1.3 锁相环和基于锁相环的CDR的相位噪声模型及分析

5.2系统中的预加重和均衡电路对系统jitter的影响

5.3多电平调制(PAM-4)时信号的jitter分析

小结

参考文献

第六章jitter分析技术

6.1 jitter的一级分析与结果

6.2 jitter的二级分析

小结

参考文献

第七章jitter测量技术

7.1示波器测量jitter

7.1.1实时采样示波器

7.1.2等效采样示波器

7.2使用误码率测试仪来测量jitter

7.3使用时间间隔分析仪测量信号jitter

7.3.1位时钟测量方式

7.3.2码模式标记测量方式

7.3.3没有位时钟和码模式标记的测量方式

7.4其它jitter测量方法

小结

参考文献

第八章jitter的时间间隔测试与验证系统设计

8.1系统设计目标

8.2系统结构

8.3信号产生板的设计

8.3.1设计目标和产生信号种类

8.3.2设计框图及说明

8.3.3重要器件及说明

8.3.4部分重要组成模块设计

8.3.5接口和连接器定义

8.4信号测试板的设计

8.4.1设计目的和系统框图

8.4.2重要器件及说明

8.4.3重要系统模块

8.5系统工作时要说明的一些问题

小结

参考文献

结束语

参考文献