[发明专利]超高速数字荧光串行信号分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速串行信号分析测试电子测量仪器，特别是一种超高速数字荧光串行信号分析仪。

背景技术

随着计算机总线由低速并行总线向高速串行总线发展，面对光通信、无线通信、网络、国防安全以及国家重大工程、科技计划等领域中高速串行信号测试的技术瓶颈和重大迫切需求，传统的测量仪器已远远不能满足这类信号的测试要求。急需研制一种对这些信号进行定量测试分析的专门仪器设备，即超高速串行信号分析仪。该仪器作为宽带、低噪声、低抖动高速串行信号分析的主要手段之一，是各学科前沿技术的高度集成和创新，作为复杂高速电子信号仪器测试分析领域的核心尖端技术，已成为各发达国家竞相发展的一种重要战略性技术，是实现信号高保真捕获、帮助工程师发现问题、解决问题的最重要手段，属“第四代信号分析技术”。此类仪器在国内为空白，我国目前全部依赖进口。

目前国外高速串行信号分析仪器主要有Tektronix的DSA70000系列，Agilent的Infiniium 90000A DSA系列，以及LeCroy的SDA7 Zi-A，这些产品主要技术指标如下表所示：

在采样率和带宽这两个关键指标上，我们还与国外存在着差距。而对于高速串行信号分析仪，带宽至少应为2.5GHz。由于无法实现这一指标，因此国内在该领域完全为空白。

科学仪器是认识世界的工具，是现代生产的物质先导。科研仪器设备作为科学研究的重要手段，是一种战略性资源，是国家竞争力评价的一项重要指标。能否创造高水平新式科学仪器和设备，体现了一个民族、一个国家创新能力的强弱。科学仪器及检测技术已成为促进国民经济发展的主流环节，对国民经济有巨大的“倍增器”和拉动作用。目前，科学仪器发展已成为发达国家的一项战略措施。美、日、欧等发达国家和地区不但早已制定各自的发展目标，而且企图遏止发展中国家科学仪器的自主研制，这种态势日益明显。

由于串行信号存在着很多无可比拟的优势，如定时简单，没有数据对齐问题，可通过差分传输实现阻抗匹配和抗共模干扰，成本低，光电转换方便等，因而已经成为现代系统互联的最主要的手段。例如计算机总线发展的趋势是由低速的并行总线向高速的串行总线发展，从现有的计算机总线结构拓扑图（附图省略）中可看出，所有的高速接口都实现了串行化。多核处理器之间核处理器与北桥间的HyperTransport，时钟速度已经到达2.6GHz。

这些高速串行技术的发展趋势，也让电子工程师们在测试方面遇到了许多挑战和难题，包括：（1）越来越快的数据传输率，要求测试设备的模拟带宽也越来越宽，以至于能够捕获到信号高频分量；业内公认的带宽计算方法为串行数据的数据率乘以2.5，即为采集设备的模拟带宽。（2）在高采样率的同时，要求进行长时间的数据采集，以进行精确的抖动分析。（3）对PCB制版、走线设计需要进行精确的控制的测量。越快的上升沿使得传输线效应越来越明显，需要有相应的测试系统对PCB走线的性能精确的测量。（4）对多总线混合系统进行时间相关、多域（数字域和模拟域）的联合测试问题。（5）快速定位系统异常、方便连接测试点、自动化完成测试内容等等。

随着光纤到户在国内的快速开展，高速率的网络测试分析仪将有更广阔的市场。在无线光通信和3G/4G无线接入和传输方面，开发的“快速以太网光无线通信系统”、“3G视频远程监控系统”等多种产品，这些高速通信系统和设备在通信性能测试上都急需超高性能串行信号分析仪器来分析眼图、误码率等参数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高速数字荧光串行信号分析仪，其通过研制宽带模拟前置通道，实现对复杂高速信号中目标信号的放大、衰减、阻抗转换、滤波等信号调理功能；运用交替采样、信号链补偿、高速实时海量波形存储与读出、数字荧光处理等技术进行串行信号的采集、成像；运用时钟恢复、解码、抖动提取、眼图成像等技术，实现高速串行信号分析系统这一核心功能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超高速数字荧光串行信号分析仪，包括宽带模拟前置通道、多通道数据采集及处理器、串行信号分析模块、主控计算机、操作系统及软件体系、显示及用户交互模块以及电源模块；所述主控计算机在操作系统及软件体系监控下实现信号、波形数据的显示及用户交互；