文档介绍:东南大学
硕士学位论文
数字荧光示波器中眼图构建与抖动分析的研究与实现
姓名:常斌
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:王桥
20100305
摘要数字荧光示波器中眼图构建与抖动分析的研究与实现储器。第三代示波器——数字荧光示波器就克服了这些缺点。它采用硬件电路实现数字常斌导师王桥教授东南大学信息科学与工程学院眼图是一种直观快速地观测串行信号质量的方法。它可以反应系统物理层性能,如系统带宽对传输信号参数的影响。如果能够正确地构建眼图,并且保证用于构建眼图的数据量充足,就可以从眼图中设法读取与传输信号相关的大量信息。抖动可以定义为数字信号在重要时点上偏离理想时间位置的短期变化。随着串行数据速率的不断提高,抖动引起的问题变得越来越重要。因此,设计一种可以完成眼图和抖动测量分析任务的仪器是十分必要的。但传统的测量仪器,如普通的数字示波器难以用于实现眼图构建与抖动分析,因为它存在一些难以克服的缺点。首先,普通的数字示波器在对高速串行数据进行采集存储时难以产生出精确的时钟信号:其次,普通的数字示波器在每次采集时存在死区时间,无法连续采集;最后,普通的数字示波器一般不会内嵌高性能的微处理器和大容量的存荧光处理,使波形捕获率大幅提高,这一优点保证数字荧光示波器可以对信号进行长时间的连续采集而不存在死区时间。另外,本文中开发的数字荧光示波器样机拥有存储器和高性能的砥鳌U庑┯诺憔捅Vな园偻蚣频牟裳憧梢员徊杉储,同时微处理器可以对数据进行处理,以构建眼图并进行抖动分析。为了处理采集存储的数据,需要产生一个与被采集信号同步的时钟信号,这个步骤称为“时钟恢复’’。锁相环是众多时钟恢复方法中较好的选择。本文中使用软件锁相环算法从存储的数据信号中恢复出时钟。关于软件锁相环的理论和具体实现将在本文第二章中详细论述。一旦得到了恢复出的时钟信号,就可以根据它将存储于中的一段很长的数据信号进行分段。把这些被分离的小段累加显示就可以构建出一幅精确的眼图。眼图的定义及其构建方式以及眼图参数分析的具体实现将在本文第三章中详细论述。本文第四章将论述抖动的一些基础理论如抖动的定义,导致抖动现象的原因等。然后详细论述抖动的分类。最后,将在频域中采用频谱分析的方法将总的抖动进行分解。本文的最后一章对整篇论文进行了总结和展望。本文的整个设计已经成功的应用于数字荧光示波器样机中,样机工作稳定。关键词数字荧光示波器软件锁相环眼图抖动分析硕士研究生
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囱第一章绪论数字荧光示波器随着技术的发展和数据流量的不断增长,过去主要用于光纤通信的数字串行通信技术正在取代传统并行总线而成为高速接口技术的主流。而高速数字串行通信中的时钟抖动现象是影响系统性能的一个重要因素,对于时间抖动的测量分析无论在理论还是实践中都有着十分重要的意义。示波器作为一种既有高精确基本特性又有先进解决问题能力的仪器,是进行串行数据抖动分析的理想平台。,和第三代的数字荧光示波器⋯。数字荧光示波器是一种将电信号数字化,并且以三维信息藕诺姆取⑹奔洹⒁约胺认喽杂谑奔涞姆种实时一身,既有数字存储示波器的信号存储、处理及预触发显示功能,又有模拟示波器的实时捕获和三维显示特性。.钟ü馐静ㄆ鞴ぷ髟数字荧光示波器总体结构设计如图卜荆汕岸四D馔ǖ馈⑹莶杉娲⒛?椤数字荧光处理模块、触发系统、监控与分析处理模块、显示及人机界面几大模块组成。模拟信号首先经过模拟通道,进行波形幅度的放大衰减以及滤波等一系列前期调理,调整后的信号送入数据采集存储模块,经疍采样转换为数字信号。数字信号分为两路,一路送入数字荧光处理模块,实时转换为像素、徊噬ǖ燃兜牟ㄐ瓮作为一种重要的电子测量仪器,示波器的发展经历了三个阶段,第一代的模拟实时示波器,诙氖执娲⑹静ㄆ地捕捉、存储、显示和分析波形的仪器,尤其是采用的数字荧光技术,可以通过多层次荧光效果显示长时间内信号的变化情况雎KD馐静ㄆ骱褪执娲⑹静ㄆ鞯挠诺阌图数字荧光示波器总体结构
可编程数字荧光体数字重采数字采样样光栅像数据帧,以帧/秒的速度送允荆涣硗庖宦分苯哟娲⒂诓ㄐ问菘庵校:续的分析处理提供数据。触发系统为示波器提供先进的触发功能,提升观测信号的能力。同时,监控与分析处理模块负责完成整体监控和数据分析处理的功能。本文中硬件采用的结构,主要负责实现采集存储,触发控制,荧光处理等功能。谡鱿钅恐懈涸鹗迪旨嗫赜氪砉δ堋8霉δ苤饕0ǎ嚎刂泼畹发送,人机交互,各种数据的读取显示,以及对数据的分析处理等。作为最新一代的示波器,数字荧光处理模块是低车暮诵模渲饕9δ苁且允字化的形式模拟出荧光显示的效果,从而在屏幕上显示出信号的三维信息。数字荧光处理模块分为四个部分:数字