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利用任意信號發(fā)生器模擬高速光驅信號須知

        從原理上講,，AWG相當于一臺正在播放歌曲的CD機(只不過信號是任意組合的),，播放器的探頭讀取CD上以二進制格式儲存的歌曲，數(shù)據(jù)經過數(shù)模轉換器,，放大后形成聲音，連續(xù)播放時,，數(shù)據(jù)產生的音樂就可以從模擬喇叭中聽到,。AWG結構如圖1所示，聲波數(shù)據(jù)以二進制形式駐留在存儲器中,，二進制數(shù)值通過主時鐘“取樣”,，同時取樣時鐘還驅動高速移位寄存器和數(shù)模轉換器。存儲器中保存的數(shù)據(jù)包含波形的振幅和位置信息,，取樣時鐘的速率和取樣數(shù)據(jù)點總數(shù)量決定了信號輸出的頻率,。

        所有的波形都是由一系列數(shù)據(jù)點組成，輸出信號頻率可用時鐘取樣率除以波形點總數(shù)來確定,。對于多周期波形,，輸出頻率=取樣率×周期數(shù)/波形總點數(shù)。例如對最大取樣率為每秒4G采樣點的AWG來說,，如果一個周期用兩個點來表示波形,，可以產生2GHz信號，同理,，每個周期用三個點可以得到1.3GHz信號,，用四個點可以得到1GHz信號，并以此類推,。由于波形質量直接與波形點總數(shù)和所選取樣率有關,，因此驅動器開發(fā)人員要掌握好它們之間的取舍。好在有些AWG內置有應用菜單,，可讓用戶快速建立標準驅動器信號,，從而簡化了波形的創(chuàng)建過程。

        泰克的AWG710就是這樣一種設備,，它依據(jù)的原理是幾乎所有磁盤驅動器都采用飽和記錄來讀寫數(shù)據(jù)。在這種情形下,，磁盤上每個字節(jié)都極化成兩種狀態(tài)中的一種,，也就是說，通過簡單改變寫入頭電流的方向就可以將寫入頭下面的磁介質極性顛倒,，從而對數(shù)據(jù)進行編碼,。之后,，讀取頭將感應到磁盤上磁通量的逆轉，并對這種變化做出相應反應,，這種轉換響應的有效模型是混合型洛侖茲和高斯脈沖,。

        通過改變洛侖茲和高斯脈沖的比率，可以建立讀/寫信道信號模型,，該模型能對一連串轉換做出響應,，這些轉換代表了讀/寫頭響應每個記錄媒介轉換時的輸出電壓，脈沖的符號隨連續(xù)磁通量的方向變化而變化,。圖2是洛侖茲/高斯脈沖以50/50比率混合時建立的讀/寫通道信號,，另外AWG710還支持PR4、EPR4,、E2PR4和用戶自定義脈沖,。

        為了正確模擬通道信號,，可在混合信號中加入表示讀寫數(shù)據(jù)時序的部分,，它規(guī)定轉換的位置，這種時序可從簡單1F或2F單頻模式到最大長度為2^n-1的偽隨機位串(PRBS)或用戶自定義數(shù)據(jù)模式,?；旌厦}沖和這些數(shù)據(jù)在AWG中連接起來建立讀/寫信道信號，也可以利用附加參數(shù)進行編輯,，如磁軌平均振幅(TAA),、脈沖寬度( PW)、非線性轉換位移(NLTS)及不對稱信號等,。

        讀/寫通道信號建立后,，可通過圖形編輯器加入振幅和時鐘變量。圖3顯示將讀/寫信號和一個脈沖連接起來,，目的是對信號進行改變,，用圖形編輯器很容易插入遺失的字節(jié)或加入額外字節(jié)。圖中有兩個標記點,，其中標記2表示每個數(shù)據(jù)點的時間,，標記1代表整個波形記錄中脈沖的衰減情況。標記通常用于觸發(fā)讀寫信號,，或為信號采集裝置如示波器和邏輯分析儀確定觸發(fā)位置,。圖4顯示了修正后的脈沖幅度。

        設計人員改變時序可以幫助調試驗證后續(xù)硬件指標富余量,。改變時序的方法與丟棄(或增加)字節(jié)很類似,，用指針確定相應的區(qū)域，對相應波形點進行“縮放”以得到規(guī)定的時間位移。這里的縮放與放大縮小不同,，是將每一個目標數(shù)據(jù)點都乘上或除以一個縮放系數(shù),。縮放允許時間位移超過4.0GS/s的250皮秒限制,，對AWG710來說,，最小時鐘波形位移為400飛秒(fs)。

        AWG同時還為驅動器開發(fā)人員提供了波形實時排序能力,。實時排序(RTS)有兩個重要作用，第一,，它允許將多個波形無縫連接起來,，不會影響輸出信號；第二,，RTS可將較長信號傳送給被測器件。這兩種功能可使驅動器開發(fā)人員安排系列波形以對產品進行長期評估,。

        RTS的關鍵是對AWG存儲器進行分配,，沒有RTS的AWG必須存儲整個波形。例如要存儲三種不同的信號各500個周期,，每個信號1,000個點,，則需要能存儲150萬點的RAM(3×500×1000)。而實時序列發(fā)生器可以不間斷地自動重復每段波形,，所以帶RTS的AWG只要存儲一個波形周期就可以了,，用RTS儲存上述序列只需要存儲3,000點的RAM。由于AWG存儲波形的容量有限,，因此實時序列功能就顯得很重要,。在有些應用中，以4.0GS/s(250皮秒間隔)模擬10毫秒寫入需要4,000萬點波形存儲量,。實際的一個序列可能含有幾百個波形,，波形中還帶有由邏輯和軟件狀態(tài)決定的條件跳躍和分支，符合條件的還要調用下一個序列,。

        AWG為驅動器開發(fā)人員提供了多種方法生成模擬波形，包括規(guī)定波形和最壞情形波形,。第一個方法是用內建的圖形編輯器提供的組建和波形操作內部工作環(huán)境(如圖3和圖4),；第二種方法通過公式編輯器創(chuàng)建信號，可提供更復雜的波形,。公式編輯器將復雜數(shù)學函數(shù)匯編到模擬和數(shù)字等式中,，圖5是產生分散頻譜時鐘的部分公式內容。還有一種很流行的方法是利用數(shù)字存儲示波器的記錄能力將波形記錄下來，然后轉到AWG內存中,，通常這種轉移通過GPIB或LAN等外部控制方式來實現(xiàn),，也可以用軟盤。當波形轉入AWG存儲器以后,，就好像是用圖形編輯器建立的一樣,，可對它進行編輯和回放。另外也可以從模擬程序如 MATLAB或MathCAD中下載 ASCII數(shù)據(jù),。