和其他测试硬件的需求
成功实现信号布线的关键是要确保足够的带宽。我们所选择的或布线方案应该尽可能地减少DUT的带宽损失，{zh0}等于具有较高频率的源和测量设备的带宽。尽管如此，我们还是希望有更高的带宽，以确保系统在任何测试情况下都不会出现带宽限制问题。表2列举了微波系统的一些主要特性。图2和图3给出了典型微波系统的性能。
表2. SONET设备测试中典型的系统特征和指标
除了选择合适的频率，介入损耗和VSWR的大小对SONET测试也是非常关键的。大于1或2dB的介入损耗会衰减信号的峰值电平，增大上升和下降时间。糟糕的VSWR值则表明出现了阻抗失配，造成了内部反射，这些反射引起的杂散信号将会导致符号间干扰（ISI）。
因 此，良好的连接器匹配和正确的端接是非常重要的测试要求。这些参数应该从矢量网络分析仪（VNA）中提取。衡量系统带宽性能的一种好方法是采集超出已知工 作频率的VNA数据。即使扩展的带宽可能超出了系统或测试组件规定的工作范围，这也使我们能够更清楚地掌握在谐波共振频率下可能会出现的情况。
测试系统中连接器和直通通路的数量也会由于阻抗失配和介入损耗而对信号造成不利的影响。因此，尽可能地减少直通通路中诸如连接器之类的元件数量，对于提高测试精度是有好处的。基于同样的原因，我们还应该确保直通通路越短越好。
较 长的布线会因为增加了与线缆相关的电阻和电容而增大上升沿和相位延迟。边沿延迟会影响上升时间和眼图波罩，进而出现诸如相位延迟之类的错误，它是衡量特定 频率下通过某个器件的渡越时间的标志。相位延迟失真会产生正向和反向过冲以及脉冲振铃，引起抖动和ISI。对于差分信号系统，或者在对相位匹配要求很高的 系统中，{zh0}采用长度相等、相位匹配的线路。在相位匹配非常关键的场合必须搞清楚所需的频率，并在布线过程中确保满足这一要求。
图2. 微波系统的典型介入损耗图。路径1包含一个SPDT和SP6T机电式和互连线缆。
图3. 微波系统的典型VSWR曲线图。路径1包含一个SPDT和SP6T机电式和互连线缆。
数字脉冲的带宽需求
真实设备中的高速数字信号将表现出特征，这就要求在测试系统中在这些信号通路上应该采用或微波元件。光学和数字工程师在设计与测试过程中可能不习惯考虑方面的问题，但是他们必须了解有关的理论。同样，设计与测试工程师也必须熟悉经过调制的高速数字信号与光学信号的测试方法。
所需的带宽高于基脉冲频率
数字调制载波是脉冲信号，其脉冲形状可能表现为一系列方波。方波是周期性信号，可以由正弦信号叠加而成。
图4. 由正弦谐波叠加而成的方波
在波形函数中引入高次谐波会使基正弦波的跳变更加陡峭，最终得到了原始方波。图4表明，引入高次谐波提高了原始脉冲方波的分辨率。这就要求我们在测试过程中要采用高带宽测试设备和相关硬件。
在信号到光信号的转换过程中（反之亦然）保持信号调制的完整性对于确保正确的比特流是至关重要的，出错就会引起数据丢失。同样，硬件和测量设备（例如矩阵）必须具有足够的带宽以便解析原始信号。在解析速率高达40Gbps（OC-768级）的比特流和数据时确保不出错对于正确测试和分析高速元件和系统是很重要的。
尽管当前的测试设备对于脉冲基频的支持已经足够了，但是除非高次谐波能够通过系统，否则我们无法看见完整的信号波形（如图4所示）。
判断解析某个信号所需的带宽大小有一种近似的处理方法，就是对该数字脉冲信号进行傅立叶变换，为了便于分析我们可以将该信号近似看成是周期性的方波信号。周期性脉冲的傅立叶系数计算如下：
其中A是脉冲幅值，d是脉冲宽度，T是脉冲周期，ω0是基频的弧度值。
图 5说明了在ω0等于5GHz/2π（类似于数据速率为9.95328Gbps的OC-192级别）脉宽为T/2的一个周期性脉冲中起主导作用的频率分量。 要想只通过基波和三次谐波，测试系统的带宽至少要达到15GHz。如果在该测试中三次谐波对于充分解析信号仍然不够，换句话说，需要五次甚至更高次的谐 波，那么必须采用更高的带宽。
通过分析高速数字信号的眼图可以更好的说明这些需求。在示波器输出界面上看到的眼图是比特流中1和0重叠形成的信号 形状。通过眼图可以很方便地分析上升时间、过冲、抖动和误码率等参数。在分析这些参数时最重要的眼图特性是眼图波罩（eye mask），也称为判别区（如图5所示）。对于信号接收方而言，通过这个区域可以判断是否接收到了信号“0”或者“1”。判断结果出错则意味着出现了误 码。还有一个我们感兴趣的水平参数称为眼宽，该波形的眼宽大约是324ps。眼图的垂直参数是眼高，该波形的眼高大约是411mV。眼图波罩一般是指脉冲 上升时间10～90%或者20～80%之间的区域。
图5. 一个周期性脉冲单边频谱（n为正数）的幅度。
图6. 通过一个DCS设备和微波系统的OC-48级信号的眼图判别区。
图7. OC-192级眼图表明由于测试系统的带宽限制而导致的趋圆效应（rounding effects）。
图6是一个OC-48级信号的眼图。该信号通过了一个同轴微波。我们能够清楚地看到一个相对“较方”的波形，它与原始脉冲波形是相似的。相比之下，图7是OC-192级10Gbps速率下同一个信号的眼图，由于通过系统的谐波频率减少了，该眼图已经不像原始方波的形状了。
现 在判别区的界限变窄了，由于信号容差能力的降低，使得测试对抖动更加敏感。眼宽已经减为70ps左右（归因于变快和变短的脉宽），眼高降低为320mV左 右。如果零交叉与原始数据流同相位（也就是说，相当于脉宽和区分1和0的峰-峰点），那么应该将其解释为一个校正位。因此，当同一台测试设备转换到较高数 据速率的时候，我们必须调整眼图判别区。
40Gbps及以上带宽——挑战与当前的解决之道
人 们正在进行OC-768级系统的现场试验，现有的码型发生器和分析仪的带宽将要超过40Gbps。40Gbps信号的谐波将会超过100GHz，然而当前 的SONET测试设备{zg}只能达到50GHz左右。传统的测试设备在不久的将来也不可能到达这么高的频率。明白这一点之后，我们必须围绕这一限制来开发测 试例程。由于信号对测试设备的灵敏度以及设备解析信号参数的能力有限，我们可能需要放松或者修改某些测量标准。另外，可能还要将信号的传输通路从同轴电缆 改成波导管，以及对测试环境进行其他一些改动。
下面的测量清单总结了我们在选择或指定信号分析所需的测试系统或设备时必要的步骤：
- 了解测试需求以及将要实现的目标；
- 选择指标和功能都能满足要求的源和测量设备以及系统；
- 将DUT放在适当的位置，从端到端测量或计算出整个测试系统的带宽性能，包括：
a介入损耗 b阻抗匹配 c相位和群延迟
- 选择合适的线缆和元件，将各个设备连接起来。注意相位匹配和线路长度以及它们对目标测试的影响；
- 在测试配置中，注意信号通路中的通道个数。单个上的切换数越多，性能越差。因此要在通道密度和性能之间进行必要的权衡。
遵守这些指导原则，我们就能够比较容易地利用当前的宽带技术在数字、和光学设计，包括测试系统之间架起互通的桥梁。另外，在各个工程学科之间构建一种紧密的、灵活的工作关系更有助于解决这一问题。领域的设计者必须要掌握数字信号、脉冲，直至傅立叶分析一级的有关知识。掌握光电信号的特性对于产品设计者是非常重要的，他们必须能够利用现有的硬件构建出测试系统并进行xx的测试。数字和光学领域的工程师应该掌握一些基本的参数，并将其应用于信号分析过程中。同样，我们应该对测试环境进行评估，以确定它们是否能够xx满足测试的需求。根据我们所关心的信号，测试硬件的性能有可能会发挥到{jz}，从而提出对新测试产品的需求。
