1. การประชุมวิชาการทางวิศวกรรมไฟฟา ครั้งที่33 (EECON-33) 1-3ธันวาคม 2553 จังหวัดเชียงใหมจัดโดย สจล. มช. มทม.
PH010
Inter Symbol Interference Jitter
XFP
Design and Analysis of an Inter Symbol Interference Jitter Addition Circuit
for Testing Optical Transceiver in XFP Package
โอฬาร บําเพ็ญเชาวน์, สุวิทย์นาคพีระยุทธ และ ดวงฤดี วรสุชีพ
ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ถนนพญาไท เขตปทุมวัน กรุงเทพ 10330
โทร. 0-2218-6915 E-mail: imax007@hotmail.com, nsuvit@chula.ac.th, Duangrudee.W@Chula.ac.th
บทความนี้กล่าวถึงรายละเอียดการออกแบบและวิเคราะห์
วงจรเพิ่ม Inter Symbol Interference (ISI) Jitter สําหรับทดสอบความทน
ต่อการส่ายจังหวะ (Jitter Tolerance) ของตัวรับส่งสัญญาณทางแสง
แพ็คเกจ XFP ความเร็ว 10 Gb/s การออกแบบเลือกใช้สายส่งสัญญาณ
ความถี่สูงแบบไมโครสตริปบนวัสดุไดอิเล็กตริกชนิด FR4 โดยสร้าง
วงจรทดสอบสั้นๆสําหรับวัดหาค่าพารามิเตอร์ต่างๆของสายส่งสัญญาณ
และนําค่ามาจําลองผลด้วยโปรแกรม เพื่อคาดคะเนปริมาณ ISI Jitter ที่
เพิ่มขึ้นจากสายส่งความยาวต่างกัน การเปรียบเทียบผลจําลองและผลวัด
จริงตามมาตรฐานการทดสอบแพ็คเกจ XFP พบว่า ค่า ISI Jitter ที่วัดได้
จากวงจรมีค่ามากกว่าผลการจําลอง เพราะในการจําลองไม่รวมหัวต่อ
SMA ในท้ายที่สุดวงจรเพิ่ม ISI Jitter ที่สามารถนําไปใช้ทดสอบ Jitter
Tolerance ของตัวรับส่งสัญญาณทางแสงแพ็คเกจ XFP ได้ต่อไป
คําสําคัญ : การส่ายจังหวะของสัญญาณ, การแทรกสอดระหว่าง
สัญลักษณ์, เส้นสัญญาณไมโครสตริป, การสูญเสียกําลัง
Abstract
This article presents how to design and analyze Inter Symbol
Interference (ISI) Jitter addition circuit for Jitter Tolerance testing of 10
Gb/s optical transceiver in XFP package. The parameters of microstrip
line on FR4 dielectric are found by measuring test circuits with short
length. These parameters are applied in the simulation program to
estimate additional ISI jitter from microstrip lines at various lengths.
The comparison between simulation and measurement according to
XFP test standard shows that the measured results of our designed
circuits have more ISI jitter than the simulation results, due to the
excluded SMA connectors from the simulation set-up. Finally, these
designed circuits can be used for the Jitter Tolerance testing of optical
transceiver in XFP package later.
Keywords: Jitter, Inter Symbol Interference, Microstrip Line, Loss
1.
ปัจจุบันการสื่อสารผ่านระบบโครงข่ายเส้นใยนําแสงได้
พัฒนาอัตราความเร็วข้อมูล 10 Gb/s ขึ้นไป โดยมีอัตราบิตผิดพลาดน้อย
กว่าหนึ่งในล้านๆ บิต หรือ 10-12
พร้อมกับลดขนาดแพ็คเกจเช่น
XENPAK, XFP และ SFP เป็นต้น ผู้ออกแบบวงจรต้องคํานึงถึงคุณภาพ
ของสัญญาณข้อมูลในเชิงไฟฟ้ามากขึ้นกว่าเดิม บทความนี้เป็นส่วนหนึ่ง
ของงานวิจัยการออกแบบและพัฒนาบอร์ดรับส่งสัญญาณทางแสง
(Optical Transceiver) อัตราข้อมูล 10 Gb/s ตามมาตรฐาน XFP สิ่งที่ต้อง
ทดสอบคือ ความทนต่อการส่ายจังหวะของสัญญาณ (Jitter Tolerance)
ของวงจรกู้คืนสัญญาณที่ภาคส่งของ XFP และ การสร้างการส่ายจังหวะ
ของสัญญาณ (Jitter Generation) จากภาครับของ XFP หลังผ่านวงจรกู้คืน
สัญญาณ บทความนี้เน้นการออกแบบและวัด Inter Symbol Interference
(ISI) ให้มีค่า ≥ 0.2 Unit Interval (UI) เสมือนการจําลองให้สัญญาณทาง
ไฟฟ้ าเคลื่อนที่ผ่าน Backplane ก่อนเข้าสู่วงจรกู้คืนซึ่งเป็นหนึ่งในการ
ทดสอบ Jitter Tolerance เพื่อให้ผลรวมของ Jitter ≤ 0.61 UI [1]
Jitter เป็นปัญหาที่มีผลกระทบรุนแรงต่อการทํางานและ
ประสิทธิภาพของวงจรกู้คืนสัญญาณ เพื่อที่จะเข้าใจปัญหา Jitter ใน
เบื้องต้นจําเป็นต้องวิเคราะห์และจําแนกประเภทของ Jitter [2-4] เพื่อให้
สามารถปรับปรุงคุณภาพของสัญญาณได้อย่างถูกต้อง ตัวอย่างบทความ
การหาสมการและโมเดลสําหรับ Data Dependent Jitter [5] เพื่อทํานาย
Jitter ที่เกิดขึ้น ซึ่งมีการคํานวณที่ซับซ้อนกว่าวิธีที่จะนําเสนอในบทความ
นี้ สําหรับบทความนี้ในหัวข้อที่ 2 นําเสนอความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับ Jitter
พร้อมกับแสดงผลกระทบของสัญญาณเนื่องจาก ISI หัวข้อที่ 3 อธิบายถึง
การออกแบบเส้นสัญญาณความถี่สูง หัวข้อที่ 4 อธิบายการทดสอบวงจร
เพิ่ม ISI Jitter ด้วยโปรแกรม Advance Design System (ADS) 2008 และ
นําเสนอขั้นตอนในการทดสอบวงจรเพิ่ม ISI หัวข้อที่ 5 วิเคราะห์ผลการ
จําลองและการวัดผลจริงของวงจรเพิ่ม ISI Jitter ตามมาตรฐาน XFP และ
ท้ายที่สุดหัวข้อที่ 6 สรุปผลการทดลอง
33 (EECON-33) 1-3 2553 . . .
The 33rd
Electrical Engineering Conference, 1-3 December 2010,Organized by KMITL, CMU, MUT
33 (EECON-33) 1-3 2553 . . .
The 33rd Electrical Engineering Conference, 1-3 December 2010, Organized by KMITL, CMU, MUT
1473