面向 800G/1.6T 的 112G/224G 接收机噪声容限测试方案

在接收机物理层验证中，数据眼图本身并不能回答"链路在受扰时还能否工作"。测试必须把两条压力主线拆开并最终组合：

• 一条是 JTOL（抖动容限），验证接收机对正弦抖动 SJ、随机抖动 RJ、周期性抖动 PJ、BUJ 抖动及扩频时钟 SSC 等时序扰动的跟踪能力；

• 另一条是 ITOL（Interference Tolerance，干扰或噪声容限），验证接收机在输入叠加宽带噪声、串扰等幅度扰动后，SNR、BER 和 CDR 锁定状态如何变化。

随着波特率上升，噪声对于 RX 接收机的 BER 性能也会产生不可忽视的影响。标准要求高速误码仪能够注入宽带噪声在接收端附近的测试参考位置，通过测试通道到接收机响应计算接收端压力。

通过注入不同幅度的宽带噪声，工程师不仅可以知道 DUT 是否简单地 PASS 或 FAIL，而是能够真正按照协议的要求摸底，知道具体 DUT 的余量和容限——例如 DUT 输入端"最终叠加了多少差分交流 RMS 噪声"，以及这个噪声从何时开始造成 SNR 下降、零星误码、连续误码或 CDR 失锁。

传统的方案常把 PPG、外部 AWGN 宽带白噪声源、功分器、耦合器、衰减器拼接起来，来产生最终可校准的噪声输出。但这种方式存在多个潜在的问题和限制——下面三个绕不开：

❌输出的噪声频带很难匹配不同速率下的奈奎斯特频率要求。例如在 800G，单波 106.25 Gbps（53.125 GBAUD）速率下，奈奎斯特频率是 26.5625 GHz；但是宽带噪声源一般提供 20 GHz 或者 30 GHz 带宽，很难匹配。

❌ 不仅价格昂贵，整个硬件环境需要一个单独的白噪声源。由于连接复杂，高速信号进入宽带噪声源后耦合在输出，会导致插损过大以及不必要的反射。并且宽带噪声源在频域分布的状况虽然满足标准，但是和实际产品应用过程中的串扰噪声的分布有差异。

❌宽带白噪声源的频率范围调整不灵活，无法灵活适配不同速率下的噪声产生。客户往往需要在不同速率之间切换，而宽带噪声源输出的频率在绝大多数场景是固定的；如果配置不同的滤波器会导致成本增加和设置复杂。

SL3000A-PRO 224G 由主机 + 一个或两个 Remote Head组成，非常灵活和方便地连接 DUT 的电路板或者夹具。每个 Remote Head 提供四通道 PPG 与 ED，双 Remote Head 可组成八通道的同时收发或误码测试。

针对噪声测试，可以通过配置噪声选件，把一个 Remote Head 的通道定义为 PPG victim 信号输出高质量的码型，以及可选的高级抖动注入；另一个 Remote Head 作为噪声模块来作为 aggressor 产生噪声输出；再通过高带宽的 Pick-off Tee 合路，形成客户测试端真正看到的信号和噪声的叠加。

其中：Remote Head A 输出 victim 数据，例如 PRBS31Q、长零长一时钟码型或客户指定的测试码型，并可叠加需要的抖动；噪声注入模块 Remote Head B 输出 aggressor。A、B 两路分别进入 Pick-off Tee 的主通道与耦合通道，合路输出送入示波器、DUT 或 ED。用户界面的目标量定义在 Pick-off Tee 输出端。

典型场景与电气参数

在一个典型场景中，Remote Head A 产生约 800 mVdiff pp 的 victim 数据，Remote Head B 产生较小幅度的 PRBS31Q aggressor。Pick-off Tee 主通路的典型插入损耗约 4.5 dB，耦合通路的典型耦合损耗约 12 dB。

例如 100 mVrms 源端噪声经过 12 dB 电压衰减后约为 25.1 mVrms，经过 13.5 dB 后约为 21.1 mVrms；加入线缆、连接器、终端和频响后，最终值由 Pick-off Tee 输出端实测确定。

极性、码型与统计量

在差分测试中还要固定极性和测量定义。示波器的两个通道必须以同一参考地、同一带宽和同一探头校准方式计算差分；ED 环回则应明确是差分输入还是经过接收端均衡后的内部观测量。长零长一码型不是为了替代正式码型，而是为了在数据翻转较少的窗口中隔离垂直噪声，使直方图统计不被数据本身的幅度分布掩盖，并且建立累计足够长的时间得到一致稳定的结果。

本文统一采用差分交流 RMS 作为噪声幅度，即在受扰数据的长零或长一窗口中，对交流分量求标准差 σtee。为便于示波器上直接判读，使用 Qpp = Vpp / σtee 作为统计质量指标，工程目标为 Qpp ≥ 9，实测常见为 9–10。

幅度目标与噪声产生方式

噪声幅度目标为 Pick-off Tee 最终输出端 0–10 mVrms。在典型的串扰噪声环境下，一般 rms 有效值的噪声幅度在 1 mV–4 mV 左右，所以 10 mV 的 rms 噪声注入能力可以轻松满足最严苛的噪声注入要求。

PRBS31Q + 10-tap FFE 的优势是无需额外高速 AWGN 发生器即可复用现有 PPG 的码型、幅度和均衡资源；优点是它是工程等效宽带串扰源，更加接近实际的串扰环境。下图演示的是经过Pick-off Tee耦合后最终输出的噪声幅度。

左图为Remote head A 和噪声模块Remote head B 都关闭的结果，

右图为噪声模块打开设置为6mV rms时的结果。

PPG 噪声输出示波器测试结果

① 环境连接：主机、Remote Head、Pick-off Tee、线缆、采样示波器完成连接，所有未使用高速端口以 50 Ω 端接；高压输出接入采样示波器时使用适当外部衰减器。

② 确定主通路：Remote Head A 输出目标速率和 victim 码型，先关闭 B 路噪声，测量 Pick-off Tee 主通路输出幅度、眼图和基线 SNR。主通路的 4.5 dB 左右插入损耗只用于预算，不能替代该套线缆与连接器的实际测量。调优 PPG 的输出幅度和均衡，观测示波器上在没有噪声注入场景下的眼图，作为基线设置。

③ 测量本底：在噪声模块 Remote Head B 关闭、PPG 输出长零长一码型，并且关闭 gray code 时，在 Pick-off Tee 输出端锁定长零窗口，统计差分交流 RMS、峰峰值和直方图。例如在已有测量显示示波器本底约 1.5 mVrms，这个数字应作为本底记录单独保存；若需要扣除本底，应在报告中明确扣除算法和不确定度，不把扣本底后的数值混称为"注入噪声"。

④ 配置噪声源：在噪声注入模块 Remote Head B 选择噪声幅度。计算统计量：在同一长零窗口和同一捕获长度下，累计足够多样本数，计算 std 和 Vpp 以及直方图拟合结果。目标点同时满足 0–10 mVrms 的幅度范围和 Qpp ≥ 9；若 Qpp 降低，应优先检查捕获长度、示波器带宽、量化噪声、触发抖动和 FFE 组合，而不是盲目提高源端幅度。

长零长一窗口的示波器波形示例：

观察注入噪声前和注入噪声后的直方图统计

宽带噪声对眼图输出的影响，左图：不加噪声的眼图；

右图：当宽带噪声叠加后的结果

噪声注入对 PPG 到 ED 环回测试的影响

环回数据的示例趋势：噪声增大时 SNR 下降、BER 恶化；

横轴应以 Pick-off Tee 输出端 噪声幅度mV rms值

相比完全依赖外部噪声源仪器设备的搭建方式，用户可以在同一硬件平台上完成抖动、噪声、SNR、BER 和 CDR lock 的关联测试。

抖动注入与噪声联合注入压力测试

抖动注入作为 JTOL 的配套能力，重点不是再建立一套复杂外部链路，而是利用 PPG 已有的高级抖动能力。典型步骤是先关闭噪声并测量干净眼图与基线 BER，单独分别校准 SJ、RJ、PJ、BUJ 幅度，确认单项结果与预期一致。

如果需要整合抖动和噪声注入，测试时应遵循"先噪声、后抖动、再组合"的顺序：先用 A/B 和 Pick-off Tee 确认幅度参考面，再在 A 路加载抖动，最后以相同的码型、采样窗口和 ED 判决参数扫描。这样可以区分是幅度噪声导致的眼高下降，还是时序抖动导致的眼宽收缩，避免把两类压力简单归因于一个 BER 数字。

SL3000A-PRO 224G 面向高速 SerDes、交换芯片、光模块、连接器、背板和线缆的研发验证与生产导入。PPG输出提供超高信号完整性测试、50-56Gbps, 100–116Gbps 与 200–232Gbps  PAM4 等主流速率范围、PPG 高级抖动注入和高压差分输出、十 tap FFE、接收端ED 内置 CDR 时钟恢复、自动均衡和误码分析。

• 纯净的输出信号质量：纯净的眼图和超低的抖动，灵活的发送均衡设置。

• 高级正弦抖动 SJ 注入：10 kHz 到 10 MHz 频率下，可注入超大幅度低频正弦抖动，精准探测 CDR 追踪与容限边界。

• 高频周期抖动 PJ 注入：支持 10 MHz–120 MHz 的高级 PJ 周期抖动注入。

• 随机抖动 RJ 注入：实测模拟 PLL VCO 的随机抖动，半导体热噪声。

• 串扰抖动 BUJ 注入：有界不相关抖动，完美再现高密度布线中的相邻通道串扰（Crosstalk）。

• 高频串扰噪声注入：支持注入宽带噪声，配合抖动注入全方位创建压力眼，摸底 DUT 被测件余量。

• 高压输出：支持 2.5 V 以上的高压差分输出，直接驱动硅光器件。

• 速率范围：支持 200 Gbps–234 Gbps、100 Gbps–116 Gbps、50 Gbps–56 Gbps PAM4 主流速率。

• 接收端 ED支持高级自动均衡功能，内置了 CDR 时钟恢复功能。

• 支持虚拟 FEC 的高级直方图以及物理层突发误码分析等功能。

本文重点增加的基于 SL3000A-PRO 224G 误码仪的极具性价比的噪声注入方案，使平台可以覆盖以下典型场景：

• 802.3ck 53.125 GBd 接收机 ITOL / JTOL；

• 面向 P802.3dj 106.25 GBd 的 200G / lane 与 800G、1.6T 互连摸底测试和一致性测试；

• OIF CEI-224G 电气链路的串扰敏感度评估；

• 光模块 Driver、TIA、CDR、Retimer 和 SerDes 芯片的环回 BER 压力测试和调试。