4. 码型发生器基础配置
误码仪（BERT）的码型发生器（Pattern Generator）决定了被测链路“看到”的是什么数据流。同一块芯片、同一条通道，喂入不同码型，测出的误码率可能相差几个数量级。原因在于：码型决定了信号在时域上的跳变密度、游程长度、直流平衡性，也决定了接收端CDR能否持续提取时钟、均衡器能否收敛、AC耦合电容是否发生基线漂移。因此，码型配置不是“随便选一个PRBS”就完事，而是要把码型当作一种可控的链路压力源来使用。
一、PRBS：最常用的伪随机码型
PRBS（Pseudo-Random Binary Sequence，伪随机二进制序列）由线性反馈移位寄存器（LFSR）生成，具有近似随机的统计特性，又完全可复现。Keysight BERT通常提供PRBS7、PRBS9、PRBS10、PRBS11、PRBS13、PRBS15、PRBS20、PRBS23、PRBS31等阶数。阶数n对应码型长度2ⁿ−1比特，例如PRBS7为127比特，PRBS15为32767比特，PRBS31约21.5亿比特。
阶数越高，最长连续“0”或“1”的游程越长。PRBS7最长游程为7，PRBS15最长游程为15，PRBS31最长游程为31。长游程对AC耦合链路是严峻考验：连续相同电平会让耦合电容两端电压持续偏移，后续跳变到来时产生明显的基线漂移和占空比失真。因此，PRBS7常用于快速功能验证，PRBS15/PRBS31用于压力测试，而PRBS31更接近真实业务流量的统计特性。
配置时需注意：码型长度必须与接收端CDR的锁定范围、均衡器自适应时间匹配。若PRBS31过长而测试时间不足，可能尚未遍历所有码型组合，误码统计置信度不够。一般建议至少采集100倍码型长度以上的比特数，或直接以目标BER反推所需比特数。
二、用户自定义码型：针对特定压力场景
当标准PRBS无法覆盖某些极端场景时，需要使用用户自定义码型（User Pattern）。Keysight BERT通常支持通过图形界面或文件导入方式定义码型，常见格式包括每行一个比特的文本、或按字节打包的二进制文件。自定义码型可精确构造以下压力场景：
- 最坏游程组合：例如连续40个“0”后接单个“1”，再连续40个“1”，用于测试CDR在长游程后的相位恢复能力。
- 周期性低频分量：构造K28.5等控制字符重复序列，模拟协议层空闲码流，观察AC耦合后的基线漂移。
- 特定协议帧结构：如PCIe SKP有序集、以太网IDLE码流，验证链路在真实协议流量下的误码表现。
- 抖动敏感码型：交替出现“1100”和“0011”，制造密集跳变，考验均衡器高频补偿能力。
自定义码型的一个关键参数是码型长度。长度太短会形成周期性频谱，可能掩盖某些频点的损耗；长度太长则测试时间成倍增加。实践中常以“覆盖一个完整协议帧或一个完整时钟周期”为参考。例如，若链路工作于10.3125 Gbps且需模拟一个64字节帧，则码型长度至少为64×8=512比特，再考虑帧间隔和有序集，通常取1024或2048比特。
三、输出幅度与偏置：把信号推到链路极限
码型发生器的输出幅度（Amplitude）和偏置（Offset）决定了信号进入被测链路的电平范围。Keysight BERT通常以差分输出形式提供，幅度指差分峰峰值Vpp，偏置指共模电压或单端直流偏置。
配置时需注意以下几点：
- 幅度与链路损耗匹配：若链路插入损耗为20 dB，发送幅度需足够大，使接收端仍能满足灵敏度要求。但幅度过大可能使接收端前端饱和，反而恶化误码。
- 偏置与接收端共模范围匹配：AC耦合链路中，偏置由接收端内部偏置网络决定，发送端偏置影响不大；DC耦合链路中，偏置必须落在接收端共模输入范围内。
- 幅度与偏置的交互：改变偏置会压缩输出级的线性范围，导致眼图不对称。建议先设偏置为接收端共模中心值，再调整幅度。
一个实用的配置顺序是：先设偏置到链路要求的共模电压，再设幅度到标称值，然后逐步加大幅度直到接收端误码率不再改善，此时即为最佳工作点。若继续加大幅度误码反而上升，说明接收端已饱和或链路存在反射。
四、不同码型对链路压力测试的覆盖意义
码型选择本质上是选择“压力维度”。下表总结了常见码型及其主要压力方向：
| 码型 | 码型长度 | 最长游程 | 主要压力方向 |
|---|---|---|---|
| PRBS7 | 127 | 7 | 快速功能验证、CDR锁定 |
| PRBS9 | 511 | 9 | 短链路、低损耗通道 |
| PRBS15 | 32767 | 15 | AC耦合基线漂移、均衡器收敛 |
| PRBS23 | 8388607 | 23 | 长游程、低频分量、CDR相位跟踪 |
| PRBS31 | 2147483647 | 31 | 接近真实流量、综合压力 |
| 自定义长游程 | 可设 | 可设 | 极端游程、协议特定场景 |
从覆盖角度看，PRBS7和PRBS9跳变密集，高频分量丰富，适合测试均衡器的高频补偿和CDR的快速锁定；PRBS15和PRBS23开始引入长游程，考验AC耦合和低频响应；PRBS31则同时覆盖高频和低频，最接近真实链路压力。但PRBS31的测试时间最长，若目标BER为1E-12，至少需要采集约1E13比特，在10 Gbps下约需1000秒，实际测试中需权衡时间与置信度。
实际配置时，建议遵循“先偏置、后幅度、再码型”的顺序。偏置决定了信号的工作点，幅度决定了信噪比，码型决定了压力类型。三者相互耦合：幅度过大可能使接收端饱和，偏置偏离共模中心会压缩线性范围，码型过长则测试时间不可接受。只有把这三者放在一起考虑，才能让码型发生器真正成为链路压力测试的有效工具，而不是一个“随便设设”的信号源。