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1、眼图常用知识介绍 关于眼图及其测量大家已经做了较多的讨论最经典的文章是传输指标测试大全中有关 眼图部分其侧重于眼图的定义和测量光眼图分析张轩/22336著其侧重点在于眼图产生 的机理以及色散对长距离传输后的眼图的影响 我们本次讨论的侧重点是如何来从眼图的中看出一些量化的数据如 信号的上升下降时 间交叉点位置消光比Q因子信噪比抖动等以及如何从各个方面来衡量一个眼图的优 劣最后简单介绍一下CSA8000及其使用注意事项 现在我们公司常用的测量眼图的仪器为CSA8000我们主要以CSA8000来讨论 1眼图与常用指标介绍 下图为一个10G光信号的眼图左边是眼图的形状以及10G眼图的模板右边一栏为这个
2、光信 号的一些测量值从上而下分别为消光比ExdB交叉点比例CrsQ因子QF平均光 功率AOP上升时间Rise下降时间Fall峰峰值抖动PFJi均方根值抖动 RMSJ 消光比定义为眼图中1电平比0电平的值在建议中根据不同的速率传输距离又不 同的要求对于我们直接外购的光模块要根据ITU-TG.957G.691的建议以及厂家的器件资 料的测试衡量器件是否符合要求对于我们自己开发的光模块除了满足建议要求之外不同的 激光器的类型有不同的要求一般的对于FP/DFB直调激光器要求消光比不小于8.2dBEML电吸 收激光器消光比不小于10dBITU-T中对于消光比没有规定一个最大值但是这并不意味着消光比 可以
3、无限大消光比太高了将导致激光器的啁啾系数太大导致通道代价超标不利于长距传 输一般建议实际消光比实际光接口类型与速率传输距离有关的最低要求消光比大 0.51.5dB这不是一个绝对的数值之所以给出这么一个数值是害怕消光比太高了传输以后信 号劣化太厉害导致误码产生或通道代价超标如果一个光模块传输传输其标称距离以后没有产 生误码并且通道代价满足指标要求只要消光比大于ITU-T建议的最低值多大都可以 交叉点比例反映信号的占空比大小由于传输过程中光信号的脉冲宽度将会展宽导致接 收侧的交叉点相对于发送侧上移为了有利于长距离传输保证接收侧的交叉点比例在大约50左 右使得接收侧的灵敏度最佳我们一般建议在发送侧把
4、交叉点的位置稍微下移一些一般发送侧 交叉点比例建议控制在4045 Q因子综合反映眼图的质量问题Q因子越高越好表明眼图的质量越好Q因子一般受噪 声光功率电信号是否从始端到终端阻抗匹配等因素影响一般来说眼图中1电平的这条 线越细越平滑Q 因子越高在不加光衰减的情况下发送侧光眼图的Q因子不应该小于12越 高越好接收测的Q因子不应该小于6越高越好 CSA8000可以近似测量平均光功率如果需要准确地测量光功率建议最好使用光功率计 信号的上升时间下降时间反映了信号的上升下降的快慢一般指整个信号幅度的20 80的变化的时间一般要求其上升下降时间不能大于信号的周期的40如9.95G信号要求其 上升下降时间不大
5、于40ps 峰峰值抖动和均方根值抖动可以定性反映信号的抖动大小做为比较参考这两个测量 值是越小越好定量地测量输出抖动还是要专门的测试抖动的仪表如Agilint 的37718 ACTERNA 的ANT20-SE在测量抖动的时候仪表一般需要预热30分钟以上才能保证测量值相 对准确 信噪比同样可以定性反映信号的质量好坏做为一个比较参考这个测量值是越大越好一 般在发送侧的测量值都大于30dB定量地测量需要使用光谱分析仪 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第2页共13页 2典型的眼图介绍 接下来我们来看一些典型的较好的眼图和一些有问题的眼图并分析这些眼图的问题在哪 里 以下
6、的为一个较好的622M的眼图我们可以看出眼图比较对称眼线很细消光比适中 Q因子很高达到24 以下为不加STM-4滤波器的622M的眼图可以看出眼图的眼线较细特别是上升下降沿 1电平有点波纹这是因为不加低通滤波器以后信号的高频谐波没有被虑掉各谐波分量叠 加起来成为有波纹的方波我们看到即使1电平不平坦其Q因子仍然达到21.7 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第3页共13页 以下为一个较好的2.5G的眼图比较对称眼线比较细01电平都比较平滑消 光比适中Q因子较高 以下为较好的10G的眼图眼图对称眼图比较细特别是01电平上升下降沿 稍粗一点可见信号的抖动较大消光比适中Q
7、因子较高交叉点稍高实际调试中可以将交 叉点调低一点点 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第4页共13页 总的来说速率越高眼图质量将越差这主要由两个方面引起第一是抖动速率越高 抖动越难控制第二是噪声由于测试过程一般都要加相应的低通滤波器10G信号的低通滤波器 的带宽大约为8GHz622M信号的低通滤波器的带宽大约为500MHz从500MHz8GHz这个频率 范围的噪声被622M信号的滤波器滤掉了却没有被10G信号的滤波器滤掉所以从眼图看了 10G信号的噪声更大一下 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第5页共13页 3有问题的眼图分析 以
8、下为一个有问题的622M眼图这个眼图问题比较多我们来一一分析 首先眼图有非常明显的两个上升下降沿俗称双眼皮0电平1电平不平 坦信号有过冲下冲消光比偏低只有4.1dB产生这些现象的原因怀疑是信号的阻抗不匹配 导致信号的过冲下冲和多径这个眼图还说明了另一个问题眼图要能够套住模板只是眼图的最 基本的要求而不是唯一的要求我们看一下这个眼图的边的离模板还是有一定的余量的 我们再来看看以下622M眼图其问题在于噪声非常大估计是信号的滤波没有处理好 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第6页共13页 以下为2.5G眼图总的质量还不错存在的问题是眼图有点歪不对称这个跟激光器的调 制
9、特性有一定的关系 以下2.5G眼图存在的问题是抖动较大注意与上一个眼图比较其上升下降沿都较粗 特别注意比较其峰峰值抖动均方根抖动下图都比上图的大 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第7页共13页 以下2.5G的眼图就比较糟糕眼图扭来扭去的上升下降都很缓信号质量不好Q因子只 有6.4消光比也很低只有6.6dB其原因可能是驱动器激光器本身问题或者阻抗非常不匹 配 以下一个为2.5G眼图可以明显看出眼图的上升沿有振铃可能两个原因引起的第一是信 号线上面阻抗不匹配第二是直调激光器的张驰振荡引起的振铃 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第8页共
10、13页 以下为10G眼图眼图存在两个问题第一消光比太低只有10dB眼图1电平很粗不 平坦可能 的原因是信号不匹配引起的 以下10G眼图没有其测量数据但是从眼图的上升下降沿比较粗可以看出来其信号的抖动 比较大 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第9页共13页 以下为10G眼图这个眼图的问题是噪声比较大这从那里看出来呢请注意眼图的上升 下降1电平都比较粗整个眼图散点比较多很不干净 以上三个眼图我们分析了导致眼图不好的三种情况阻抗不匹配抖动噪声这三种情况 如何从眼图看出来呢 如果眼图的1电平线比较粗不平坦上面那么就是阻抗不匹配引起的解决问题要 从保证从始端到终端阻抗匹配
11、 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第10页共13页 如果眼图的上升下降沿比较粗中间那么就是抖动引起的解决问题要从减小信号抖 动如提高输入时钟质量合理设计锁相环特别是低通滤波器部分着手 如果眼图的都比较粗全部那么就是噪声引起的一般来说是电源噪声地回路不通畅 或者信号周围有大的干扰源引起的解决问题也是要从这几方面着手 对于眼图不能以一把尺子来衡量速率越高眼图质量越难保证目标传输距离越远要 求的眼图质量也好同时有数据时钟输入的光模块比只有数据输入的光模块的眼图质量会更好一 些特别在抖动方面EA调制方式的眼图比直接调制方式的眼图表现会好一些 部门内公开眼图常用知识介绍
12、2002-05-29版权所有侵权必究第11页共13页 4 CSA8000简介与使用注意事项 4.1 CSA8000简介 CSA8000为TEKTRONIX公司最新的通讯分析仪主要侧重于信号的眼图测量同时可以测量 信号的其他一些指标包括光功率消光比Q因 子信噪比抖动等等CSA8000为 WINDOWS界面操作方便支持鼠标键盘面板按键触摸屏等操作方式操作界面方便快 捷可以方便地眼图的存储拷贝可以通过软盘拷贝或网络拷贝CSA8000仪表包括主机以及测 量模块目前我们已使用过的测量模块有如下几种 80C01-CR光测量模块输入光功率不能超过7dBm即5mW建议输入光功率在 0dBm左右带宽为20GHz
13、可以以时钟恢复方式不需要外加触发时钟测量622M2.488G信 号可以用时钟触发方式测量622M2.488G9.95G10.66G10.71G等信号滤波器的可以选择 622M2.488G9.95G三种 80C02-CR光测量模块输入光功率不能超过7dBm即5mW建议输入光功率在 0dBm左右 带宽可选择30GHz和20GHz两种可以以时钟恢复方式不需要外加触发时钟测量 9.95G信号一般只用于测量9.95G信号或者以外触发方式测试10.66G10.71G信号滤波器只有 9.95G一种 80C03-CR光测量模块输入光功率不能超过7dBm即5mW在测量过程中输出光 光模块输出的可以直接输入给测量
14、模块带宽为2.3GHz可以以时钟恢复方式不需要外加 触发时钟测量1.063G1.25G2.488G2.500G信号 滤波器的可以选择1.063G1.25G 2.488G三种 80C04-CR 光测量模块输入光功率不能超过7dBm即5mW建议输入光功率在 0dBm左右带宽可选择30GHz和20GHz两种可以以时钟恢复方式不需要外加触发时钟测量 9.95G10.66G信号或者以外触发方式测试10.71G信号 滤波器有9.95G10.66G两种 80C09-CR 光测量模块输入光功率不能超过7dBm即5mW建议输入光功率在 0dBm左右带宽可选择30GHz和20GHz两种可以以时钟恢复方式不需要外加
15、触发时钟测量 9.95G10.71G信号或者以外触发方式测试 10.66G信号 滤波器有9.95G10.71G两种 80C0580C06为高带宽光测量模块可以测量40G信号80C07为多速率光测量模块可以测 量155M622M2.488G信号这些模块我们暂时没有基本工作原理与其他光测量模块类似这 里不做更进一步的介绍 80E01单通道电测量模块用与测量电信号眼图输入信号的幅度不能大于3Vp-p建议 输入信号幅度为500mV左右其为高带宽的电测量模块带宽高达50G只能用外触发方式测量 特别注意的是其输入接头比普通SMA接头粗需要专门的转接头才能使用 80E04双通道电测量模块用与测量电信号眼图输
16、入信号的幅度不能大于3Vp-p建议 输入信号幅度为500mV左右只能用外触发方式测量其带宽为20G并且80E04模块还有一个 独特的功能可以测量传输线的阻抗 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第12页共13页 另外还有80E0280E03模块其能实现的功能80E04都能实现不单独介绍 4.2使用CSA8000的注意事项 1光测量模块的输入光功率不能超过允许的范围电测量模块的输入幅度不能超过允许的范 围否则可能造成测量模块的永久损坏 2使用中要注意防静电要注意仪表与被测设备共地特别是以外触发方式测量的时候 3为了测量的数据准确可靠需要对仪表进行校正包括暗电流校正和温
17、度补偿校正 暗电流的校正方法首先把测量模块的光接口盖上然后按照如下步骤操作 SetupVerticalOpticalDark Level 温度补充校正方法 首先要将测量仪表打开预热时间不小于30分钟然后对仪表进行温度 补偿校正注意校正过程较长大约为5分钟具体操作如下 UtilitiesCompensationExecute 4 要选择选择好相应的速率的滤波器和模板如STM-4号就选择STM-4的滤波器与模块 GE信号就选择GE的滤波器与模板特别注意的是在读取消光比交叉点比例等数值时候一定要 正确选择好滤波器和模块选择滤波器操作步骤如下 SetupVerticalOpticalFilter选择正确的滤波器 选择模板操作步骤如下 SetupMask选择正常的通道C1C8Comm Standand(选择正确的标准模板 部门内公开眼图常用知识介绍 2002-05-29版权所有侵权必究第13页共13页