眼圖與常用指標介紹 典型的眼圖介紹

關于眼圖及其測量大家已經(jīng)做了較多的討論， 最經(jīng)典的文章是（高頻參數(shù)基礎篇02-眼圖參數(shù)）；我們本次討論的側重點是如何來從眼圖的中看出一些量化的數(shù)據(jù) 如 ：信號的上升 ，下降時間 ，交叉點位置， 消光比 ，Q因子 ，信噪比 ，抖動等 以及如何從各個方面來衡量一個眼圖的優(yōu)劣 ，我們主要以CSA8000來討論 。

眼圖與常用指標介紹

下圖為一個10G光信號的眼圖 ，左邊是眼圖的形狀以及10G眼圖的模板， 右邊一欄為這個光信號的一些測量值 ，從上而下分別為消光比（ ExdB ）；交叉點比例（ Crs ）；Q因子（ QF ）；平均光功率 （AOP ）；上升時間 （Rise ）；下降時間（ Fall ）；峰值抖動（ PFJi ）；均方根值抖動（ RMS）

消光比定義為眼圖中1電平比0電平的值；在建議中根據(jù)不同的速率 ；傳輸距離又不同的要求；測試光模塊的眼圖時候，不同的激光器的類型有不同的要求 ；一般的對于FP/DFB直調(diào)激光器要求 ；消光比不小于8.2dB；EML電吸收激光器消光比不小于10dBITU-T中對于消光比沒有規(guī)定一個最大值， 但是這并不意味著消光比可以無限大， 消光比太高了， 將導致激光器的啁啾系數(shù)太大 ，導致通道代價超標 ，不利于長距傳輸 ，一般建議實際消光比實際光接口類型 ，與速率傳輸距離有關 的最低要求消光比大 0.5~1.5dB ，這不是一個絕對的數(shù)值，之所以給出這么一個數(shù)值，是害怕消光比太高了 ，傳輸以后信號劣化太厲害 ，導致誤碼產(chǎn)生或通道代價超標， 如果一個光模塊傳輸傳輸其標稱距離以后 ，沒有產(chǎn)生誤碼并且通道代價滿足指標要求 ，只要消光比大于ITU-T建議的最低值， 多大都可以。

交叉點比例反映信號的占空比大小， 由于傳輸過程中， 光信號的脈沖寬度將會展寬 ，導致接收側的交叉點相對于發(fā)送側上移， 為了有利于長距離傳輸 ，保證接收側的交叉點比例在大約50左右 ，使得接收側的靈敏度最佳 ，我們一般建議在發(fā)送側把交叉點的位置稍微下移一些， 一般發(fā)送側交叉點比例建議控制在40%-45%；

Q因子綜合反映眼圖的質(zhì)量問題；Q因子越高越好 ，表明眼圖的質(zhì)量越好 ，Q因子一般受噪聲；光功率 ，電信號是否從始端到終端阻抗匹配等因素影響 ，一般來說 ，眼圖中 1 電平的這條線越細 ，越平滑 Q 因子越高， 在不加光衰減的情況下 ，發(fā)送側光眼圖的Q因子不應該小于12 ，越高越好， 接收測的Q因子不應該小于6 ，越高越好 CSA8000可以近似測量平均光功率， 如果需要準確地測量光功率 ；建議最好使用光功率計。

信號的上升時間 ，下降時間反映了信號的上升 ，下降的快慢，一般指整個信號幅度的20%-80%的變化的時間；一般要求其上升 ；下降時間不能大于信號的周期的40%；如9.95G信號要求其上升， 下降時間不大于40ps。

峰值抖動和均方根值抖動；可以定性反映信號的抖動大小 ，做為比較參考，這兩個測量值是越小越好 ，定量地測量輸出抖動還是要專門的測試抖動的儀表， 如Agilint 的37718 ，ACTERNA 的ANT20-SE 在測量抖動的時候，儀表一般需要預熱30分鐘以上， 才能保證測量值相對準確。

信噪比同樣可以定性反映信號的質(zhì)量好壞 ，做為一個比較參考 ，這個測量值是越大越好， 一般在發(fā)送側的測量值都大于30dB ；定量地測量需要使用光譜分析。

典型的眼圖介紹

接下來我們來看一些典型的較好的眼圖和一些有問題的眼圖 ；并分析這些眼圖的問題在哪里；

以下的為一個較好的622M的眼圖 我們可以看出眼圖比較對稱 ；眼線很細 ，消光比適中，Q因子很高 ，達到24。

以下為不加STM-4濾波器的622M的眼圖 ；可以看出眼圖的眼線較細；特別是上升 ，下降沿 1 電平有點波紋， 這是因為不加低通濾波器以后， 信號的高頻諧波沒有被慮掉 ，各諧波分量疊加起來成為有波紋的方波 ，我們看到即使 1 電平不平坦 ，其Q因子仍然達到21.7。

以下為一個較好的2.5G的， 眼圖比較對稱 ，眼線比較細 0；1 電平都比較平滑， 消光比適中 ，Q因子較高。

以下為較好的10G的眼圖 ，眼圖對稱， 眼圖比較細 ，特別是 0 ，1 電平 上升 ，下降沿稍粗一點 ，可見信號的抖動較大 ，消光比適中 ，Q因子較高 ，交叉點稍高 ，實際調(diào)試中可以將交叉點調(diào)低一點點。

總的來說；速率越高， 眼圖質(zhì)量將越差 ，這主要由兩個方面引起， 第一是抖動， 速率越高抖動越難控制， 第二是噪聲 ，由于測試過程一般都要加相應的低通濾波器 ，10G信號的低通濾波器的帶寬大約為8GHz ，622M信號的低通濾波器的帶寬大約為500MHz ，從500MHz 8GHz這個頻率范圍的噪聲 ，被622M信號的濾波器濾掉了 ，卻沒有被10G信號的濾波器濾掉 所，以從眼圖看了 10G信號的噪聲更大一下。

有問題的眼圖介紹

以下為一個有問題的622M眼圖 ；這個眼圖問題比較多；我們來一一分析首先 ；眼圖有非常明顯的兩個上升， 下降沿 （俗稱雙眼皮）；0 電平 1 電平不平坦 ；信號有過沖 ，下沖 ；消光比偏低只有4.1dB ；產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因懷疑是信號的阻抗不匹配；導致信號的過沖 ，下沖和多徑；這個眼圖還說明了另一個問題；眼圖要能夠套住模板只是眼圖的最基本的要求 ；而不是唯一的要求；我們看一下， 這個眼圖的邊的離模板還是有一定的余量。

我們再來看看以下622M眼圖 ，其問題在于噪聲非常大 ，估計是信號的濾波沒有處理好。

以下為2.5G眼圖， 總的質(zhì)量還不錯， 存在的問題是眼圖有點歪 ，不對稱 ，這個跟激光器的調(diào)制特性有一定的關系。

以下2.5G眼圖 ，存在的問題是抖動較大 ，注意與上一個眼圖比較 ，其上升 ，下降沿都較粗特別注意比較其峰峰值抖動 ，均方根抖動 ，下圖都比上圖的大。

以下2.5G的眼圖就比較糟糕 ，眼圖扭來扭去的 ，上升， 下降都很緩 ，信號質(zhì)量不好，Q因子只有6.4 ，消光比也很低 只有6.6dB， 其原因可能是驅動器 激光器本身問題 ，或者阻抗非常不匹配。

以下一個為2.5G眼圖 ，可以明顯看出眼圖的上升沿有振鈴 ，可能兩個原因引起的 ，第一是信號線上面阻抗不匹配 ，第二是直調(diào)激光器的張馳振蕩引起的振鈴。

以下為10G眼圖 ，眼圖存在兩個問題 ，第一消光比太低 ，只有10dB ，眼圖 1 電平很粗 ，不平坦 ，可能的原因是 ：信號不匹配引起

以下10G眼圖沒有其測量數(shù)據(jù) ，但是從眼圖的上升，下降沿比較粗可以看出來 ，其信號的抖動比較大。

以下為10G眼圖， 這個眼圖的問題是噪聲比較大 ，這從那里看出來呢 ，請注意 ，眼圖的上升下降 1 電平都比較粗， 整個眼圖散點比較多 ，很不干凈。

以上三個眼圖我們分析了導致眼圖不好的三種情況 ，阻抗不匹配， 抖動 ，噪聲， 這三種情況如何從眼圖看出來呢？

如果眼圖的 1 電平線比較粗， 不平坦 ，那么就是阻抗不匹配引起的

如果眼圖的上升 ，下降沿比較粗 ，那么就是抖動引起的 ，解決問題要從減小信號抖動 ，如提高輸入時鐘質(zhì)量 ，合理設計鎖相環(huán)，特別是低通濾波器部分著手。

如果眼圖的都比較粗；那么就是噪聲引起的，一般來說是電源噪聲 ，地回路不通暢或者信號周圍有大的干擾源引起的 ，解決問題也是要從這幾方面著手對于眼圖 ，不能以一把尺子來衡量 ，速率越高 ，眼圖質(zhì)量越難保證 ，目標傳輸距離越遠 ，要求的眼圖質(zhì)量也好 ，同時有數(shù)據(jù) ，時鐘輸入的光模塊比只有數(shù)據(jù)輸入的光模塊的眼圖質(zhì)量會更好一些 ，特別在抖動方面， EA調(diào)制方式的眼圖比直接調(diào)制方式的眼圖表現(xiàn)會好一些。

審核編輯：湯梓紅