光眼图测试分析
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
眼图常用知识介绍
部门内公开
以下为一个较好的2.5G的 眼图比较对称 眼线比较细 0 光比适中 Q因子较高
1 电平都比较平滑 消
以下为较好的10G的眼图 眼图对称 眼图比较细 特别是 0
1 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
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 不需要外加触发时钟 测量
9.95G 10.71G信号 或者以外触发方式测试 10.66G信号 滤波器有9.95G 10.71G两种 80C05 80C06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
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交叉点的位置稍微下移一些 一般发送侧
眼图观测实验 光纤通信_实验5实验报告
课程名称：光纤通信实验名称：实验5 眼图观测实验姓名：班级：学号：实验时间：指导教师：得分：一、实验目的1、了解和掌握眼图的形成过程和意义。
2、掌握光纤通信系统中的眼图观测方法。
二、实验内容1、观测数字光纤传输系统中的眼图张开和闭合效果。
2、记录眼图波形参数，分析系统传输性能。
三、实验器材1.主控&信号源模块2.25号光收发模块3.示波器四、实验原理1、实验原理框图眼图测试实验系统框图2、实验框图说明本实验是以数字信号光纤传输为例，进行光纤通信测量中的眼图观测实验；为方便模拟真实环境中的系统传输衰减等干扰现象，我们加入了可调节的带限信道，用于观测眼图的张开和闭合等现象。
如眼图测试实验系统框图所示，系统主要由信号源、光发射机、光接收机以及带限信道组成；信号源提供的数字信号经过光发射机和接收机传输后，再送入用于模拟真实衰减环境的带限信道；通过示波器测试设备，以数字信号的同步位时钟为触发源，观测TP1测试点的波形，即眼图。
3、眼图基本概念及实验观察方法所谓眼图，它是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形。
眼图包含了丰富的信息，反映的是系统链路上传输的所有数字信号的整体特征。
利用眼图可以观察出码间串扰和噪声的影响，分析眼图是衡量数字通信系统传输特性的简单且有效的方法。
●被测系统的眼图观测方法通常观测眼图的方法是，如下图所示，以数字序列的同步时钟为触发源，用示波器YT模式测量系统输出端，调节示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，则屏幕中显示的即为眼图。
眼图测试方法框图●眼图的形成示意图一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每个状态组发送的此时要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在示波器屏幕上。
八种状态如下所示：八种状态示意图眼图合成示意图如下所示：眼图合成示意图一般在无串扰等影响情况下从示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近。
●眼图参数及系统性能眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。
信号完整性分析基础系列之一——眼图测量
信号完整性分析基础系列之一——关于眼图测量（上）汪进进美国力科公司深圳代表处内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。
全分为上、下两篇。
上篇包括一、二部分。
下篇包括三、四部分。
您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。
在力科于2002年发明基于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基于采样示波器的传统方法。
您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。
很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。
这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是可以作为一项重要的调试工具的。
在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。
那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。
之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。
刚刚我再次Google“眼图”，仍然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。
网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。
“在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。
为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。
如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。
透彻解析眼图测量技术(lecroy)_力科
传统眼图生成方法
Traditional Eye Pattern (TEP) • 屏幕上的每个UI信 号波形通过触发点对 齐。
触发点
1st Aquisition 2nd Aquisition
1 1 0 1
示波器屏幕
0 1 1
• 眼图通过对信号多 次触发采集后叠加生 成。
1
0
1
0
1
1
0
3rd Aquisition 4th Aquisition
所有碰触模版比特位波形将 被列表记录并可单独显示
眼图故障定位功能帮助您进行眼图失效分析
此处的信号毛刺导 致眼图碰触模版
Simple edge trigger No frame sync required Captures all bits in a single record Zooms specific bits where violation occurred
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
• 仪器触发电路的抖 动成分将被引入到眼 图测量中。
4
5th Aquisition
1
1
0
1
1
0
1
眼图
Real Time Eye (RTE)
捕获多个NRZ码数据信号
实时眼图生成方法
1 2
用软件 “golden PLL” 实现时钟恢复
ZERO CDR JITTER
Slice 10
眼图个参数时即使用1M UI数据测量）
2，USB3.0的一致性测试规范中也要求至少测量1百万UI的眼图
3，很多工程师都认识到眼图测量的数据量越大越好
眼图常识
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传输指标测试大全其侧重于眼图的定义和测量光眼图分析张轩/22336著以及色散对长距离传输后的眼图的影响如下降时间消光比信噪比以及如何从各个方面来衡量一个眼图的优劣现在我们公司常用的测量眼图的仪器为CSA80001眼图与常用指标介绍下图为一个10G光信号的眼图右边一栏为这个光信号的一些测量值ExdB交叉点比例QF平均光功率Rise下降时间峰值抖动RMSJ消光比定义为眼图中电平比电平的值传输距离又不同的要求Ｇ．９５７的建议衡量器件是否符合要求除了满足建议要求之外一般的对于FP/DFB直调激光器要求ＥＭＬ电吸收激光器消光比不小于10dBµ«ÊÇÕâ²¢²»Òâζ×ÅÏû¹â±È可以无限大将导致激光器的啁啾系数太大不利于长距传输与速率的最低要求消光比大0.5~1.5dBÖ®ËùÒÔ¸ø³öÕâôһ¸öÊýÖµÊǺ¦ÅÂÏû¹â±ÈÌ«¸ßÁ˵¼ÖÂÎóÂë²úÉú»òͨµÀ´ú¼Û³¬±êûÓвúÉúÎóÂë²¢ÇÒͨµÀ´ú¼ÛÂú×ãÖ¸±êÒªÇó¶à´ó¶¼¿ÉÒÔÓÉÓÚ´«Êä¹ý³ÌÖе¼Ö½ÓÊÕ²àµÄ½»²æµãÏà¶ÔÓÚ·¢ËͲàÉÏÒƱ£Ö¤½ÓÊÕ²àµÄ½»²æµã±ÈÀýÔÚ´óÔ¼50ʹµÃ½ÓÊÕ²àµÄÁéÃô¶È×î¼ÑÒ»°ã·¢ËͲཻ²æµã±ÈÀý½¨Òé¿ØÖÆÔÚ4045Q因子综合反映眼图的质量问题表明眼图的质量越好光功率一般来说1Խƽ»¬ÔÚ²»¼Ó¹âË¥¼õµÄÇé¿öÏÂ越高越好越高越好如果需要准确地测量光功率信号的上升时间下降的快慢的变化的时间下降时间不能大于信号的周期的40如9.95G信号要求其上升峰可以定性反映信号的抖动大小这两个测量值是越小越好如Agilint 的37718在测量抖动的时候才能保证测量值相对准确做为一个比较参考一般在发送侧的测量值都大于30dB2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以下的为一个较好的622M的眼图眼线很细Q因子很高以下为不加STM-4滤波器的622M的眼图特别是上升电平有点波纹信号的高频谐波没有被虑掉我们看到即使电平不平坦以下为一个较好的2.5G的眼线比较细0电平都比较平滑Q因子较高以下为较好的10G的眼图眼图比较细0电平下降沿稍粗一点消光比适中交叉点稍高可以将交叉点调低一点点总的来说眼图质量将越差第一是抖动抖动越难控制由于测试过程一般都要加相应的低通滤波器６２２Ｍ信号的低通滤波器的带宽大约为500MHz8GHz这个频率范围的噪声却没有被10G信号的滤波器滤掉10G信号的噪声更大一下3有问题的眼图分析以下为一个有问题的622M眼图我们来一一分析眼图有非常明显的两个上升俗称双眼皮电平1ÐźÅÓйý³åÏû¹â±ÈÆ«µÍÖ»ÓÐ4.1dBµ¼ÖÂÐźŵĹý³åÕâ¸öÑÛͼ»¹ËµÃ÷ÁËÁíÒ»¸öÎÊÌâ¶ø²»ÊÇΨһµÄÒªÇóÕâ¸öÑÛͼµÄ±ßµÄÀëÄ£°å»¹ÊÇÓÐÒ»¶¨µÄÓàÁ¿µÄÎÒÃÇÔÙÀ´¿´¿´ÒÔÏÂ622M眼图估计是信号的滤波没有处理好以下为2.5G 眼图存在的问题是眼图有点歪这个跟激光器的调制特性有一定的关系以下2.5G 眼图注意与上一个眼图比较下降沿都较粗均方根抖动部门内公开眼图常用知识介绍以下2.5G的眼图就比较糟糕上升信号质量不好消光比也很低其原因可能是驱动器或者阻抗非常不匹配以下一个为2.5G眼图可能两个原因引起的第二是直调激光器的张驰振荡引起的振铃以下为10G 眼图第一消光比太低眼图电平很粗可能的原因是以下10G 眼图没有其测量数据下降沿比较粗可以看出来部门内公开眼图常用知识介绍以下为10G眼图这从那里看出来呢眼图的上升电平都比较粗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抖动这三种情况如何从眼图看出来呢1²»Æ½Ì¹½â¾öÎÊÌâÒª´Ó±£Ö¤´Óʼ¶Ëµ½ÖÕ¶Ë×迹ƥÅä如果眼图的上升中间那么就是抖动引起的如合理设计锁相环如果眼图的都比较粗一般来说是电源噪声解决问题也是要从这几方面着手不能以一把尺子来衡量眼图质量越难保证要求的眼图质量也好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EA调制方式的眼图比直接调制方式的眼图表现会好一些4CSA8000简介与使用注意事项4.1CSA8000简介CSA8000为TEKTRONIX公司最新的通讯分析仪同时可以测量信号的其他一些指标消光比信噪比CSA8000为WINDOWS界面支持鼠标面板按键操作界面方便快捷拷贝CSA8000仪表包括主机以及测量模块80C01-CR光测量模块即带宽为20GHz²»ÐèÒªÍâ¼Ó´¥·¢Ê±ÖÓ 2.488G信号２．４８８Ｇ１０．６６Ｇ滤波器的可以选择622M9.95G三种输入光功率不能超过7dBm5mW建议输入光功率在0dBm左右可以以时钟恢复方式测量9.95G信号或者以外触发方式测试10.66GÂ˲¨Æ÷Ö»ÓÐ9.95G一种输入光功率不能超过7dBm5mW在测量过程中输出光可以直接输入给测量模块可以以时钟恢复方式测量1.063G 2.488G滤波器的可以选择1.063G2.488G三种输入光功率不能超过7dBm5mW建议输入光功率在0dBm左右可以以时钟恢复方式测量9.95G»òÕßÒÔÍâ´¥·¢·½Ê½²âÊÔ10.71G信号１０．６６Ｇ两种输入光功率不能超过7dBm5mW建议输入光功率在0dBm左右可以以时钟恢复方式测量9.95G»òÕßÒÔÍâ´¥·¢·½Ê½²âÊÔ 10.66G信号１０．７１Ｇ两种８０Ｃ０６为高带宽光测量模块80C07为多速率光测量模块６２２Ｍ这些模块我们暂时没有这里不做更进一步的介绍用与测量电信号眼图建议输入信号幅度为500mV左右带宽高达50GÌرð×¢ÒâµÄÊÇÐèҪרÃŵÄת½ÓÍ·²ÅÄÜʹÓÃÓÃÓë²âÁ¿µçÐźÅÑÛͼ建议输入信号幅度为500mV左右其带宽为20G80E04模块还有一个独特的功能另外还有80E02ÆäÄÜʵÏֵŦÄܲ»µ¥¶À½éÉÜ光测量模块的输入光功率不能超过允许的范围否则可能造成测量模块的永久损坏使用中要注意防静电特别是以外触发方式测量的时候为了测量的数据准确可靠包括暗电流校正和温度补偿校正首先把测量模块的光接口盖上首先要将测量仪表打开然后对仪表进行温度补偿校正注意校正过程较长具体操作如下 要选择选择好相应的速率的滤波器和模板GE信号就选择GE的滤波器与模板交叉点比例等数值时候选择滤波器操作步骤如下选择正确的滤波器Setup-->Mask-->选择正常的通道Ｃ８。
眼图详解(眼图分析)
眼图详解关于眼图的基本知识1、眼图的作用数字信号的眼图可以体现数字信号的整体特征，能够很好地评估数字信号的质量，因而眼图的分析是数字系统信号完整性分析的关键之一。
2、眼图的形成串行数据的传输由于通讯技术发展的需要，特别是以太网技术的爆炸式应用和发展，使得电子系统从传统的并行总线转为串行总线。
串行信号种类繁多，如PCI Express、SPI、USB 等，其传输信号类型时刻在增加。
相比并行数据传输，串行数据传输的整体特点如下：1)信号线的数量减少，成本降低2)消除了并行数据之间传输的延迟问题3)时钟是嵌入到数据中的，数据和时钟之间的传输延迟也同样消除了4)传输线的PCB 设计也更容易些5)信号完整性测试也更容易实际中，描述串行数据的常用单位是波特率和UI，串行数据传输示例如下：串行数据传输示例例如，比特率为3.125Gb/s 的信号表示为每秒传送的数据比特位是3.125G 比特，对应的一个单位间隔即为1UI。
1UI表示一个比特位的宽度，它是波特率的倒数，即1UI=1/（3.125Gb/s）=320ps。
现在比较常见的串行信号码形是NRZ 码，因此在一般的情况下对于串行数据信号，我们的工作均是针对NRZ 码进行的。
由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。
眼图中包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。
眼图实际上就是数字信号的一系列不同二进制码按一定的规律在示波器屏幕上累积后的显示，简单地说，由于示波器具有余辉功能，只要将捕获的所有波形按每三个比特分别地叠加累积(如上图所示)，从而就形成了眼图。
目前，一般均可以用示波器观测到信号的眼图，其具体的操作方法为：将示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。
眼图实验报告
眼图实验报告眼图实验报告引言：眼图是一种常用的电信测量工具，用于分析数字信号的质量和稳定性。
通过观察信号在示波器屏幕上的显示，我们可以获得信号的波形、噪声和时钟抖动等信息。
本实验旨在通过眼图分析方法，对数字信号进行测量和评估。
一、实验目的本实验的主要目的是通过眼图实验，了解数字信号的质量和稳定性，并掌握使用眼图进行信号分析的方法。
二、实验原理眼图是一种通过示波器观察信号波形的方法。
在示波器屏幕上，我们可以看到一系列的“眼睛”，每个“眼睛”代表了一个数据位。
通过观察这些“眼睛”的开闭程度和位置，我们可以判断信号的质量和稳定性。
在眼图中，水平轴代表时间，垂直轴代表信号的电压。
每个“眼睛”由上下两条边界线和中间的开放区域组成。
边界线的位置和开放区域的大小反映了信号的噪声和时钟抖动情况。
边界线越平整，开放区域越大，表示信号质量越好；反之，表示信号质量较差。
三、实验步骤1. 连接示波器和信号源：将信号源的输出与示波器的输入相连。
2. 设置示波器参数：根据实际情况，设置示波器的触发模式、时间基准和垂直尺度等参数。
3. 调整示波器触发：通过调整示波器的触发模式和触发电平，使信号能够稳定地显示在示波器屏幕上。
4. 观察眼图：调整示波器的水平和垂直尺度，观察眼图的显示情况。
注意观察边界线的平整程度和开放区域的大小。
5. 分析眼图：根据眼图的显示结果，分析信号的质量和稳定性。
可以通过观察边界线的位置和开放区域的大小，判断信号是否存在噪声和时钟抖动。
6. 记录实验数据：将实验中观察到的眼图结果记录下来，以备后续分析和比较。
四、实验结果与分析通过眼图实验，我们观察到了不同信号的眼图，并进行了分析。
在实验中，我们发现开放区域较大、边界线平整的眼图代表了较好的信号质量和稳定性，而开放区域较小、边界线波动较大的眼图则表示信号质量较差。
实验中，我们还观察到了一些常见的眼图特征。
例如，当信号存在噪声时，眼图的开放区域会变小，边界线会变得不规则；当信号存在时钟抖动时，眼图的边界线会出现波动。
眼图观测实验报告
眼图观测实验报告一、实验目的1、了解和掌握眼图的形成过程和意义。
2、掌握光纤通信系统中的眼图观测方法。
二、实验器材主控&信号源模块25号光收发模块示波器三、实验原理1、实验原理框图2、实验框图说明本实验是以数字信号光纤传输为例，进行光纤通信测量中的眼图观测实验；为方便模拟真实环境中的系统传输衰减等干扰现象，我们加入了可调节的带限信道，用于观测眼图的张开和闭合等现象。
如眼图测试实验系统框图所示，系统主要由信号源、光发射机、光接收机以及带限信道组成；信号源提供的数字信号经过光发射机和接收机传输后，再送入用于模拟真实衰减环境的带限信道；通过示波器测试设备，以数字信号的同步位时钟为触发源，观测TP1测试点的波形，即眼图。
3、眼图基本概念及实验观察方法所谓眼图，它是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形。
眼图包含了丰富的信息，反映的是系统链路上传输的所有数字信号的整体特征。
利用眼图可以观察出码间串扰和噪声的影响，分析眼图是衡量数字通信系统传输特性的简单且有效的方法。
被测系统的眼图观测方法：通常观测眼图的方法是，如下图所示，以数字序列的同步时钟为触发源，用示波器YT模式测量系统输出端，调节示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，则屏幕中显示的即为眼图。
眼图的形成示意图一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每个状态组发送的此时要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在示波器屏幕上。
八种状态如下所示：眼图参数及系统性能眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。
眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响，当光收端机输出端信噪比很大时眼图的张开度主要受码间干扰的影响，因此观察眼图的张开度就可以估算出光收端机码间干扰的大小。
其中，垂直张开度水平张开度从眼图中我们可以得到以下信息：（1）最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻。
（2）眼图斜边的斜率表示了定时误差灵敏度。
斜率越大，对位定时误差越敏感。
实验四 光纤通信系统测量中的眼图分析方法测试实验
实验四 光纤通信系统测量中的眼图分析方法测试实验一、实验目的1、了解眼图的形成过程2、掌握光纤通信系统中眼图的测试方法二、实验仪器1、ZYE4301F 型光纤通信原理实验箱1台2、20MHz 模拟双踪示波器1台3、万用表1台三、实验原理眼图是衡量数字光纤通信系统数据传输特性的简单而又有效的方法。
眼图可以在时域中测量，并且可以用示波器直观的显示出来。
图1是测量眼图的系统框图。
测量时，将“伪随机码发生器”输出的伪随机码加在被测数字光纤通信系统的输入端，该被测系统的输出端接至示波器的垂直输入，用位定时信号（由伪随机码发生器提供）作外同步，在示波器水平输入用数据频率进行触发扫描。
这样，在示波器的屏幕上就可以显示出被测系统的眼图。
伪随机脉冲序列是由n 比特长，2n 种不同组合所构成的序列。
例如，由n=2比特长的4种不同有组合、n=3比特长的8种不同的组合、n=4比特长16种不同的组合组成，直到伪随机码发生器所规定的极限值为止，在产生这个极限值以后，数据序列就开始重复，但它用作为测试的数据信号，则具有随机性。
如图2所示的眼图，是由3比特长8种组合码叠加而成，示波器上显示的眼图就是这种叠加的结果。
分析眼图图形，可以知道被测系统的性能，下面用图3所示的形状规则的眼图进行分析： 1、当眼开度VV V ∆-为最大时刻，则是对接收到的信号进行判决的最佳时刻，无码间干扰、信号无畸变时的眼开度为100％。
2、由于码间干扰，信号畸变使眼开度减小，眼皮厚度V V∆增加，无畸变眼图的眼皮厚度应该等于零。
图1眼图的测试系统3、系统无畸变眼图交叉点发散角b T T∆应该等于零。
4、系统信道的任何非线性都将使眼图出现不对称，无畸变眼图的正、负极性不对称度-+-++-V V V V 应该等于零。
5、系统的定时抖动（也称为边缘抖动或相位失真）是由光收端机的噪声和光纤中的脉冲失真产生的，如果在“可对信号进行判决的时间间隔T b ”的正中对信号进行判决，那么在阈值电平处的失真量ΔT 就表示抖动的大小。
眼图分析
光眼图分析（1）
激光器驱动曲线
光眼图分析（2）
现象：过冲明显，0线重 原因：偏流过低，0电平位于域值以下
光眼图分析（3）
现象：有overshoቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt 原因：上升沿过快
光眼图分析（4）
现象：有undershoot 原因：下降沿过缓，负载电容过大
光眼图分析（5）
现象：ringing 原因：阻抗不连续，引起振铃
光眼图分析（9）
现象：全部双线 原因：可能是功率控制不稳定的原因
1 0 T
光眼图分析（10）
现象：左右双线（多线） 原因：可能是时钟问题
1 0 T
光眼图分析（11）
现象：消光比过大或过低 原因：调制电流和偏置电流的控制问题
光眼图分析（12）
现象：占空比 原因：未位于激光器特性曲线的线性区， 或激光器线性不好
光眼图分析（6）
现象：反射reflections 原因：阻抗不连续， 引起振铃
光眼图分析（7）
现象：双线 原因：PDJ(patter dependent jitter)引起 高低频响应不同
光眼图分析（8）
现象：不对称 原因：常发现在直调激光器上，对eml激 光器很少见。可能由于上升下降时间不等， 也可能是占空比问题
交流
眼图(eyediagram)
2006.7.27
目录
眼图的形成 眼图的参数 光眼图分析
眼图形成
1 0 T Trigger
眼图参数和术语
Amplitude(Pk-Pk,Mean,overshoot…) Time(Risetime, falltime,duty,Period…) Comm(Ext ratio,Q factor, Jitter(Pk-Pk), Jitter(RMS),Noise ratio…) Mask(margin,filter,hits…)
如何提高光眼图的测试精度
1 光眼图精确测试的难点光眼图的测试精度和重复性是许多光通信测试工程师在使用采样示波器中经常遇到的问题。
图1是相同发射机通过不同的示波器模块(同等的光滤波器)测试后得到不同的眼图的例子。
左边的眼图具有更好的模板富裕度，右边眼图有非理想的轨迹，针对这种结果，很容易想到的问题是：为什么眼图不一样？哪个是真实的眼图？要回答这些问题，首先需要了解光眼图测试中仪表的差异。
相关规范要求光眼图仪的“参考接收机”必须符合标准的频响特性，该参考接收机频响需要严格遵循规范标准所要求的4阶贝塞尔汤姆逊滤波器(-3 dB带宽=75% x数据速率)，在光眼图测试中，不同速率的光信号需要设置对应的光滤波器来实现上述“参考接收机”带宽。
由于每个光滤波器的实际频响曲线不可能完全一致，所以包括ITU，IEEE和Bellcore均规范了相同的标准频响范围，即位于两个标准模板之间。
理想的接收机频响应在两个模板正中心，但考虑到实际的制造能力，规范允许接收机的频响有一定的容差，偏离理想的正中位置但不超过上下两个模板。
但是，对于高频信号，即使很小的频响偏离在时域上也会如图2所示，有明显的反映，从而影响眼图形状和关键的分析指标(如眼图模板余量、消光比等)。
2 IRC：频响的修正方法如果精确测试出每个测试模块光滤波器的频响特性，而且这种硬件的频响特性在正常使用的情况下是长期稳定的，那么我们就可以通过整个频段的频响校准将原来非理想位置的频响在整个频段上修正到理想位置，如图3所示。
安捷伦通过特殊的IRC(Impulse Response Correction)选件，来完成精确校准光滤波器的频响特性。
建立起一整套的频响校准系统，其核心原理是通过一个非常窄的脉冲(小于1 ps的带宽)，测试不同示波器模块内置的光滤波器对该窄脉冲的响应。
如果获得了光测试通道的脉冲响应，我们可以对任何不理想的频响进行修正，以获得理想的参考接收机。
1 ps的窄脉冲可对应完成200 G以上带宽的频响测试。
信号完整性分析基础系列之一 ——关于眼图测量(上)
您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。
在力科于2002年发明基于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基于采样示波器的传统方法。
您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。
很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。
这种对于Sigtest 的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是可以作为一项重要的调试工具的。
在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。
那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。
之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。
刚刚我再次Google“眼图”，仍然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。
网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。
“在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。
为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。
如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。
二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。
眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。
在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。
眼图测试
实验二数字光纤通信系统信号眼图测试一．实验目的1.了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理；2.学习通过数字示波器调试、观测眼图;3.掌握判别眼图质量的指标;4.熟练使用数字示波器和误码仪。
二．实验原理眼图是估计数字传输系统性能的一种十分有效的实验方法。
这种方法已广泛应用于数字通信系统，在光纤数字通信中也是评价系统性能的重要实验方法。
眼图是在时域进行的用示波器显示二进制数字信号波形的失真效应的测量方法。
图2.1是测量眼图的装置图。
由Aς5233X误码仪产生一定长度的伪随机二进制数据流（AMI码、H∆B3码、PZ码、NPZ码）调制单模光产生相应的伪随机数据光脉冲并通过光纤活动连接器注入单模光纤，经过光纤传输后，再与光接收机相接。
光接收机将从光纤传输的光脉冲变为电脉冲，并输入到Aς4451（500MHζ）示波器，示波器显示的扫描图形与人眼相似，因此称为眼图。
用眼图法测量系统时应有多种字型，可以采用各比特位上0和1出现的概率相等的随机数字信号进行测试。
Aς5233X误码仪用来产生伪随机数字序列信号。
在这里“伪随机”的意义是伪随机码型发生器产生N比特长度的随机二进制数字信号是数字序列在N 比特后发生重复，并不是测试时间内整个数字序列都是随机的，因此称为“伪随机”。
伪随机序列如果由2比特位组成，则共有四种组合，3比特数字信号有8种组合，N比特数字信号有2N个组合。
伪随机数字信号的长度为2N-1，这种选择可保证字型不与数据率相关。
例如N可取7、10、15、23、31等。
如果只考虑3比特非归零码，应有如图2.2所示的8种组合。
将这8种组合同时叠加，就可形成如图2.3所示的眼图。
图2.1 眼图测量装置许多数字通信系统的重要性能可以从眼图测试中得到。
为了理解眼图测量原理，考虑图2.4所示简化的眼图，可以得到关于信号幅度失真、定时抖动和系统上升时间等系统性能参数。
接收信号的最佳取样时间是纵向眼开度最大的时刻t1。
光纤信道眼图观察讲解
实验报告光纤信道眼图观察实验者姓名：合作者姓名：专业：班级：学号：指导老师：实验日期：目录一实验目的 (2)二实验原理 (3)三基本操作过程？ (4)四仪器与设备 (4)五安全注意事项 (4)六实验内容、数据记录与处理 (4)七思考题 (5)八结果与讨论 (5)参考文献*一、实验目的1.了解眼图产生原理。
2.用示波器观测扰码的光纤信道眼图。
二、实验原理本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。
电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。
在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块： 8位的自编数据功能和扰码功能。
涉及的电接收部分就是收端均衡滤波器电路、时钟提取、再生、相应的解扰功能。
眼图观测的实验结构如下图所示：图1.1.1 CMI码光纤通信基本组成结构在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善传输系统性能。
我们知道，在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是在不同程度上存在码间串扰。
在码间串扰和噪声同时存在情况下，系统性能很难进行定量的分析，常常甚至得不到近似结果。
为了便于评价实际系统的性能，常用观察眼图进行分析。
眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测试手段。
什么是眼图?所谓“眼图”，就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元同可以在眼1.1.2 无失真及有失真时的波形及眼图(a) 无码间串扰时波形；无码间串扰眼图(b) 有码间串扰时波形；有码间串扰眼图在图6.6.2中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。
图6.6.2中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。
眼图中央的垂直线表示取样时刻。
当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。
在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1或-1。
当波形有失真时，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分闭合。
光眼图介绍
光眼图分析（1）
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激光器驱动曲线
光眼图分析（2）
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现象：过冲明显，0线重 原因：偏流过低，0电平位于域值以下
光眼图分析（3）
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现象：有overshoot 原因：上升沿过快
光眼图分析（4）
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现象：有undershoot 原因：下降沿过缓，负载电容过大
光眼图分析（5）
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现象：ringing 原因：阻抗不连续，引起振铃
光眼图分析（6）
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现象：反射reflections 原因：阻抗不连续， 引起振铃
光眼图分析（7）
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现象：双线 原因：PDJ(patter dependent jitter)引起 高低频响应不同
光眼图分析（8）
n n
现象：不对称 原因：常发现在直调激光器上，对eml激 光器很少见。可能由于上升下降时间不 等，也可能是占空比问题
交流
眼图(eyediagram)
王伟 2006.7.27
Байду номын сангаас 目录
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眼图的形成 眼图的参数 光眼图分析
眼图形成
1 0 T Trigger
眼图参数和术语
n n n
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Amplitude(Pk-Pk,Mean,overshoot…) Time(Risetime, falltime,duty,Period…) Comm(Ext ratio,Q factor, Jitter(Pk-Pk), Jitter(RMS),Noise ratio…) Mask(margin,filter,hits…)
光眼图分析（9）
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现象：全部双线 原因：可能是功率控制不稳定的原因
眼图分析PPT课件
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光眼图分析（1）
• 激光器驱动曲线
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光眼图分析（2）
• 现象：过冲明，0线重 • 原因：偏流过低，0电平位于域值以下
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光眼图分析（3）
• 现象：有overshoot过冲 • 原因：上升沿过快
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• 现象：占空比 • 原因：未位于激光器特性曲线的线性区，
或激光器线性不好
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感谢您的观看！
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• 现象：全部双线 • 原因：可能是功率控制不稳定的原因
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光眼图分析（10）
• 现象：左右双线（多线） • 原因：可能是时钟问题
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光眼图分析（11）
• 现象：消光比过大或过低 • 原因：调制电流和偏置电流的控制问题
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光眼图分析（12）
光眼图分析（7）
• 现象：双线 • 原因：PDJ(patter dependent jitter)
引起高低频响应不同
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光眼图分析（8）
• 现象：不对称 • 原因：常发现在直调激光器上，对eml
激光器很少见。可能由于上升下降时间 不等，也可能是占空比问题
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光眼图分析（9）
光眼图分析（4）
• 现象：有undershoot下冲 • 原因：下降沿过缓，负载电容过大
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光眼图分析（5）
• 现象：ringing • 原因：阻抗不连续，引起振铃
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眼图测试问题探讨
眼图测试及其疑难问题探讨来源[网络与通信]【关键词】眼图测试摘要目前，在长途干线和城域网中，密集波分复用（DWDM）系统的应用越来越多，对DWDM系统的光接口测试要求也越来越高，其中包括光发送信号的眼图测试。
在实际进行眼图测试时，经常遇到不符合标准模板的情况，在不断实践中发现，其中大部分是因为测试方法不完善造成的误判断，只有小部分真正不符合ITU-T规范。
文章介绍正确测试眼图的要点。
1、码间串扰的形成1.1 光纤线路码在光纤数字传输中，一般不直接传输由电端机传送来的数字信号，而是经过码型变换，变换成适合在光纤数字传输系统中传输的光纤线路码（简称线路码）。
有多种线路码型，最常用的有mBnB分组码、插入比特码和简单扰码。
在选择线路码时，不仅要考虑光纤的传输特性，还要考虑光电器件的特性。
一般来说，由于光电器件都有一定的非线性，因此采用脉冲的“有”、“无”来表示“1”和“0”的二进制码要方便得多。
但是简单的二进制信号有三个实际问题需要解决，否则无法取得良好效果。
a）不能有长连“0”或长连“1”出现。
因为长连“0”和长连“1”会使定时信息消失，给再生中继器和终端接收机的定时提取带来困难。
b）简单的二进制码中含有直流成分，“0”、“1”码出现个数的随机变化会使直流成分的大小也随机变化。
目前，在光接收机中普遍采用交流耦合，直流成分的变化会引起信号基线浮动，给判决再生带来困难。
c）简单的二进制信号在业务状态下无法监测线路误码率。
为此，在光纤传输之前，需将简单二进制信号变换成适合光纤传输系统的光纤线路码型。
CCITT最终采用简单扰码方式（如RZ、NRZ码），目前又有基于RZ码新的编码方式，如CS-RZ、DCS-RZ、CRZ、D-RZ、DPSK-RZ码等。
1.2 线性网络的无失真传输条件密集波分复用（DWDM）的工作原理是：发送端将不同波长的光信号通过光合波器合成一束光，送入光纤中进行传输；在接收端由光分波器将这些不同波长的光信号区分开来，再经过光电转换送入线路终端设备。
最常用的就是眼图的测量方法,眼图测试分析
最常用的就是眼图的测量方法，眼图测试分析
波形参数测试是数字信号质量评估最常用的测量方法，但是随着数字信号速率的提高，仅仅靠幅度、上升时间等的波形参数的测量方法越来越不适用了。
比如下图的一个5Gbps的信号来说，由于受到传输通道的损耗的影响，不同位置的信号的幅度、上升时间、脉冲宽度等都是不一样的。
不同的操作人员在波形的不同位置测量得到的结果也是不一样的。
因此我们必须采用别的方法对于信号的质量进行评估，对于高速数字信号来说最常用的就是眼图的测量方法。
所谓眼图，实际上就是高速数字信号不同位置的数据比特按照时钟的间隔叠加在一起自然形成的一个统计分布图。
下面几张图显示了眼图的形成过程。
我们可以看到，随着叠加的波形数量的增加，数字信号逐渐形成了一个个类似眼睛一样的形状，我们就把这种图形叫做眼图。
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6.84 dB (86105B#101) 6.23 dB (86105B#102)
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确定比特能量需要在比特周期内积分瞬态的功率。
ER = the ratio of:
the energy used to transmit a logic level ‘1’
energy used to transmit a logic level ‘0’
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执行完消光比较准后，典型残留量为2 µW ±2% (86105C)
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典型的激光发射机波形
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ü0.75 x 速率@-3dB
(4阶贝塞尔汤姆逊滤波器)ü两个滤波器都符合规范ü实际情况并不完全是理想的
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A
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•
比较相同的Scale 下，两个模块测试眼图只见的差异，可以判断是否存在AC Gain
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比较存在测量差异的两个模块的平均功率,”1”,”0”电平，可以判断是否存在DC Gain
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实际滤波器频响影响消光比测量
不同的模块，不同的配置造目前的条件和标准下，我们不可能对消光比测试提出更高的要求
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86105C pre-installed its typical ER CF value for each rate
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参考消光比测试装置
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我们的建议
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选择具有比较理想的波形的发射机（Golden Device ）
安捷伦提供刚送到安捷伦实验室进行过ER “校准”的Golden
Delta 的标准器件的ER
模块测试结果，对每个模块计算相应
过校准的模块
被测模块
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