眼图与常用指标介绍 典型的眼图介绍

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（高频参数基础篇02-眼图参数） ；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 ，我们主要以CSA8000来讨论 。

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（ Crs ）；Q因子（ QF ）；平均光功率 （AOP ）；上升时间 （Rise ）；下降时间（ Fall ）； 峰值抖动（ PFJi ）；均方根值抖动（ RMS）

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； 测试光模块的眼图时候，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8.2dB；EML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 0.5~1.5dB ，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40%-45%；

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， 下降时间不大于40ps。

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。

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。

以下为一个较好的2.5G的， 眼图比较对称 ，眼线比较细 0；1 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 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。

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8GHz ，622M信号的低通滤波器的带宽大约为500MHz ，从500MHz 8GHz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。

有问题的眼图介绍

以下为一个有问题的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。

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。

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。

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。

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

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。

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 ，那么就是阻抗不匹配引起的

如果眼图的上升 ，下降沿比较粗 ， 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；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。

审核编辑：汤梓红