光調(diào)制分析儀OM4006D主要特點和優(yōu)點

無光調(diào)制分析儀OM4006D可比擬的靈活性

• 相干光波信號分析儀結(jié)構(gòu)兼容實時示波器和等效時間示波器*²
• 完整的相干信號分析系統(tǒng)，適用于偏振復(fù)用QPSK、偏置 QPSK、QAM、差分BPSK/QPSK 及其它**調(diào)制格式
• 通過MATLAB界面顯示星座圖、相位眼圖、Q因子、Q曲線、 頻譜圖、Poincare Sphere、信號隨時間變化、激光相位特 點、BER 及其它曲線和分析結(jié)果
• 使用大多數(shù)偏振復(fù)用信號，測量任意階的偏振模色散(PMD)

光調(diào)制分析儀OM4006D精密光接收機

• 精密相干接收機硬件，在溫度和時間波動時變化達到*小， 實現(xiàn)高精度和高穩(wěn)定性、偏振分集和光檢測
• 高度線性光電檢測可以在高本振和信號功率電平下運行，消 除電氣放大
• 集成一對ECDL 可調(diào)諧激光器，一個作為本振，另一個用于 自檢。這兩個激光器都擁有業(yè)內(nèi)*優(yōu)良的線寬和調(diào)諧范圍， 適用于頻段內(nèi)任意波長
• 相干光波信號分析儀軟件容忍>5 MHz瞬時信號激光器線寬- 兼容標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)可調(diào)諧光源，如DBR 和DFB 激光器
• 不要求激光相位或頻率鎖定
• 智能偏振隔離跟隨信號偏振

光調(diào)制分析儀OM4006D用戶自定義擴展能力

• 用戶可以使用直接的MATLAB*3 接口接入內(nèi)部功能
• 可以通過以太網(wǎng)控制OM4000，實現(xiàn)遠程接入
• 優(yōu)異的用戶界面，外加MATLAB 強大的處理能力，**觀 察信息，且使用簡便
• OM1106和OM4000系列產(chǎn)品標(biāo)配相干光波信號分析儀軟件

*¹ OM4106D 要求泰克示波器。其它OM4000型號兼容許多示波器。詳情請與銷 售人員聯(lián)系。

*²某些功能只在使用泰克示波器時提供。

*³ MATLAB 是MathWorks 的注冊商標(biāo)。

光調(diào)制分析儀OM4006D簡介

OM4000 相干光信號分析儀(CLSA)是一種1550 nm (C波段和 L 波段)光纖測試系統(tǒng)，用來測量復(fù)雜調(diào)制信號，為測試相干檢 測和直接檢測傳輸系統(tǒng)提供了完整的解決方案。CLSA 由偏振 分集和相位分集接收機及分析軟件組成，可以同時測量對** 光纖通信重要的調(diào)制格式，包括偏振復(fù)用(PM-) QPSK 調(diào)制。 CLSA 軟件執(zhí)行所有校準(zhǔn)和處理功能，實現(xiàn)實時突發(fā)模式星座 圖顯示、眼圖顯示、Poincare sphere 和誤碼檢測功能。

光調(diào)制分析儀OM4006D儀器異常靈活

OM4000在業(yè)內(nèi)擁有****的特點，它可以同時用于實時示 波器和等效時間示波器。由于這種****的結(jié)構(gòu)，用戶可以 在一臺CLSA 中獲得這兩種采集格式的優(yōu)勢。對分析中要求高 采樣率的客戶，*好使用CLSA和實時示波器(如DPO73304D)。 對分析中要求高垂直分辨率的客戶(如調(diào)制器檢定)，*好使用 等效時間示波器。通過使用擁有充足帶寬的泰克示波器解決方 案，可以分析240 Gb/s 以上的信息速率。

光調(diào)制分析儀OM4006D用戶界面(OUI)

圖1－OM4000用戶界面(OUI)顯示了顏色等級圖形選項。圖中 顯示的數(shù)據(jù)是112 Gb/s PM-QPSK。


圖2- OM4000 用戶界面(OUI)，顯示選定等效時間測量數(shù)據(jù)。

 

OUI是通過相干光信號分析儀產(chǎn)品處理數(shù)據(jù)操作和顯示。用戶 還可以單獨訂購這個OUI，不需要OM4000，用于另一個相干 接收機系統(tǒng)分析。純數(shù)據(jù)捕獲和分析版本的O U I 軟件稱為 OM1106。它提供了顏色等級、余輝和色鍵選項，幫助您觀察 數(shù)據(jù)。在圖1中，由于IQ數(shù)據(jù)順序的相對定時(圖1 上方中間)，水平跳變要比垂直跳變發(fā)生頻次少得多。另一個偏振星座用顏 色等級表示，只有符號點(下方中間)。另外還為眼圖提供了顏 色等級(右下方)。

光調(diào)制分析儀OM4006D用戶界面(OUI)和MATLAB 之間的交互

圖3 - OUI 控制的數(shù)據(jù)流量示意圖。

 

OUI 從示波器中采集的數(shù)據(jù)來獲得用戶提供的信號相關(guān)信息， 然后把這些信息傳送到MATLAB 工作空間，如圖2所示。然后 調(diào)用一系列MATLAB腳本，處理數(shù)據(jù)，生成變量。然后OUI 檢 索這些變量，繪制變量圖。通過連接O U I 或通過直接連接 M A T L A B 工作空間，可以實現(xiàn)自動測試。用戶不需要精通 MATLAB，OUI可以管理所有MATLAB交互。而**用戶則可 以通過MATLAB接口訪問內(nèi)部功能，用來創(chuàng)建用戶自定義解調(diào) 器和算法，或?qū)崿F(xiàn)自定義分析可視化。

光調(diào)制分析儀OM4006D信號處理方法

圖4- 流經(jīng)“核心處理”的數(shù)據(jù)。

 

對實時采樣系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集后，**步是恢復(fù)時鐘，在符號中 心，對偏振分離和之后的算法以每個符號1個樣點的速率對數(shù) 據(jù)重新定時(如圖3 所示)。然后以10 倍的波特率(用戶可以設(shè) 置)對數(shù)據(jù)重新采樣，確定把眼圖或星座圖中的符號互連起來的 軌跡(如圖3 所示)。時鐘恢復(fù)方法取決于選擇的信號類型。然 后根據(jù)符號中心樣點恢復(fù)激光相位。一旦激光相位被恢復(fù)，那 么可以使用調(diào)制部分，與每個預(yù)計數(shù)據(jù)對準(zhǔn)。通過查找實際數(shù) 據(jù)與預(yù)計數(shù)據(jù)之間的差異，可以計算誤碼數(shù)量，選擇BER*低 的極性。一旦知道了實際數(shù)據(jù)，可以執(zhí)行二次相位估算，消除 激光相位跳動可能導(dǎo)致的錯誤。一旦計算了變量，它們可以提 供給OUI進行檢索和顯示。在每一步上，都將為指定數(shù)據(jù)類型 選擇*佳算法，不要求用戶干預(yù)，除非用戶希望干預(yù)。

光調(diào)制分析儀OM4006D簡便易用的OUI，快速入門

圖5- OM4000 用戶界面(OUI)中帶標(biāo)注的測量表。

 

相干光波信號分析儀的用戶界面稱為OUI。OUI 可以簡便地配 置和顯示測量，同時為使用WCF 或.NET 通信的第三方應(yīng)用提 供一種軟件控制手段。還可以從MATLAB 或LabVIEW 中控制 OUI。圖4 顯示了QAM測量設(shè)置。可以移動曲線、固定曲線或 重新確定曲線尺寸，可以關(guān)閉或創(chuàng)建曲線，只顯示所需信息。

圖6- OM4000 用戶界面(OUI)中帶標(biāo)注的測量表。

 

除曲線上提供的數(shù)字測量外，還可以在Measurements窗口中 匯總測量數(shù)據(jù)，其中還顯示統(tǒng)計信息。圖5 顯示了部分測量。

光調(diào)制分析儀OM4006D調(diào)整速度更快

OUI 采用專門設(shè)計，以極快的速度從示波器中收集數(shù)據(jù)，把數(shù) 據(jù)傳送到MATLAB工作空間中，提供*大的數(shù)據(jù)刷新速率。然 后可以在MATLAB 中處理數(shù)據(jù)，提取得到的變量，進行顯示。

光調(diào)制分析儀OM4006D緊密集成MATLAB，提高掌控能力

由于100%數(shù)據(jù)處理都在MATLAB中完成，測試工程師可以簡 便地探究處理過程，了解過程的每一步。研發(fā)實驗室還可以利 用M A T L A B 緊密集成能力，為開發(fā)的新技術(shù)編寫自己的 MATLAB 算法。

光調(diào)制分析儀OM4006D使用*優(yōu)算法

不用擔(dān)心使用哪種算法。在OUI 中選擇一種信號類型時，如 PM-QPSK，將對數(shù)據(jù)應(yīng)用該信號類型的*優(yōu)算法。每種信號 類型都有一種專門設(shè)計的*適合應(yīng)用的信號處理方法，立即獲 得結(jié)果。

光調(diào)制分析儀OM4006D不會受礙于激光器相噪

為無線電信號設(shè)計的信號處理算法不一定適合復(fù)雜光調(diào)制信號 使用的噪聲高得多的信號源。我們強健的信號處理算法可以容 忍足夠的相噪，可以測試傳統(tǒng)上使用差分或直接檢測技術(shù)(如 DQPSK)測量的信號。

光調(diào)制分析儀OM4006D找到正確的BER

Q-plot.

 

我們的Q曲線為了解數(shù)據(jù)信號質(zhì)量提供了優(yōu)良的方式。在每次 數(shù)據(jù)采集后，其在信號上進行大量的BER 對判定門限測量。 BER對判定門限曲線可以顯示信號的噪聲特點。高斯噪聲會在 Q曲線上產(chǎn)生一條直線。另外還會計算*優(yōu)的判定門限和推斷 的BER。這會提供兩個BER 值：實際計算的誤碼數(shù)量除以計 算的位數(shù)，以及推斷的BER(以供BER太低而不能迅速測量時 使用)。

星座圖

星座圖

 

一旦去掉了激光器相位波動和頻率波動，可以在復(fù)數(shù)平面中繪 制得到的電場。如果只繪制符號中心的值，那么其稱為星座 圖。如果復(fù)數(shù)平面中還顯示連續(xù)曲線，那么其通常稱為相位 圖。由于可以打開或關(guān)閉連續(xù)曲線，我們把這兩種圖都叫作星 座圖。符號點散射表明調(diào)制與理想值的接近程度。符號點由于 附加噪聲、發(fā)射機眼圖閉上或光纖損傷而散開。可以通過符號 標(biāo)準(zhǔn)偏差、誤差矢量幅度或模板違規(guī)來測量散射。

星座圖上進行的測量在每個圖形窗口相關(guān)的“飛出”面板中提 供。下面介紹了星座圖相關(guān)測量。

星座測量

顏色特性

顏色等級星座圖


顏色等級，帶有精細軌跡

 

顏色等級特性提供了無窮大余輝圖，其中用顏色表示一個點在 曲線上發(fā)生的頻率。這種模式有助于揭示用單色顯示不明顯的 碼型。注意，下面的實例中，下方的星座群的EVM 要高于上 面的星座圖。在大多數(shù)情況下，這表明正交調(diào)制器偏差朝著正 軌太遠了。近似正確的交點顯示得不明顯。在本例中，偏差不 正確的調(diào)制器隱藏了偏差不正確的驅(qū)動器放大器。

Color Key Constellation(顏色鍵星座) -如果前面的符號在**象 限(右上)，那么當(dāng)前符號的顏色為黃色。如果前面的符號在**象 限(左上)，那么當(dāng)前符號的顏色為品紅色。如果前面的符號在第三 象限(左下)，那么當(dāng)前符號的顏色是淺藍色(青色)。如果前面的符 號在第四象限(右下)，那么當(dāng)前符號的顏色是深藍。

 

Color Key Constellation Points(顏色鍵星座點)是一種特殊功 能，在非Color Grade 模式下使用。在本例中，符號顏色由以 前符號的值確定。這有助于揭示碼型相關(guān)性。在這里，它顯示 了碼型相關(guān)性要怪其它群上的EVM 不好。調(diào)制器非線性度通 常會屏蔽RF 電纜損耗導(dǎo)致的碼型相關(guān)性，但這里的調(diào)制器偏 差不正確，使得其傳送到光信號。

眼圖

眼圖

 

可以為相應(yīng)的調(diào)制格式選擇眼圖。支持的眼圖格式包括：Field Eye，也就是復(fù)數(shù)平面中相位曲線的實數(shù)部分；Power Eye，使 用泰克示波器光輸入仿真顯示的眼圖；Diff-Eye，使用1 位延 遲線干涉儀仿真生成的眼圖。與星座圖一樣，可以按鼠標(biāo)右鍵， 選擇顏色選項。Field Eye 圖提供了下述測量：

Field Eye 測量

在多電平信號中，上述測量按曲線中對應(yīng)眼圖張開的順序列 出。*上面一行值與*上面的眼圖張開對應(yīng)。

上面涉及Q因子的函數(shù)采用Bergano發(fā)表的論文中介紹的判定 門限方法*4。在測量間隔中的誤碼數(shù)很小時(這是通常情況)，從 誤碼率導(dǎo)出的Q 因子可能并不能準(zhǔn)確地衡量信號質(zhì)量。但是， 判定門限Q 因子是一個準(zhǔn)確的指標(biāo)，因為它基于所有信號值， 而不只是越過規(guī)定邊界的值。

*⁴N.S. Bergano, F.W. Kerfoot, C.R. Davidson, “光放大器系統(tǒng)中的余量 測量,” IEEE Phot. Tech. Lett., 5, no. 3, pp. 304-306 (1993).

為非偏置格式提供的其它測量

測量數(shù)據(jù)隨時間變化

誤碼測量隨時間變化

 

除眼圖外，觀察信號隨時間變化通常也非常重要。例如，*好 能夠觀察字段值在誤碼附近的情況。通過把該點涂色紅色(假設(shè) 該數(shù)據(jù)被同步到指明的碼型)，顯示符號中心值的所有示圖都將 表明該符號是否錯誤。測量數(shù)據(jù)隨時間變化曲線特別實用，因 為它有助于區(qū)分誤碼是由噪聲、碼型相關(guān)性還是由碼型錯誤引 起的。

3D 可視化工具

復(fù)雜調(diào)制信號本身是3D 的，因為同相成分和正交成分會隨時 間變化。3D 眼圖把星座圖和眼圖有效組合成一個3D 圖，幫助 可視化復(fù)合量在位周期中怎樣變化。而且這個圖可以旋鈕和成 比例縮放。

另外，3D 圖中提供了Poincare Sphere。3D 視圖適合觀察每 個符號的偏振狀態(tài)。符號一般會在Poincare Sphere上構(gòu)成簇， 為專家用戶提供實用信息。另外，還在這個視圖中可以繪制非 歸一化Stokes Vectors。

分析控制

Analysis Controls(分析控制)窗口可以設(shè)置與系統(tǒng)及其測量有關(guān) 的參數(shù)。

分析參數(shù)

MATLAB 窗口

 

可以在這里顯示的MATLAB窗口中分配用戶碼型。數(shù)據(jù)碼型可 以輸入MATLAB，或通過高SNR信號測量直接找到數(shù)據(jù)碼型。

信號頻譜

信號頻譜窗口


激光相位頻譜窗口

 

校正的電場隨時間變化的FFT，可以揭示與數(shù)據(jù)信號有關(guān)的大 量信息。頻譜不對稱或位移可能表示激光頻率誤差過高。頻譜 周期性顯示了數(shù)據(jù)支流之間的關(guān)聯(lián)。可以使用激光器相位隨時 間變化數(shù)據(jù)的FFT，測量激光器相噪。

Poincaré Sphere

Poincare Sphere 窗口

 

偏振數(shù)據(jù)信號在開始時一般會與PM 光纖軸對齊。但在標(biāo)準(zhǔn)單 模光纖中，偏振狀態(tài)開始位移。然而，測量偏振狀態(tài)、確定偏 振消光比仍是可能的。軟件鎖定到每個偏振信號。兩個信號的 偏振狀態(tài)在一個圓形上顯示，代表Poincare Sphere 球體的一 面。把標(biāo)記變成藍色，表示背面的狀態(tài)。顛倒背面，使正交信 號一直以不同顏色出現(xiàn)在同一位置，可以可視化正交度。因此， 藍色表示背面(用負(fù)值表示Stokes 矢量的這個成分)，X 表示X 支流，O 表示Y 支流，繪制Stokes 矢量，使球體的左面、下 面、藍色都為負(fù)。

InvertedRearFace -勾選這個框，顛倒Poincare Sphere 畫 面的后面，從而兩個正交偏振一直位于彼此的頂部。

損傷測量和補償

在研究傳輸實現(xiàn)技術(shù)時，非常重要的一點是能夠補償長光纖或 光元器件產(chǎn)生的損傷。色散( C D ) 和偏振模色散( P M D ) 是 OM4000軟件可以測量或校正的兩種重要的線性損傷。PMD測 量的基礎(chǔ)是把收到的信號與背對背發(fā)射機信號或理想信號進行 對比，這會得到一個直接的PMD 指標(biāo)，而不是基于自適應(yīng)濾 波器特點估算PMD。用戶可以指定要計算的PMD 階數(shù)。一階 PMD 的精度在10 Gbaud 時為~1 ps。CD 補償算法本身沒有 限制，業(yè)內(nèi)一直成功地采用這種算法，補償幾千ps/nm。

記錄和播放

工作空間記錄和播放

 

可以使用Offline 帶上的Record 按鈕，作為.MAT 文件順序記 錄工作空間。這些文件順序?qū)⒂涗浽谀J(rèn)的目錄下，如果之前 沒有改動，通常是MATLAB 工作目錄。

通過使用Home帶上Offline Commands段中的Load按鈕，可 以從.MAT 文件順序中播放工作空間。使用Ctrl 鍵標(biāo)記要加載 的文件，使用鼠標(biāo)標(biāo)記文件名，加載一個順序。還可以使用Shift 鍵，使用鼠標(biāo)標(biāo)記順序中的**個文件名和*后一個文件名， 加載連續(xù)的順序。使用Home 帶上Offline Commands 段中的 Run 按鈕，順序通過記錄的.MAT 文件。在重播時，記錄的文 件上會執(zhí)行實施的所有過濾和處理操作。