典型的相幹光學采集係統由三個重要構建模塊組成

，它們是相幹接收器、數字化儀(一般是示波器)
，yijimouzhongxingshidesuanshuchulimokuai。zhuruxiangganjieshouqidaikuanhuoshiboqicaiyanglvdengtedingxingnengcanshuduiceliangdexinhaozhiliangyoumingxiandeyingxiang。raner
，haiyouxuduoqitayinsuyingxiangxiangganguangxuecaijixitongdexuanze，tamensuiranbushinamemingxian
，danzaichenggongdeceshixitongzhongyefahuizhetongyangzhongyaodezuoyong。

 

 

低的誤差矢量幅度(EVM)和誤碼率(BER)對任何相幹光學采集係統來說都是基本要求。有許多係統損傷和配置問題會影響最終的光學EVM性能。

 

在光學調製分析儀(OMA)的接收器內，EVM可能受到許多接收器問題的影響
，比如：IQ相位角度誤差
，IQ增益失衡，IQ偏移誤差，以及XY極(ji)化(hua)偏(pian)移(yi)誤(wu)差(cha)。有(you)關(guan)這(zhe)些(xie)類(lei)型(xing)誤(wu)差(cha)的(de)好(hao)消(xiao)息(xi)是(shi)，它(ta)們(men)都(dou)可(ke)以(yi)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)，它(ta)們(men)的(de)影(ying)響(xiang)可(ke)以(yi)在(zai)通(tong)常(chang)位(wei)於(yu)相(xiang)幹(gan)檢(jian)測(ce)之(zhi)後(hou)的(de)算(suan)術(shu)處(chu)理(li)中(zhong)通(tong)過(guo)校(xiao)準(zhun)消(xiao)除(chu)。OMA對EVM測量的主要影響也可以得到校正。

 

一旦收到信號後，下一步就是由多通道示波器在電信號路徑上進行數字化。就示波器而言，有許多儀器因素會影響EVM
，最基本的是示波器帶寬和采樣率。測試100G相幹光學信號的大多數工程師使用4通道示波器
，其帶寬在23GHz到33GHz範圍，采樣率在50GSs到100GS/s範圍。400G係統評估則要求使用70GHz帶寬、200GS/s采樣率的示波器。

 

假設使用了具有合適帶寬和采樣率的示波器

，而且所有OMA損傷都通過算術方法得到了校正，那麼最低可測EVM可歸結為示波器有效位數(ENOB)的函數。

 

 

IEC/TR 61282 101標準最近對EVM進行了定義。本文中的EVM定義如下。誤差矢量被簡單地認為就是從實際測量符號指向該符號在信號星座圖中預期位置的矢量。“參考”或預期符號位置由調製類型所定義
，隻是總體信號幅度除外。對於一組符號來說
，參考幅度被認為是導致該組最小EVM的幅度。一旦確定了這個幅度，那麼信號和參考符號都要被最大參考符號的幅度所除，以便得到歸一化的數據。

 

用這種方法歸一化數據具有將EVM表示為最大參考符號幅度小數的效果。這使得QPSK和QAM EVM之(zhi)間(jian)的(de)比(bi)較(jiao)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)困(kun)難(nan)。許(xu)多(duo)無(wu)線(xian)標(biao)準(zhun)選(xuan)擇(ze)使(shi)用(yong)均(jun)方(fang)根(gen)符(fu)號(hao)冪(mi)作(zuo)為(wei)歸(gui)一(yi)化(hua)因(yin)子(zi)。隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)推(tui)移(yi)，光(guang)學(xue)標(biao)準(zhun)也(ye)可(ke)能(neng)改(gai)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)。正(zheng)是(shi)由(you)於(yu)這(zhe)個(ge)原(yuan)因(yin)
，泰(tai)克(ke)OM4000軟件允許定製歸一化因子。默認定義遵循TR標準(見圖1)。

圖1：TR標準。

 

這些考慮為表示為百分數的EVM提供了以下公式
，見等式1：其中EVM(n)是歸一化後的每個符號的誤差矢量幅度
，N是組裏的符號數量。如上所述
，TR標準假設由最大參考符號進行歸一化。

 

有多種因素會限製EVMdejingduhekezaixianxing，zhexieyinsuyibankefenweixitongxinghuosuijizaoshenggongxian。xitongxingwuchazhuyaoshixiangganjieshouqibulixiangzaochengde。jieshouqidebulixiangtexingbaokuoI-Q相位誤差、I-Q幅度失配、偏移、串擾和頻率響應。這些誤差可以在數據後處理中得到校正
，但仍有殘留誤差
，因為在不理想特性的測量過程中存在某些不確定性。

 

隨機EVM噪zao聲sheng貢gong獻xian是shi被bei最zui大da符fu號hao幅fu度du除chu後hou的de以yi輸shu入ru為wei參can考kao的de均jun方fang根gen噪zao聲sheng。因yin此ci增zeng加jia信xin號hao功gong率lv可ke以yi減jian小xiao這zhe種zhong隨sui機ji噪zao聲sheng貢gong獻xian值zhi，直zhi到dao達da到dao數shu字zi化hua儀yi動dong態tai範fan圍wei極ji限xian。數shu字zi化hua儀yi瞬shun時shi動dong態tai範fan圍wei通tong常chang用yong有you效xiao位wei數shu或huoENOB進行測量。ENOB是(shi)理(li)想(xiang)的(de)數(shu)字(zi)化(hua)儀(yi)具(ju)有(you)與(yu)實(shi)際(ji)數(shu)字(zi)化(hua)儀(yi)相(xiang)同(tong)噪(zao)聲(sheng)電(dian)平(ping)所(suo)需(xu)的(de)比(bi)特(te)數(shu)。如(ru)果(guo)不(bu)要(yao)求(qiu)整(zheng)個(ge)數(shu)字(zi)化(hua)儀(yi)帶(dai)寬(kuan)，通(tong)常(chang)可(ke)以(yi)用(yong)數(shu)字(zi)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)器(qi)來(lai)改(gai)善(shan)數(shu)字(zi)化(hua)儀(yi)的(de)ENOB。因此，低的ENOB是獲得最低可能EVM的關鍵。

 

 

交織對示波器來說並不是什麼新技術。一旦帶寬要求超過了商用模數轉換器(ADC)元件的采樣率能力，就有必要尋找其它技術，以便利用現成元件滿足這些擴展的要求，或設計新一代的ADC。LeCroy和Keysight公(gong)司(si)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)都(dou)采(cai)用(yong)了(le)頻(pin)率(lv)交(jiao)織(zhi)技(ji)術(shu)來(lai)擴(kuo)展(zhan)帶(dai)寬(kuan)
，但(dan)這(zhe)樣(yang)做(zuo)的(de)代(dai)價(jia)是(shi)增(zeng)加(jia)了(le)測(ce)量(liang)通(tong)道(dao)中(zhong)的(de)噪(zao)聲(sheng)。對(dui)許(xu)多(duo)應(ying)用(yong)來(lai)說(shuo)，由(you)於(yu)頻(pin)率(lv)交(jiao)織(zhi)引(yin)起(qi)的(de)信(xin)號(hao)保(bao)真(zhen)度(du)下(xia)降(jiang)是(shi)個(ge)大(da)問(wen)題(ti)，因(yin)此(ci)

，泰(tai)克(ke)選(xuan)用(yong)了(le)不(bu)同(tong)的(de)方(fang)法(fa)。

 

頻(pin)率(lv)交(jiao)織(zhi)方(fang)法(fa)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)在(zai)於(yu)各(ge)種(zhong)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)如(ru)何(he)疊(die)加(jia)在(zai)一(yi)起(qi)重(zhong)構(gou)最(zui)終(zhong)的(de)波(bo)形(xing)，這(zhe)個(ge)步(bu)驟(zhou)會(hui)降(jiang)低(di)噪(zao)聲(sheng)性(xing)能(neng)。在(zai)傳(chuan)統(tong)的(de)頻(pin)率(lv)交(jiao)織(zhi)方(fang)案(an)中(zhong)
，信(xin)號(hao)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)每(mei)個(ge)ADC隻看到部分輸入頻譜。借助泰克獲得專利的ATI技術(見圖2)，所有ADC都dou能neng見jian到dao完wan整zheng的de頻pin譜pu，並bing且qie具ju有you完wan整zheng信xin號hao路lu徑jing的de對dui稱cheng性xing。這zhe樣yang不bu僅jin能neng從cong交jiao織zhi架jia構gou中zhong獲huo得de帶dai寬kuan性xing能neng增zeng益yi，而er且qie保bao持chi了le信xin號hao的de保bao真zhen度du，確que保bao了le最zui高gao可ke能neng的deENOB。

圖2：泰克專利性ATI架構可以提供最低的噪聲。

 

 

隨sui著zhe技ji術shu的de進jin步bu和he測ce試shi要yao求qiu的de提ti高gao，在zai公gong司si內nei或huo機ji構gou內nei部bu從cong一yi個ge實shi驗yan室shi或huo開kai發fa團tuan隊dui到dao另ling一yi個ge實shi驗yan室shi或huo開kai發fa團tuan隊dui重zhong新xin部bu署shu儀yi器qi是shi很hen常chang見jian的de事shi。需xu要yao重zhong申shen的de是shi
，泰tai克keATI技術的模塊化特性在這方麵就具有很顯著的優勢。

 

係(xi)統(tong)很(hen)容(rong)易(yi)根(gen)據(ju)需(xu)要(yao)並(bing)通(tong)過(guo)分(fen)割(ge)和(he)重(zhong)新(xin)部(bu)署(shu)的(de)多(duo)個(ge)單(dan)元(yuan)按(an)比(bi)例(li)縮(suo)小(xiao)到(dao)其(qi)它(ta)項(xiang)目(mu)，從(cong)而(er)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)地(di)提(ti)高(gao)資(zi)本(ben)投(tou)資(zi)利(li)用(yong)率(lv)。舉(ju)例(li)來(lai)說(shuo)，當(dang)一(yi)個(ge)要(yao)求(qiu)4個70GHz通道的項目完工時，實驗室能夠輕鬆地將示波器重新部署到其它實驗室。一個4單元的配置可以分成兩半形成兩個係統
，或進一步劃分為單個單元組成的獨立儀器
，隻需簡單地去除UltraSync電纜即可，從而允許4個項目每個使用1台儀器。

圖3：從100G測試到400G測試的轉移。

 

上述基於ATI係統的雙極性400G係統是利用通過Ultra-Sync電纜連接到一個共用的12.5GHz采樣時鍾的4台個獨立儀器搭建起來的。4台(tai)儀(yi)器(qi)中(zhong)每(mei)台(tai)都(dou)可(ke)以(yi)用(yong)作(zuo)完(wan)整(zheng)的(de)獨(du)立(li)示(shi)波(bo)器(qi)，不(bu)需(xu)要(yao)任(ren)何(he)其(qi)它(ta)硬(ying)件(jian)。當(dang)要(yao)將(jiang)儀(yi)器(qi)從(cong)最(zui)初(chu)實(shi)驗(yan)室(shi)重(zhong)新(xin)部(bu)署(shu)到(dao)另(ling)外(wai)的(de)實(shi)驗(yan)室(shi)時(shi)這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)提(ti)供(gong)了(le)很(hen)大(da)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)。

 

其qi它ta多duo儀yi器qi示shi波bo器qi架jia構gou會hui采cai用yong一yi台tai主zhu控kong儀yi器qi來lai控kong製zhi多duo個ge采cai集ji儀yi。這zhe種zhong方fang法fa的de缺que點dian是shi，采cai集ji儀yi器qi不bu能neng被bei自zi己ji使shi用yong。在zai不bu投tou資zi額e外wai控kong製zhi硬ying件jian的de條tiao件jian下xia將jiang這zhe種zhong係xi統tong分fen成cheng多duo個ge獨du立li的de示shi波bo器qi基ji本ben上shang是shi不bu可ke能neng的de。

 

測ce試shi與yu測ce量liang相xiang幹gan接jie收shou器qi一yi般ban都dou提ti供gong分fen析xi和he可ke視shi化hua軟ruan件jian。然ran而er，對dui設she計ji師shi或huo研yan究jiu人ren員yuan來lai說shuo，需xu要yao一yi種zhong相xiang幹gan接jie收shou器qi製zhi造zao商shang的de軟ruan件jian中zhong不bu存cun在zai的de特te殊shu類lei型xing的de測ce量liang或huo可ke視shi化hua功gong能neng並bing不bu罕han見jian。舉ju例li來lai說shuo，也ye許xu研yan究jiu人ren員yuan正zheng在zai評ping估gu一yi種zhong新xin的de相xiang位wei恢hui複fu算suan法fa的de質zhi量liang。理li想xiang的de光guang學xue調tiao製zhi分fen析xi軟ruan件jian不bu僅jin提ti供gong用yong於yu測ce量liang的de基ji本ben構gou建jian模mo塊kuai
，而er且qie支zhi持chi完wan全quan定ding製zhi化hua的de信xin號hao處chu理li。

圖4：自動化測試可以通過連接到OUI或直接連接到MATLAB工作區實現。

 

比如泰克的OM1106軟件就為這些算法提供了完整的應用編程接口(API)。使用這些API提供實質性功能集的就是OM係列用戶接口(OUI)。OUI提供了完整的相幹光學工具套件，允許任何用戶開展對複雜調製光學信號的詳盡分析，不要求用戶掌握MATLAB
、分析算法或軟件編程方麵的任何知識。