Tektronix 泰克
Tektronix 泰克OM4000 光调制分析仪产品介绍：
产品型号：OM4000
产品品牌：Tektronix 泰克
产品类别：分析仪
产品备注：光调制分析仪
Tektronix 泰克OM4000 光调制分析仪产品应用：
OM4245 使用相干检测来采集*高 80 GBaud 的光纤信号，然后使用 DSP 功率来分析调制和信号源属性。 它会提供丰富的结果和图表。 动态的 MATLAB 集成可提供*高的分析系统定制性和可扩展性。
OM4245 相干光调制分析仪与 DPO70000SX 系列 70 GHz 实时示波器紧密集成，为您的系统配置提供*大程度的灵活性。
为了获得高波特率， OM70000 相干光调制测试系统 可以使用 70GHz 光接收机提供超过 100GBaud 的测试能力。
Tektronix 泰克OM4000 光调制分析仪产品特点：
* 通过 DPO70000SX 系列 70 GHz 实时示波器和 DSA8300 系列 70 GHz 取样示波器完整检定最高 80 GBaud 的信号
* 支持多载波系统，包括 400G 超级通道
* 为光信号提供最佳的信号处理算法
* 相位或幅度调制信号的详细分析
* 支持双偏振态传输
* 兼容第三方相干接收机
* 直接 MATLAB 接口
* 系统内置两路窄线宽 ECDL 激光
Tektronix 泰克OM4000 光调制分析仪产品优势：
* 与泰克的实时和取样示波器紧密集成，实现经过校准的系统性能
* 执行多载波系统自动测试，提供完备的通道测量结果，实现快速分析
* 无需成为信号处理专家也可获得最佳结果
* Q 因数图提供 BER 与判定门限和 SNR 的关系
* 观察偏振状态和消光比
* OM2210 可灵活支持现在和将来需求
* 允许修改任何变量进行可定制的快速分析
* 帮助快速校准验证
OM4245光学调制分析仪（OMA）是一款45 GHz 1550 nm（C和L波段）光纤测试系统，用于可视化和测量复杂的调制信号，为测试相干和直接检测的传输系统提供了完整的解决方案。OM4245包括一个极化和分相接收器和分析软件，可同时测量对于高级光纤通信很重要的调制格式，包括QPSK，8QAM，16QAM，PAM4等偏振复用（PM）格式。OMA软件执行所有校准和处理功能，以实现实时突发模式星座图显示，眼图显示，庞加莱球和误码检测。
无与伦比的灵活性
精密光接收器
用户定义的可扩展性
400G和1Tb / s超通道支持
某些功能仅在与Tektronix示波器一起使用时才可用。
2 MATLAB是MathWorks的注册商标。
OM4000系列仪器是业内首个可同时使用实时和等效示波器的仪器。这种空前的架构使用户可以通过一个光调制分析仪（OMA）来获得两种采集格式的好处。OM4200系列继续保持这种灵活性。对于需要高采样率分析的客户，将OM4200与实时示波器（如Tektronix DPO70000SX系列）配合使用可能是最佳选择。对于需要高垂直分辨率（例如调制器检定）分析的客户来说，等效时间示波器可能是最有益的。使用具有足够带宽的泰克示波器解决方案，可以提供高达80 GBaud的相干分析。
泰克相干光学产品线中的公用线程是公用用户界面（OUI），用于控制数据的操作和显示。颜色等级，持久性和颜色键选项可用于帮助您可视化数据。在图中，由于IQ数据序列的相对时序（图的中上部分），水平过渡比垂直过渡更罕见。另一个偏振星座图以颜色等级显示，仅带有符号点（中下部）。眼图也可以使用颜色等级（右下）。
还可以单独订购此OUI，而无需OM4200来使用另一个相干接收机系统分析数据。OUI软件的仅数据捕获和分析版本称为OM1106光调制分析仪软件。
OM4200用户界面（OUI）显示颜色等级的图形选项。符号也可以用彩色键表示先前的状态。显示的数据为112 Gb / s PM-QPSK。
OM4200用户界面（OUI），显示所选等效时间测量的显示。
OUI接收有关用户提供的信号的信息以及来自示波器的采集数据，并将其传递到MATLAB工作区，如下图所示。然后调用一系列MATLAB脚本来处理数据并产生结果字段变量。然后，OUI检索这些变量并绘制它们。可以通过连接到OUI或直接连接到MATLAB工作区来完成自动化测试。
OUI / MATLAB数据流
用户不需要任何对MATLAB的熟悉；OUI可以管理所有MATLAB交互。但是，高级用户可以访问MATLAB接口内部函数来创建用户定义的解调器和算法，或者用于自定义分析可视化。
对于实时采样系统，数据采集之后的第一步是恢复时钟并在符号中心以每个符号1个采样的频率重新定时数据，以进行偏振分离和后续算法（在图中以上方路径显示）。还以10倍的波特率（用户可设置）对数据进行重新采样，以定义将眼图中或星座图中的符号相互连接的迹线（显示为下部路径）。
时钟恢复方法取决于所选的信号类型。然后根据符号中心样本恢复激光相位。一旦恢复了激光相位，该场的调制部分可用于与每个支路的预期数据对齐。此时，在考虑了数据极性中所有可能的歧义之后，可以通过查找实际数据与预期数据之间的差异来计算误码。该软件选择具有最低BER的极性。一旦知道了实际数据，就可以进行第二次相位估计，以消除可能由于激光相位跳变而引起的误差。一旦计算了字段变量，OUI就可以使用它们进行检索和显示。
在每个步骤中，为指定的数据类型选择最佳算法，除非需要，否则无需用户干预。
数据流经“核心处理”引擎。
泰克OMA的用户界面称为OUI。OUI使您可以轻松地配置和显示测量值，还提供了一种使用WCF或.NET通信对第三方应用程序进行软件控制的方法。也可以通过MATLAB或LabVIEW进行控制。
下图显示了QAM测量设置。地块可以移动，停靠或调整大小。您可以关闭或创建图以仅显示所需的信息。
在OM4200用户界面（OUI）上进行QAM测量。
除了绘图上提供的数字测量值外，这些测量值还汇总在“测量值”窗口中，其中还会显示统计信息。图中显示了其中一些测量的示例。
来自OM4200用户界面（OUI）的带注释的测量表。
OUI旨在从示波器收集数据，并以极快的速度将其移入MATLAB工作区，以提供最大的数据刷新率。然后在MATLAB中处理数据，并提取结果变量以进行显示。
由于100％的数据处理都是在MATLAB中进行的，因此测试工程师可以轻松地探究处理过程，以了解整个过程中的每个步骤。通过为开发中的新技术编写自己的MATLAB算法，研发实验室还可以利用紧密的MATLAB集成优势。
不用担心使用哪种算法。当您在OUI中选择一种信号类型（例如PM-QPSK）时，软件会将最佳算法应用于该信号类型的数据。每种信号类型都有专门设计的信号处理方法，最适合该应用。这意味着您可以立即获得结果。
设计用于电无线信号的信号处理算法不能始终与用于复杂光调制信号的噪声较大的源配合使用。我们强大的信号处理方法可以承受足够的相位噪声，甚至可以测试传统上通过差分或直接检测（例如DQPSK）测量的信号。
Q曲线是一种处理数据信号质量的好方法。每次数据采集后，都会在信号上进行大量BER测量与决策阈值的比较。绘制BER与决策阈值的关系曲线可显示信号的噪声特性。高斯噪声将在Q曲线上产生一条直线。还计算了最佳决策阈值和外推BER。这将为您提供两个BER值：实际计数的错误除以计数的位数，以及在BER太低而无法快速测量时使用的外推BER。
Q图。
一旦消除了激光相位和频率波动，就可以在复合平面上绘制出产生的电场。当仅绘制符号中心的值时，这称为星座图。当在复杂平面上还显示连续迹线时，这通常称为相图。由于可以打开或关闭连续走线，因此我们都将其称为星座图。符号点的散布指示调制与理想值的接近程度。符号点由于附加噪声，发射器眼图闭合或光纤损伤而散开。可以通过符号标准偏差，误差矢量幅度或模板违规来测量散射。
星座图。
在星座图上进行的测量可在与每个图形窗口关联的“弹出”面板上找到。星座图可用的测量值在下面描述。
星座测量
| 测量 | 描述 |
| 伸长 | Q调制幅度与I调制幅度之比是衡量特定极化信号的I和Q分支调制均衡程度的方法 |
| 真实偏见 | 用百分比表示，表示星座向左或向右移动了多少。除零以外的实际（同相）偏置通常表示发送器调制器的同相支流在眼中心未对称驱动 |
| 伊马格·比亚斯（Imag Bias） | 用百分数表示，表示星座向上或向下移动了多少。除零以外的虚数（正交）偏置通常表示发射机调制器的正交支流在眼中心未对称驱动 |
| 大小 | 图中给出单位的所有符号幅度的平均值。这可以用来找到两个极化信号的相对大小 |
| 相位角 | 变送器IQ相位偏置。通常应该是90 |
| 象限的StdDev | 符号点距离平均符号的标准偏差，以图形上给出的单位表示。为BPSK和QPSK显示 |
| EVM（％） | 每个符号点与理想符号点的RMS距离除以以百分比表示的理想符号的大小 |
| EVM标签 | 右图所示的单独的EVM选项卡按星座组提供了EVM％。编号被布置为对应于符号布置。这是设置发射器调制器偏置的理想选择。例如，如果左侧组的EVM高于右侧，则调整同相发送器调制器偏置以更强地驱动负轨 |
| 遮罩标签 | 右图所示的单独的“遮罩”选项卡提供了按星座组划分的遮罩违例数。编号被布置为对应于符号布置。掩码阈值在“引擎”窗口中设置，可用于通过/失败发射机测试 |
“颜色等级”功能提供了一个无限余辉图，该图中点的出现频率由其颜色指示。此模式有助于揭示单色中不容易看到的图案。请注意，以下示例的星座较低的组比顶层的具有较高的EVM。在大多数情况下，这表明正交调制器偏向正轨的距离过大。从近似正确的交叉点来看，这是不明显的。在这种情况下，不当偏置的调制器会掩盖不当偏置的驱动器放大器。
颜色等级星座。
颜色等级细腻。
“颜色关键点星座图”是一项特殊功能，当不在“颜色等级”中时可以使用。在这种情况下，符号颜色由前一个符号的值确定。这有助于揭示模式依赖性。在这里，它表明模式依赖关系应归咎于其他组的EVM不佳。调制器的非线性通常会由于RF电缆损耗而掩盖这种类型的模式相关性，但是此处调制器的不当偏置会导致将其传输到光信号中。
颜色键星座–如果先前的符号位于象限1（右上）中，则当前符号的颜色为黄色。如果先前的符号在象限2（左上方）中，则当前符号为洋红色。如果先前的符号位于象限3（左下方）中，则当前符号为浅蓝色（青色）。如果先前的符号位于第4象限（右下方）中，则当前符号为纯蓝色。
可以为适当的调制格式选择眼图。支持的眼图格式包括Field Eye（仅是复杂平面中相位轨迹的真实部分），Power Eye（模拟泰克示波器光学输入所显示的眼睛）和Diff-Eye（模拟眼图），其通过使用1生成的眼图位延迟线干涉仪。与星座图一样，您也可以右键单击以选择颜色选项。现场眼图提供以下测量：
视场图。
| 测量 | 描述 |
| Q（分贝） | 根据眼睛的线性决策阈值Q因子的20×Log10计算 |
| 眼高 | 从平均1级到平均0级的距离（绘图单位） |
| Rail0标准开发 | 根据判定阈值Q因子测量确定的0级标准偏差 |
| Rail1标准开发 | 由决策阈值Q因子测量确定的1级标准偏差 |
上述涉及Q因子的函数使用Bergano 1在论文中描述的决策阈值方法。当测量间隔中的误码数量很少时（通常是这种情况），从误码率得出的Q因子可能不是信号质量的准确度量。但是，决策阈值Q因数是准确的，因为它基于所有信号值，而不仅仅是基于跨越定义边界的信号值。对于多电平信号，以上测量按图中相应眼图张开的顺序列出。第一行的值对应于最上方的眼图张开。
1 NS Bergano，FW Kerfoot，CR Davidson，“光放大器系统中的余量测量”，IEEE Phot。科技 Lett。
| 测量 | 描述 |
| 过冲 | 信号的部分过冲。报告支路一个值，对于多级（QAM）信号，它是所有超调量的平均值 |
| 下冲 | 信号的部分下冲（负向过渡的上冲） |
| 上升时间 | 信号的上升时间为10-90％。报告支路一个值，而对于多级（QAM）信号，它是所有上升时间的平均值 |
| 下降时间 | 信号下降时间90-10％ |
| 偏斜 | 相对于特定支流交叉点之间的中点相对于功率眼的中心的时间 |
| 交叉点 | 上升和下降沿相交处的垂直分数分数 |
除了眼图外，查看信号与时间的关系通常也很重要。例如，查看在误码附近的字段值在做什么是很有启发性的。所有显示符号中心值的绘图都会通过将点涂成红色来指示该符号是否出错（假设数据已同步到所指示的图案）。测量与时间图以这种方式特别有用，因为它有助于区分由于噪声，图案相关性或图案误差引起的误差。
测量与时间图中的错误符号。
复调制信号本质上是3D的，因为同相和正交分量随时间变化。3D眼图可将星座图和眼图有效地组合为单个3D图。这有助于可视化复杂数量在位周期内的变化。该图可以旋转和缩放。
PoincaréSphere也可用于3D模式。当查看每个符号的极化状态时，3D视图很有用。这些符号倾向于在庞加莱球体上形成簇，这可以向专业用户揭示。非标准化的斯托克斯向量也可以在此视图中绘制。
Analysis Controls窗口允许您设置与系统及其测量相关的参数。
MATLAB窗口。
信号频谱窗口。
分析参数
| 参数 | 描述 |
| 频率 | 时钟恢复在软件中执行，因此仅需要预期时钟频率的频率范围 |
| 信号类型 | 信号类型（例如PM-QPSK）确定用于处理数据的算法 |
| 数据模式 | 通过物理支路指定已知的PRBS或用户模式可进行错误计数，星座定位和两阶段相位估计 |
用户模式可以在此处显示的MATLAB窗口中分配。数据模式可以输入到MATLAB中，也可以通过测量高SNR信号直接找到。
校正后的电场随时间变化的FFT可以揭示很多有关数据信号的信息。频谱不对称或偏移可能表明激光频率误差过大。频谱的周期性显示数据支路之间的相关性。激光相位与时间数据的FFT可用于测量激光相位噪声。
偏振数据信号通常开始时与PM光纤轴完全对齐。但是，一旦进入标准单模光纤，偏振状态将开始漂移。然而，仍然有可能测量偏振态并确定偏振消光比。该软件锁定每个极化信号。这两个信号的极化状态显示在表示庞加莱球一个面的圆形图上。背面的状态通过将标记涂成蓝色来表示。可以通过倒置背面使正交度可视化，以便正交信号始终以相同的颜色出现在同一位置。因此，蓝色表示背面（Stokes向量的该分量的负值），X表示X分支，O表示Y分支，并且绘制了Stokes向量以使左，下，
InvertedRearFace –选中此框会使Poincaré球面显示的背面反转，从而使两个正交极化始终始终在彼此之上。
PoincaréSphere窗口。
在研究传输实现时，重要的是要能够补偿由长距离光纤传输或光学组件造成的损害。色散（CD）和偏振模色散（PMD）是两个重要的线性损伤，可以通过OM4200系列软件进行测量或校正。PMD测量基于接收到的信号与背对背发射机信号或理想信号的比较。这将直接测量PMD，而不是根据自适应滤波器的行为进行估算。用户可以指定要计算的PMD订单数。一阶PMD的精度在10 Gbaud时约为〜1 ps。CD补偿算法没有内在限制。它已成功用于补偿数千ps / nm。
您可以使用“脱机”功能区中的“记录”按钮将工作空间记录为.MAT文件序列。这些文件记录在默认目录中，通常是MATLAB工作目录，除非先前已更改。您可以首先使用Home功能区的Offline Commands部分中的Load按钮从一系列.MAT文件中播放工作区。通过使用Ctrl键标记要加载的文件并用鼠标标记文件名来加载序列。您还可以使用Shift键加载连续的序列，并使用鼠标标记序列中的第一个和最后一个文件名。使用“主页”功能区的“脱机命令”部分中的“运行”按钮可以循环显示所记录的.MAT文件。您执行的所有筛选和处理都会在重播记录文件时进行。
工作区记录和回放。
即使正在部署100G相干光学系统，也仍在提出和开发400G及以后的体系结构。一种引起关注的架构是“超级通道”。超级通道的配置差异很大。一些建议要求由2个DP-16QAM载波实现400G。其他建议是针对由10个或更多DP-QPSK载波组成的500 Gb / s。其中一些载波安排在标准ITU载波网格上，而另一些则支持12.5 GHz“无网格”布局。显然，此类下一代系统需要灵活的测试工具。OM4245或OM4225的选件MCS为执行此类测试提供了完全的灵活性。
多载波设置。
多载波测量。
对于制造商来说，跳槽超级通道或研究人员研究替代方案，必须由用户定义的超级通道配置。选件MCS允许用户根据需要在超信道定义内设置尽可能多的载波。每个载波可以有一个任意的中心频率。不施加载波网格间距。载波中心频率可以设置为*对值（以THz为单位）或相对值（以GHz为单位）。OUI通常为每个载波重新调整OM4245本机振荡器。但是，在示波器带宽内可以容纳多个载波的情况下，可以从软件中根据公共本地振荡器频率对多个载波进行解调。用户可以灵活地为每个载波指定*选的本地振荡器频率。
超通道频谱。
一旦配置了超级通道，系统便可以在每个通道上进行测量，而无需用户进一步干预。OUI自动调谐OM4245本机振荡器，在该通道上进行测量，再调谐到下一个通道，依此类推，直到对整个超级通道进行了测量。每个通道的结果均实时显示，并在进行所有测量后保留下来，以便于比较。
对单个通道所做的所有相同测量结果也可用于超级通道配置中的单个通道。此外，多载波测量结果可以并排使用，以便在通道之间进行比较。眼图，星座图和光谱图等可视化可以一次查看单个通道，也可以叠加所有通道以进行快速比较。为了分离多载波组中的信道，可以应用几种不同的滤波器，包括升余弦，贝塞尔，巴特沃思，奈奎斯特和用户定义的滤波器。这些滤波器可以是任何阶数或滚降因子，并且可以跟踪信号频率。
泰克是唯一可以提供从信号生成到调制，采集和分析的完整相干光学测试系统的测试和测量供应商。
泰克提供了几种能够产生相干光波形的信号发生仪器。AWG70000系列任意波形发生器（AWG）和PPG3000系列可编程模式发生器提供了灵活选择适合测试要求的信号发生仪器类型的灵活性。
AWG70000系列可在10位垂直分辨率下达到高达50GSa / s的采样率。这种性能水平允许直接产生现代相干光通信系统所需的IQ基带信号。AWG70000系列的任意波形生成功能使创建16QAM或64QAM等多电平信号，对信号增加损伤或创建针对测试系统的实际效果进行预补偿的波形成为可能。
PPG3000系列可以生成高达32 Gb / s的码型，并在一台仪器中提供1个，2个或4个通道。模式可以是标准PRBS模式，也可以是用户定义的。使用4通道码型发生器使创建双极化IQ波形非常简单。
相干光信号生成是AWG的更高要求之一。仅在性能最高的仪器（如Tektronix AWG70000系列）上，才能满足通道采样率，带宽，记录长度以及时序和同步质量方面的要求。产生理想或失真信号的独特能力，以及无需添加任何额外硬件即可轻松添加新的调制方案和信号处理算法的能力，使得AWGs成为进行相干光通信研究和开发的理想工具。
工程师需要仪器级的光信号源来测试最新的100G，400G和1Tb / s相干光学产品。泰克OM5110多格式光学发送器可灵活地以高达46 GBaud的速率调制所有最常见的相干光学格式。
OM5110多格式光发射机是C波段和L波段发射机，能够调制最常见的相干光调制格式，例如PM-QPSK和PM-16QAM。当与信号源（例如AWG70001A任意波形发生器或PPG3204 32 Gb / s码型发生器）结合使用时，它将提供完整的相干光测试信号生成系统。
对于相干光发射器或收发器制造商，OM5110可用作比较模块设计的最佳参考。OM4245光学调制分析仪可用于测量正在开发的变送器的性能，然后与OM5110参考变送器进行比较。自动或手动设置所有放大器和调制器偏置点的灵活性使用户可以模拟自己设备的低于理想性能。
相干光接收机制造商还可以将OM5110用作理想的发射机，通过它来测试接收机的性能并在最佳情况下证明其功能。然后，使用诸如AWG70001A任意波形发生器之类的仪器，可以将光损伤添加到信号中，以在各种实际情况下测试接收机。
随着对网络带宽需求的增加，正在研究诸如多载波“超级信道”之类的新传输方案。OM5110可以充当超级通道系统的心脏。可以从外部组合多个光学载波，并使用外部信号输入将其用作OM5110的激光源。泰克提供外部激光源，例如OM2012可调谐激光源，可用于创建超通道系统。通过这种配置，可以创建具有总计数据速率（例如400G，1Tb / s或更高）的系统。
| 特性 | 描述 | 实时支持的功能 | 等效时间支持功能 |
| 星座图 | 星座图精度（包括内达因误差和解调误差）可以通过星座点的RMS误差除以每个极化信号的电场强度来测量 | X | X |
| 星座延伸率 | 星座高宽比 | X | X |
| 星座相角 | 变送器IQ相角的测量 | X | X |
| 星座I和Q偏差 | 相对于原点的平均符号位置的度量 | X | X |
| 星座面具 | 用户可设置的允许EVM级别。违反面罩的符号被计数 | X | X |
| 眼部决策阈值Q因子 | 实际获得的Q将取决于数据信号的质量，信号幅度和用于数字化的示波器。使用Tektronix DPO73304DX示波器（4-Ch），在40 GBaud时可实现20 dB的Q因数 | X | X |
| 决策阈值Q图 | 显示每个睁眼的BER与决策阈值。最佳决策阈值下的Q值是Q因子 | X | X |
| 信号光谱和激光光谱 | 在功率信号或激光相位噪声的复平面FFT中显示信号电场与时间的关系 | X | |
| MATLAB视窗 | 可以输入在每次获取和处理信号时执行的命令 | X | X |
| 测量与时间 | OUI中会显示光场，符号中心值，误差和平均波形随时间的变化。可以使用适当的MATLAB表达式绘制任何参数与时间的关系图 | X | X |
| 3D测量 | 3D Eye（复杂场值与时间的关系），以及用于符号和支路极化显示的3DPoincaréSphere | X | |
| 差分眼图显示 | 模拟或显示平衡或单端平衡检测并显示在“差分眼图”中 | X | |
| 频偏 | 信号和参考激光之间的频率偏移显示在“测量”面板中 | X | |
| 庞加莱球 | Pol混合信号支路的极化被跟踪并显示在庞加莱球上。PER被测量 | X | X |
| 讯号品质 | EVM，Q因子和掩码违规 | X | X |
| 支流偏斜 | 在“测量”面板中报告每个支流的时间偏移 | X | X |
| CD补偿 | 离线处理无内在限制–基于FIR的滤波器可根据给定的色散值在频域中去除CD | X | |
| PMD测量 | PMD值显示在“偏振”复用格式的“测量”面板中，带有用户指定的PMD订单数量 | X | |
| 示波器和/或电缆延迟补偿 | 电缆，示波器和接收器偏斜通过OUI中的插值得到校正。使用示波器UI可以进行其他电缆调整 | ±0.5纳秒 | |
| 示波器偏斜调整 | 使用支持的采样头插件中的“延迟”功能可以调整等效时间示波器的偏斜 | ±100％ | |
| 校准程序 | 接收器偏斜，DC偏移和路径增益不匹配混合角度和极化状态已在工厂进行了校准 | X | X |
| 数据导出格式 | MATLAB（可通过MATLAB或ATE接口使用的其他格式）；PNG | X | X |
| 具有不同参数设置的原始数据回放 | 电影模式和后处理 | X | X |
| 误码率测量 | 计数的位数/符号 | X | X |
| 检测到的数量或错误 | X | X | |
| 误码率 | X | X | |
| 差分检测误差 | X | X | |
| 保存采集到的检测到的错误 | X | X | |
| 离线处理 | 在单独的PC或示波器上运行软件 | X | X |
| 相干眼图 | 显示同相或正交分量与时间的模2位周期。 | X | X |
| 电眼图 | 显示每个极化的计算功率与时间（模2位周期）的关系。 | X | X |
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