改善光电模块/系统流量质量

如同上升时间一般，如果下降时间愈短，亦愈能表现出眼图中间的白色区块，可以传递的信号及容忍误码比率愈好。 

DCD为信号传递重要观察依据 

信号循环失真比(Duty Cycle Distortion, DCD)是信号1及0传递偏差比例观察重要依据之一。DCD是测量在数据讯框(Pattern)传递中，脉冲宽度的变异对于一般正常值的差异比例关系，一般理想值为0，代表信号1及0平均分布且传递脉冲宽度一致。如此的眼图交叉点将位于50%的位置，其测量的方式是分别以50%为主的眼图上升端及下降端时间差异，对应的公式如下：
信号循环失真比=100×[眼图上升及下降边缘之间的时间差异@在50%位准/位周期] 

上述公式又可以如图7下方的公式表达。而在图8中，特别将DCD的比例关系标示出来，随着眼图交叉比例75%、50%及25%的关系下，在75%的脉冲信号中，1区间较0区间长，DCD的比例为14%；相对于25%的脉冲信号中0区间较1区间长，同样地DCD的比例也为14%；而在理想的条件下1及0具备相同长度，而DCD的比例关系则为0%。

图7　DCD比例关系说明

图8　DCD比例与脉冲信号之关系

差动信号有效判断噪声高低 

差动信号是提供高速信号传递过程中，噪声免除或有效判断位准排除噪声的重要机制。然而整体的差动信号质量，仍然需要一些分别或重组等方式来检验相关的信号内容是否有偏差。如图9 Ch1与Ch2两个信道信号的差动信号所示，就上下眼图之信号并无太大之差异。进而将信道信号作眼图至脉冲信号之转换，并执行Ch1与Ch2的信号相加与信号相减的动作。在脉冲信号重迭信息中，差动信号对应的关系良好，相减之信号即为单一各脉冲信号振幅的两倍，且具备相关之脉冲宽度；而相加之信号可以看出有一些在0位准之起伏高度或偏斜(Skew)。

图9　DCD比例与脉冲信号之关系

在前述标准正常的信号下，若试着将差动信号产生1个单位间隔(Unit Interval, UI)或称1个数据位的偏差。此时重迭后的眼图如图10所示，Ch1与Ch2两个信道信号已经明显看得出来，但并没有造成多大的损失；但若将其转换成脉冲信号时，就会发现信号间的偏斜则严重起来。

图10　具备偏差的差动信号

同时，再将两个信道信号作两两相减及相加的比较，发现使用脉冲信号之比对，将较容易判断出信号偏差的严重关系，特别是在差距大于1UI时。而在此较大差距之状况下，将产生额外的位准在眼图信号的中间。主要的原因是几项，包括：有25%之Ch1时间及Ch2皆为高，所以Ch1－Ch2等于中间之位准；有25%之Ch1时间及Ch2皆为低，所以Ch1－Ch2等于中间之位准；有25%之Ch1时间为高；但Ch2为低，所以Ch1－Ch2等于中间之位准；以及有25%之Ch1时间为低，但Ch2为高，所以Ch1－Ch2等于中间之位准。 

此相同之情形也同样发生在Ch1＋h2时(图11)，故重点在于，测量前尽可能地使差动信号之偏差降至最小；或测量后改善偏差情形至最小。

图11　具备偏差的差动信号信道相加及相减

ER代表光信号特定振幅失真参数表现 

光消比(Extinction Ratio, ER)代表在光信号中特定振幅失真的参数表现，是测量较高位准下配合较佳误码率之信号1及0位准间的比例关系。相关的计算公式如下：
光消比(dB)=10log10[1位准/0位准] 

有如屏蔽测量一般，相关的测量规范皆须符合国际标准建议的方式，例如测量此信号时的眼图必须使用四阶Bessel-Thomson接收响应；而3dB的截止频率为3/4×速率。此要求目的是确保所有的传送端皆在近似之接收响应下作相关测试。图12显示此待测物之光消比数值为8.9dB，依经验，一般PON光电模块组件约介于11～13dB，PON系统约为9～12dB；而目前也有国外以太网络光纤被动网络(GPON)厂商要求此数值必须达17dB，且特别是在光电模块电路布局于系统中。

图12　眼图之光消比参数

利用眼图屏蔽　快速判断信号是否符合国际标准 

依据不同产品别所制订的国际标准，有着不同眼图屏蔽之要求，在PON系统中，分别以IEEE 802.3ah及ITU-T G.984.2的要求为主，如图13所示，在左方为一般正常测量方式，经过一定时间或信号位传递(Hit Rate)下，测试信号能否通过屏蔽之考验。而右方的测试则是通过屏蔽验证后，再进行相关最大屏蔽极限(Margin)之测试，而能超过标准屏蔽的比例愈大愈好。

图13　眼图之光消比参数

作者：冯国璋   来源：光电新闻网