9.2.7. Измерения временных интервалов (индикаторные диаграммы)

Важно также проанализировать сигнал линии передачи данных в реальном времени. Наиболее эффективным методом для этого является анализ цифровых импульсов на выходе приемника во временных интервалах. Базовые временные параметры сигнала могут предоставить изобилие ценной информации о качестве и характеристиках системы передачи.

Параметры цифрового импульса, которые можно измерить, включают период, рабочий цикл, время установки, длину импульса, время нарастания, время спада, выбросы на переднем и заднем фронтах импульса и время установления. Сравнивая параметры формы и временного интервала непрерывных последовательных импульсов, можно измерить другие параметры, такие, как шум, флуктуации, общее качество импульса (которые иногда называют масками (masks) и до какого расстояния ожидается сохранение импульса (это называется отношением угасания (extinction ratio).

Для точного измерения параметров импульса прибор, которым осуществляется измерение во временном интервале, должен иметь сравнительно быструю переходную (временную) характеристику (transient response, time response) по сравнению с импульсом, который измеряется. Для того чтобы прибор точно измерял быстрые входные оптические сигналы, импульсная характеристика прибора обычно должна быть по крайней Мере в четыре раза быстрее, чем у измеряемого сигнала.

Для тех, кто ориентируется в математике, стоит также заметить, что частотную характеристику измерительного прибора можно определить по импульсной характеристике, выполнив преобразование Фурье. Обратное также верно: импульсную характеристику можно определить, выполнив обратное преобразование Фурье частотной характеристики.

Измерение частоты ошибок бит (BER) требует передачи псевдослучайной последовательности битов. Эта последовательность битов может быть использована также для успешных измерений временных интервалов. Путем наложения выходных оптических сигналов

Индикаторная диаграмма показывает, насколько просто или сложно будет для приемника различение логических 1 и 0. Поскольку время прихода и форма каждого последовательного импульса варьируются, индикаторная диаграмма образуется толстыми линиями. Чем больше шум в волоконной системе передачи, тем больше разброс в амплитуде линий глазка. Чем больше разброс во времени прихода каждого последующего импульса, тем больше разброс в ширине линий глазка (что называется флуктуацией или джиттером (jitter).

Рис. 9.7. Индикаторная диаграмма

По индикаторной диаграмме можно выполнить ряд важных измерений:

• чем больше открыт глазок, тем легче различать логические 1 и 0;
• ширина открытия глазковой диаграммы (время между пересечениями линий логической 1 с логическим 0 и логического 0,с логической 1) показывает временной интервал, в течение которого сигнал может быть замерен без ошибки из-за межсимвольного влияния;
• псевдослучайной последовательности битов и отображения сигналов на запоминающем осциллографе получается структура, которая называется индикаторной (глазковой) диаграммой (eye diagram). Типичная индикаторная диаграмма приведена на рис. 9.7.
• высота открытия глазка измеряет запас помехоустойчивости на выходе приемника;
• ширина линий глазка к точках пересечения в углах глазка является мерой флуктуации в системе передачи. Флуктуации вызываются разбросом времени включения и выключения лазера; искажением импульса оптическим волокном и шумом. Флуктуации выражаются в пикосекундах, градусах или в процентах интервала бита;
• толщина линий импульса наверху и внизу глазка пропорциональна шуму и искажениям в системе передачи; время перехода сигнала в схеме глазка с верхнего уровня (логического 0) в нижний (логическая 1) и наоборот указывает времена подъема и спада системы передачи. Они обычно замеряются между отметками 10 и 90%;
• времена подъема и спада важны для оценки чувствительности системы к синхронизации замеров (sample timing). Чем больше времена подъема и спада сигнала, тем более чувствительна система к ошибкам синхронизации;
• чтобы обеспечить Системе максимальную невосприимчивость к шуму, лучшим временем для замеров уровня сигнала является время, когда высота открытия индикаторной диаграммы максимальна.