眼圖分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
眼圖分析的實例教程
案例給出了高速串行鏈路眼圖及誤碼率分析的仿真流程。通過本例，可迅速掌握眼圖瞬態仿真的設置方法，同時區分與快速眼圖分析在設置上的差異。
OptiSystem可視化庫中的各種組件，如頻譜分析儀、示波器可視化器、光譜分析儀等，都可以用來分析OptiSPICE生成的數據。在本例中，OptiSPICE的輸出用于生成如圖6所示的眼圖。在運行OptiSystem仿真之前，重要的是要檢查OptiSystem中的仿真時間是否與OptiSPICE中的仿真時間匹配
圖5.OptiSystem聯合仿真系統布局
圖6.OptiSPICE 輸出信號生成的眼圖
運行INTERCONNECT仿真，繪制6個通道的眼圖，并在眼圖分析儀中記錄BER值。
temp_set_up.lsf腳本會生成指定z軸位置的晶圓溫度圖。由于光學元件的高度相對于整個電路板而言較矮，我們假設光學元件在z軸方向上的溫度分布均勻，并腳本中固定一個z值來生成溫度圖。圖中深藍色方框表示光學電路板，以便我們了解光學電路板在晶圓上的位置以及其在該位置的工作溫度。
默認設置下，optical board位于晶圓上0mm處，該位置的工作溫度約為60攝氏度。考慮到其他布線限制和溫度因素（ring models的調諧功耗極小），這是optical board的理想放置位置之一。以下是通道1的眼圖和誤碼率(BER)：
改變optical board在wafer上的位置后Circuit性能的變化（對比結果）：
打開文件WDM_6_channel.icp。返回設計模式，在temp_set_up.lsf中，更新為-0.5mm(-0.5e-3m)。運行INTERCONNECT仿真，繪制6個通道的眼圖，并在眼圖分析儀中記錄BER值。回到設計模式，打開并運行set_tunning_voltages.lsf腳本，為當前溫度下的環形調制器和諧振器設置理想調諧電壓。重復步驟2并記錄結果。
Circuit中的環形調制器和諧振器均設計有熱調諧功能。set_tuning_voltages.lsf腳本會根據環形調制器和諧振器的工作溫度設置其調諧電壓。通過這種熱調諧功能，環形調制器和諧振器的性能能夠穩定地適應溫度變化。
將optical board放置在晶圓原點，工作溫度約為70攝氏度。
展開 本案例的目的是仿真圖像經過圖像處理轉化成二進制信號之后，在光纖系統中進行傳輸，最后經過圖像恢復得到傳輸后的圖像，并觀察眼圖來評估傳輸質量。
一、黑白圖像傳輸
首先，我們搭建一個如圖1所示的系統布局。
圖1.黑白圖像傳輸系統布局
在這個鏈路中，我們將圖片導入到黑白圖像數字化組件（Black and White Image Digitizer），該組件將圖片轉化成二進制信號，生成的信號會調制載波經過50km的光纖系統進行傳輸，光電轉化并濾波之后，我們用數據恢復器件（Data Recovery）來恢復二進制信號，再用圖像重構組件（Image Reconstructor）接收二進制信號實現對傳輸之后圖像的恢復。
對于黑白圖像數字化組件和圖像重構組件，設置如圖2所示：
（a）黑白圖像數字化組件設置
（b）圖像重構組件設置
圖2.黑白圖像數字化組件和圖像重構組件設置
運行程序，得到經光纖系統傳輸之后恢復后的圖像，與原圖像對比如圖3：
（a）原始圖像
（b）傳輸后恢復圖像
圖3.黑白圖片原始圖像與傳輸后恢復圖像對比
由于傳輸過程中存在損耗與色散，圖片恢復后產生部分失真。為了更直觀評估系統傳輸性能，我們可以進行眼圖分析，眼圖如圖4：
圖4.黑白圖片傳輸系統眼圖
二、彩色圖像傳輸
對于彩色圖片傳輸系統，我們搭建圖5所示光路。
圖5 彩色圖像傳輸系統布局
與黑白圖像傳輸布局類似，對于彩色圖像，只需將黑白圖像數字化組件改為彩色圖像數字化組件（Colored Image Digitizer）。
展開 OptiSystem軟件已集成機器學習（ML）工具，用戶可通過分析雙電平系統的眼圖來訓練光通信系統。該工具提供多個功能選項卡，支持用戶對OptiSystem項目生成的眼圖模型進行訓練與測試。此外，工具還可導入外部眼圖圖像，并基于該圖像預測系統在生成眼圖時的運行狀態。工具將根據訓練條件提供系統參數及眼圖分析結果，以便用戶采取相應的系統管理措施。本案例將展示如何在10Gbps NRZ OOK-DD系統中使用機器學習工具。
首先，我們搭建一個如圖1所示的系統布局。
圖1.10Gbps NRZ OOK-DD系統布局
在這個鏈路中，我們將傳輸的光纖長度從50-75km范圍進行線性掃描，得到1000組不同光纖傳輸長度下的眼圖，這些結果將會被用于訓練和測試機器學習模型。
圖2.掃描1000次迭代，得到1000個眼圖
打開機器學習工具，在主參數選項卡上可以定義算法、神經網絡的層數以及每層的類型，設置如圖3所示，圖中1000個眼圖的70%用于訓練，圖片壓縮率為40%。
圖3.機器學習工具主參數選項卡
選擇光纖長度、最小BER和Q因子作為需要預測的數據：
a）選擇光纖長度作為需要預測數據
b）選擇最小BER和Q因子作為需要預測數據
圖4.在機器學習工具中選擇需要預測數據
接著我們需要將1000次眼圖結果提取成圖片放入訓練集文件夾中，然后運行機器學習工具訓練神經網絡。如圖5，我們可以評價神經網絡的性能，查看損失函數。
展開 
眼圖分析的相關專題、標簽、搜索
眼圖分析的最新內容
庫中可以利用的觀察儀包括：·光∕射頻頻譜分析儀，示波器∕光時域分析儀，眼圖分析儀，誤碼率分析儀，WDM分析儀，功率計。
2、光學方案圖編輯器
這個界面可以讓用戶快速而有效的創建和修改自己的設計。每個OptiSystem方案文件可以包含足夠多的設計版本。這些設計版本可以相互獨立的被計算和修改，但是來自于不同版本的計算結果可以合并起來進行比較。
一期一會 | 什么是電源完整性？3個月前
抖動、EMI及其對信號完整性的影響，可通過電源和接地電路中各點隨時間變化的電壓以及信號電路中的眼圖來測量和分析。
使用仿真測量和分析電源完整性
當PCB或IC封裝設計完成后，技術團隊應開始使用數字模型來評估電源完整性。由于這非常依賴于幾何結構，比較好的做法是，先開展PDN的電熱設計仿真。首先，團隊成員應對仿真系統最高功率需求的運行情況，并計算電源和地平面上的壓降。
運行INTERCONNECT仿真，繪制6個通道的眼圖，并在眼圖分析儀中記錄BER值。
temp_set_up.lsf腳本會生成指定z軸位置的晶圓溫度圖。由于光學元件的高度相對于整個電路板而言較矮，我們假設光學元件在z軸方向上的溫度分布均勻，并腳本中固定一個z值來生成溫度圖。
眼圖分析儀會創建光電探測器產生的電信號眼圖。
注意：此步驟中的腳本和仿真文件假定它們與上一步中的RM_Voltage.csv文件一樣放置在工作目錄中。您可以使用工具欄中的File>Change working directory來設置當前工作目錄。
一期一會 | 什么是信號完整性？4個月前
通過眼圖分析實現信號完整性的可視化
眼圖分析是探測信號完整性的最常用手段之一。眼圖也叫眼模式圖，是一種查看數字電路隨時間變化的響應的方法。將重復信號輸入分析電路，并隨時間變化測量輸出信號。每比特的數據都疊加在另一個比特位之上，X軸是時間，Y軸是振幅。
工具將根據訓練條件提供系統參數及眼圖分析結果，以便用戶采取相應的系統管理措施。本案例將展示如何在10Gbps NRZ OOK-DD系統中使用機器學習工具。
首先，我們搭建一個如圖1所示的系統布局。
工具將根據訓練條件提供系統參數及眼圖分析結果，以便用戶采取相應的系統管理措施。本案例將展示如何在10Gbps NRZ OOK-DD系統中使用機器學習工具。
首先，我們搭建一個如圖1所示的系統布局。
為了更直觀評估系統傳輸性能，我們可以進行眼圖分析，眼圖如圖4：
圖4.黑白圖片傳輸系統眼圖
二、彩色圖像傳輸
對于彩色圖片傳輸系統，我們搭建圖5所示光路。
圖5 彩色圖像傳輸系統布局
與黑白圖像傳輸布局類似，對于彩色圖像，只需將黑白圖像數字化組件改為彩色圖像數字化組件（Colored Image Digitizer）。
OptiSystem與OptiSPICE的聯合使用：
收發機電路的眼圖分析
簡介
在OptiSystem仿真期間，OptiSPICE和OptiSystem之間可以交換數據。模擬結束后，可以使用OptiSystem可視化組件查看結果。
本案例演示在OptiSPICE搭建收發機電路，將電路導入到OptiSystem進行數據交換，最后評價眼圖。
通過眼圖分析儀可以看到，接收到的信號眼圖誤碼率為8.6e-13，Q因子為7.0，滿足信號的傳輸要求。由于線寬不同，LED適宜低速率信號傳輸，而LD可以用于較高速率的光纖通信。
（2）采用EDFA的光纖通信系統，實現對多路光波信號的放大，實現200km、40Gbit/s的傳輸。用仿真軟件搭建一個WDM系統，觀察系統誤碼情況。
