眼图
眼图的产生原理
眼图的产生原理
眼图是一种用来分析数字通信系统性能的重要工具,它能够直观地展示信号的
时域波形和眼图图案,从而帮助工程师快速诊断和解决通信系统中的问题。
眼图的产生原理涉及到信号采样、时钟抖动、噪声干扰等多个方面,下面我们将逐一介绍。
首先,眼图的产生与信号采样密切相关。
在数字通信系统中,接收端需要对传
输信号进行采样以恢复原始数据。
采样过程中,如果采样时钟的频率与信号的符号速率不匹配,就会导致眼图打开不完整,甚至出现重叠。
因此,信号采样不当是导致眼图失真的重要原因之一。
其次,时钟抖动也是影响眼图质量的重要因素。
时钟抖动是指时钟信号的相位
或频率发生波动,导致采样时刻不准确。
时钟抖动会导致眼图的打开度不足,使得接收端难以正确识别数据。
因此,减小时钟抖动对于保证眼图质量至关重要。
此外,噪声干扰也会对眼图产生影响。
在数字通信系统中,噪声是无法避免的,它会使眼图的边缘变得模糊,降低系统的抗干扰能力。
因此,降低噪声对眼图的影响,提高系统的信噪比是改善眼图质量的重要途径。
除了上述因素外,信号失真、传输介质的频率响应不均匀、时钟漂移等因素也
会对眼图产生影响。
因此,在设计和优化数字通信系统时,需要综合考虑这些因素,以保证系统能够产生清晰、稳定的眼图。
总结一下,眼图的产生原理涉及到信号采样、时钟抖动、噪声干扰等多个方面。
只有在这些因素得到有效控制和优化的情况下,才能够获得清晰、稳定的眼图,从而保证数字通信系统的正常运行。
希望本文对大家对眼图的产生原理有所了解,谢谢阅读!。
眼图
在实际的通信系统中,数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变,信号通过信道后,也会引入噪声和干扰,也就是说,总是在不同程度上存在码间干扰的。
在码间干扰和噪声同时存在情况下,系统性能很难进行定量的分析,常常甚至得不到近似结果。
为了便于实际评价系统的性能,常用所谓“眼图”。
眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响,是一种常用的测试手段。
所谓“眼图”,就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号,以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显示的波形。
干扰和失真所产生的传输畸变,可以在眼图上清楚地显示出来。
因为对于二进制信号波形,它很象一只人的眼睛。
在图1中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”,一个无失真,另一个有失真(码间串扰)。
图1中可以看出,眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。
眼图中央的垂直线表示取样时刻。
当波形没有失真时,眼图是一只“完全张开”的眼睛。
在取样时刻,所有可能的取样值仅有两个:+1或-1。
当波形有失真时,在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近,“眼睛”部分闭合。
这样,保证正确判决所容许的噪声电平就减小了。
换言之,在随机噪声的功率给定时,将使误码率增加。
“眼睛”张开的大小就指明失真的严重程度。
为便于说明眼图和系统性能的关系,我们将它简化成图2的形状。
由此图可以看出:(1)最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻;(2)眼睛闭合的速率,即眼图斜边的斜率,表示系统对定时误差灵敏的程度,斜边愈陡,对定位误差愈敏感;(3)在取样时刻上,阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量;(4)在取样时刻上,上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限,噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决;(5)阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动范围,它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。
衡量眼图质量的几个重要参数有:1.眼图开启度(U-2ΔU)/U指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。
无畸变眼图的开启度应为100%。
眼图的定义、原理及模型
图1 无失真及有失真时的波形及眼图
图1中可以看出,眼图是由虚线分段的接收码元 波形叠加组成的。眼图中央的垂直线表示取样时 刻。当波形没有失真时,眼图是一只“完全张开” 的眼睛。在取样时刻,所有可能的取样值仅有两 个:+1或-1。当波形有失真时,在取样时刻信号 取值分布在小于+1或大于-1附近,“眼睛”部分 闭合。这样,保证正确判决所容许的噪声电平就 减小了。换言之,在随机噪声的功率给定时,将 使误码率增加。“眼睛”张开的大小就指明失真 的严重程度。
眼图的定义、原理及模型
在实际的通信系统中,数字信号经过非理 想的传输系统必定要产生畸变,信号通过 信道后,也会引入噪声和干扰,也就是说, 总是在不同程度上存在码间干扰的。在码 间干扰和噪声同时存在情况下,系统性能 很难进行定量的分析,常常甚至得不到近 似结果。为了便于实际评价系统的性能, 常用所谓“眼图”。眼图可以直观地估价 系统的码间干扰和噪声的影响,是一种常 用的测试手段。
END
衡量眼图质量的几个重要参数有: 1.眼图开启度(U-2∆U)/U 指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。无畸变眼图 的开启度应为100%。 其中U=U+ + U2.“眼皮”厚度2∆U/U 指在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比, 无畸变眼图的“眼皮”厚度应等于0。 3.交叉点发散度∆T/T 指眼图过零点交叉线的发散程度,无畸变眼图的交叉点发 散度应为0。 4.正负极性不对称度 指在最佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。无畸变 眼图的极性不对称度应为0。
眼图定义
所谓“眼图”,就是由解调后经过低通滤 波器输出的基带信号,以码元定时作为同 步信号在示波器屏幕上显示的波形。干扰 和失真所产生的传输畸变,可以在眼图上 清楚地显示出来。因为对于二进制信号波 形,它很象一只人的眼睛。
通信原理中的眼图如何描述
通信原理中的眼图如何描述通信原理中的眼图是一种常用的信号分析方法,用来描述数字通信中的信号质量和带宽利用率。
它可以表达信号的波形、噪声、振幅和时间间隔等信息,是衡量数字通信系统性能的重要工具。
眼图的基本定义是将连续的信号序列按照一定时间间隔进行采样,然后将采样到的数字信号以一定的水平缩放因子和垂直偏移因子绘制到坐标系中,形成一系列的“眼睛”形状。
每个“眼睛”代表一个样本周期内的传输信号,通过分析这些“眼睛”的开口大小、对称性、向上或向下的移动等特征,可以推断出信道传输特性和影响因素。
眼图可以从多个方面提供有关信号质量的信息。
首先,眼图的开口大小可以反映信号的抗噪声能力和抗干扰能力。
如果开口较小,意味着传输信号容易受到噪声和干扰的影响,信号质量较差;反之,如果开口较大,信号质量较好,传输容易。
其次,眼图的对称性可以反映信号的失真情况。
如果眼图不对称,说明信号可能发生了失真,需要进行补偿或校正。
此外,眼图的移动方向和距离可以表达信号的时钟同步性和信号间隔的准确程度。
如果眼图向上或向下移动,或者眼图的顶部或底部出现扭曲,意味着信号的时钟同步不好,信号间隔的准确性较差。
眼图的形状和特征主要受到以下几个因素的影响。
首先,信号的带宽决定了眼图的开口大小。
带宽越大,眼图的开口越大,信号质量越好。
其次,信号的噪声和干扰会使眼图的开口变窄,影响信号的清晰度。
因此,抗噪声和抗干扰能力越强的信号,眼图的开口越大。
此外,时钟同步误差也会对眼图产生影响。
时钟同步误差越大,眼图的移动越明显,信号间隔的准确度越低。
最后,传输介质的失真和信道衰减会使眼图发生形变,降低信号的质量。
在实际应用中,通过观察和分析眼图,可以识别出信号传输中的问题和优化方案。
例如,如果眼图的开口非常小,表明信号的抗噪声和抗干扰能力差,可以考虑增加信号的幅度、使用更好的编码和解码算法,或者改善传输环境等方法来提高信号质量。
如果眼图的对称性不好,可以考虑采用均衡技术或预编码技术来补偿信号失真。
眼图实验报告
眼图实验报告眼图实验报告引言:眼图是一种常用的电信测量工具,用于分析数字信号的质量和稳定性。
通过观察信号在示波器屏幕上的显示,我们可以获得信号的波形、噪声和时钟抖动等信息。
本实验旨在通过眼图分析方法,对数字信号进行测量和评估。
一、实验目的本实验的主要目的是通过眼图实验,了解数字信号的质量和稳定性,并掌握使用眼图进行信号分析的方法。
二、实验原理眼图是一种通过示波器观察信号波形的方法。
在示波器屏幕上,我们可以看到一系列的“眼睛”,每个“眼睛”代表了一个数据位。
通过观察这些“眼睛”的开闭程度和位置,我们可以判断信号的质量和稳定性。
在眼图中,水平轴代表时间,垂直轴代表信号的电压。
每个“眼睛”由上下两条边界线和中间的开放区域组成。
边界线的位置和开放区域的大小反映了信号的噪声和时钟抖动情况。
边界线越平整,开放区域越大,表示信号质量越好;反之,表示信号质量较差。
三、实验步骤1. 连接示波器和信号源:将信号源的输出与示波器的输入相连。
2. 设置示波器参数:根据实际情况,设置示波器的触发模式、时间基准和垂直尺度等参数。
3. 调整示波器触发:通过调整示波器的触发模式和触发电平,使信号能够稳定地显示在示波器屏幕上。
4. 观察眼图:调整示波器的水平和垂直尺度,观察眼图的显示情况。
注意观察边界线的平整程度和开放区域的大小。
5. 分析眼图:根据眼图的显示结果,分析信号的质量和稳定性。
可以通过观察边界线的位置和开放区域的大小,判断信号是否存在噪声和时钟抖动。
6. 记录实验数据:将实验中观察到的眼图结果记录下来,以备后续分析和比较。
四、实验结果与分析通过眼图实验,我们观察到了不同信号的眼图,并进行了分析。
在实验中,我们发现开放区域较大、边界线平整的眼图代表了较好的信号质量和稳定性,而开放区域较小、边界线波动较大的眼图则表示信号质量较差。
实验中,我们还观察到了一些常见的眼图特征。
例如,当信号存在噪声时,眼图的开放区域会变小,边界线会变得不规则;当信号存在时钟抖动时,眼图的边界线会出现波动。
眼图的概念
眼图的概念眼图是指在频谱分析中常出现的一种信号特征,通常用来表示信号的带宽与中心频率。
它是通过对信号进行傅里叶变换后,在频域中观察信号的频谱特征得到的。
眼图主要用于对数字通信系统中的时域信号进行分析和评估,以了解信道传输性能和判断系统的可靠性。
眼图的原理是基于信号的采样和重构过程。
当信号经过采样和重新构造后,得到的信号会受到噪声和其他干扰的影响,因此在信号的波形上会出现一定的失真和扭曲。
而眼图可以通过观察信号的波形特征来判断信号的质量和误码率等性能指标。
眼图的基本形状是一串类似于“眼睛”的波形,其中包含了信号的多个周期。
在眼图中,通常可以观察到信号的上下垂直边界和左右水平边界,它们分别代表了信号的幅度和时间轴。
而眼图中的开口宽度和深度则代表了信号的峰-峰值(也即电平差)和噪声信号。
眼图的开口宽度反映了信号的峰-峰值。
如果开口很窄,代表峰-峰值很小,即信号的幅度很小。
而如果开口很宽,代表峰-峰值较大,即信号的幅度较大。
通过对眼图开口宽度的观察,可以判断信号的灵敏度和抗干扰能力。
眼图的深度则反映了信号中的噪声。
如果眼图深度很浅,代表噪声信号很小,即信号的质量很好。
而如果眼图深度很深,代表噪声信号很大,即信号的质量较差。
通过对眼图深度的观察,可以判断信号的信噪比和误码率。
眼图的另一个重要特征是眼图的跳动,即眼图上各个周期的变化。
这种跳动反应了信号在传输过程中的时钟偏移和抖动等问题。
通过对眼图跳动的观察,可以判断信号的时钟同步性和时钟失真程度。
眼图的分析主要通过眼图的偏移、闭合度和对称性等指标进行。
眼图的偏移表示了信号的直流偏移情况,可以判断信号的偏置和直流分量。
眼图的闭合度表示了信号的完整性,可以判断信号的时钟同步性和时延扩大情况。
而眼图的对称性表示了信号的对称性,可以判断信号的相位和频率稳定性。
在实际应用中,眼图常用于数字通信系统的调试和优化。
通过对眼图进行分析,可以发现系统中的时钟同步问题、噪声干扰问题和时域失真问题等,并采取相应的措施进行改进和优化。
电路中eye-概述说明以及解释
电路中eye-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述眼图(Eye diagram)是电路中一种常用的信号分析工具,它可以直观地展示出数字信号的品质和传输效果。
在现代通信系统中,眼图被广泛应用于高速串行数据传输的评估和调试。
通过观察眼图的开口大小、噪声水平和信号失真情况,工程师可以更好地了解信号的质量,并进行相应的优化和改进。
眼图的形状对于判断信号传输的可靠性至关重要。
一个完整的眼图通常由交错的开口组成,类似于人的眼睛。
开口的大小代表了信号的幅度范围,而开口的位置则表示了信号的平衡情况。
当信号失真或受到干扰时,眼图的开口会变小或者变形,这表明数字信号的质量下降。
通过分析眼图的形态特征,工程师可以判断信号传输中存在的问题,并进一步进行故障定位和改进。
在电路设计和调试中,眼图的使用非常广泛,特别是在高速数据传输和时钟恢复等领域。
通过采集信号的波形数据,然后进行采样和重新组合,就可以生成眼图。
通过眼图,工程师可以看到数字信号在不同时间点的变化情况,并对信号的时序和整体稳定性进行分析。
总之,眼图是一种重要的电路分析工具,能够帮助工程师更好地认识和评估信号的质量。
通过对眼图的观察和分析,我们可以识别出信号传输中存在的问题,并采取适当的措施来改进和优化电路的性能。
接下来,本文将重点介绍电路中眼图的关键要点,并探讨其在实际应用中的意义和挑战。
1.2 文章结构文章结构部分的内容是对整篇文章的结构进行简要介绍和概述。
它可以包括以下信息:文章的整体篇幅和章节分布:介绍文章的总字数和章节划分,使读者能够了解文章的大致结构和篇幅。
各章节内容的概述:对文章中各个章节的主要内容进行简要介绍,让读者对整篇文章的内容有一个整体的概念。
章节之间的逻辑关系:说明各章节之间的逻辑联系和顺序,以便读者能够理解文章的思路和脉络。
注重的重点和亮点:指出文章中的重点部分和亮点,以激发读者的兴趣和引导读者关注重要的内容。
通过文章结构的介绍,读者可以迅速了解整篇文章的脉络和主要内容,从而更好地理解和阅读文章。
眼图形成及其基本知识归纳
1眼图基本概念1.1 眼图的形成原理眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形,它包含了丰富的信息,从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响,体现了数字信号整体的特征,从而估计系统优劣程度,因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整,以减小码间串扰,改善系统的传输性能。
用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端,然后调整示波器扫描周期,使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步,这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。
示波器一般测量的信号是一些位或某一段时间的波形,更多的反映的是细节信息,而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征,如下图所示:图示波器中的信号与眼图如果示波器的整个显示屏幕宽度为100ns,则表示在示波器的有效频宽、取样率及记忆体配合下,得到了100ns下的波形资料。
但是,对于一个系统而言,分析这么短的时间内的信号并不具有代表性,例如信号在每一百万位元会出现一次突波(Spike),但在这100ns时间内,突波出现的机率很小,因此会错过某些重要的信息。
如果要衡量整个系统的性能,这么短的时间内测量得到的数据显然是不够的。
设想,如果可以以重复叠加的方式,将新的信号不断的加入显示屏幕中,但却仍然记录着前次的波形,只要累积时间够久,就可以形成眼图,从而可以了解到整个系统的性能,如串扰、噪声以及其他的一些参数,为整个系统性能的改善提供依据。
分析实际眼图,再结合理论,一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组,且每一个状态组发生的次数要尽量一致,否则有些信息将无法呈现在屏幕上,八种状态形成的眼图如下所示:图眼图形成示意图由上述的理论分析,结合示波器实际眼图的生成原理,可以知道一般在示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近(无串扰等影响),如下所示:图示波器实际观测到的眼图如果这八种状态组中缺失某种状态,得到的眼图会不完整,如下所示:图示波器观测到的不完整的眼图通过眼图可以反映出数字系统传输的总体性能,可是怎么样才能正确的掌握其判断方法呢?这里有必要对眼图中所涉及到的各个参数进行定义,了解了各个参数以后,其判断方法很简单。
眼图有关知识详细解释
眼图综述报告-----------李洋目录1. 眼图的形成 (2)1.1 传统的眼图生成方法 (2)1.2 实时眼图生成方法 (3)1.3 两种方法比较 (4)2. 眼图的结构与参数介绍 (4)2.1 眼图的结构图 (4)2.2 眼图的主要参数 (5)2.2.1 消光比 (5)2.2.2 交叉点 (5)2.2.3 Q因子 (6)2.2.4 信号的上升时间、下降时间 (6)2.2.5 峰—峰值抖动和均方根值抖动 (6)2.2.6 信噪比 (6)3. 眼图与系统性能的关系 (7)4. 眼图与BER的关系 (7)4. 如何获得张开的眼图 (8)5. 阻抗匹配的相关知识 (9)5.1 串联终端匹配 (9)5.2 并联终端匹配 (10)6. 眼图常见问题分析 (10)7. 总结 (17)1.眼图的形成眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形,其形状类似于眼睛,故叫眼图。
在用余辉示波器观察传输的数据信号时,使用被测系统的定时信号,通过示波器外触发或外同步对示波器的扫描进行控制,由于扫描周期此时恰为被测信号周期的整数倍,因此在示波器荧光屏上观察到的就是一个由多个随机符号波形共同形成的稳定图形。
这种图形看起来象眼睛,称为数字信号的眼图。
示波器测量的一般信号是一些位或某一段时间的波形,更多的反映的是细节信息。
而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特性。
如下图:1.1 传统的眼图生成方法采样示波器的CLK通常可能是用户提供的时钟,恢复时钟,或者与数据信号本身同步的码同步信号.图:采样示波器眼图形成原理1.2 实时眼图生成方法实时示波器通过一次触发完成所有数据的采样,不需附加的同步信号和触发信号.通常通过软件PLL方法恢复时钟。
图:实时示波器眼图形成原理另一种示意图:图:实时示波器眼图形成原理1.3 两种方法比较1.传统的方法比实时眼图生产方法测量的速度要慢100至1000倍。
2.传统的眼图生成方法测量精度没有实时眼图生成方法高。
眼图分析
光眼图分析(11)
现象:消光比过大或过低 原因:调制电流和偏置电流的控制问题
光眼图分析(12)
现象:占空比 原因:未位于激光器特性曲线的线性区,
或激光器线性不好
交流
眼图(eyes diagram)
目录
眼图的形成 眼图的参数 光眼图分析
眼图形成
1 0
T Trigger
眼图参数和术语
Amplitude(Pk-Pk,Mean,overshoot…) Time(Risetime, falltime,duty,Period…) Comm(Ext ratio,Q factor, Jitter(Pk-Pk),
高低频响应不同
光眼图分析(8)
现象:不对称 原因:常发现在直调激光器上,对eml激
光器很少见。可能由于上升下降时间不等, 也可能是占空比问题
光眼图分析(9)
现象:全部双线 原因:可能是功率控制不稳定的原因
1 0
T
光眼图分析(10)
现象:左右双线(多线) 原因:可下冲 原因:下降沿过缓,负载电容过大
光眼图分析(5)
现象:ringing 原因:阻抗不连续,引起振铃
光眼图分析(6)
现象:反射reflections 原因:阻抗不连续,
引起振铃
光眼图分析(7)
现象:双线 原因:PDJ(patter dependent jitter)引起
Jitter(RMS),Noise ratio…) Mask(margin,filter,hits…)
光眼图分析(1)
激光器驱动曲线
光眼图分析(2)
现象:过冲明显,0线重 原因:偏流过低,0电平位于域值以下
光眼图分析(3)
现象:有overshoot过冲 原因:上升沿过快
眼图(Eye Diagram)含义讲解
眼图(Eye Diagram)含义讲解什么是眼图?它用在什么场合?反映了波形的什么信息?眼图(Eye Diagram)可以显示出数字信号的传输质量,经常用于需要对电子设备、芯片中串行数字信号或者高速数字信号进行测试及验证的场合,归根结底是对数字信号质量的一种快速而又非常直观的观测手段。
消费电子中,芯片内部、芯片与芯片之间经常用到高速的信号传输,如果对应的信号质量不佳,将导致设备的不稳定、功能执行错误,甚至故障。
眼图反映的是数字信号受物理器件、信道的影响,工程师可以通过眼图,迅速得到待测产品中信号的实测参数,并且可以预判在现场可能发生的问题。
1、眼图的形成对于数字信号,其高电平与低电平的变化可以有多种序列组合。
以3个bit为例,可以有000-111共8中组合,在时域上将足够多的上述序列按某一个基准点对齐,然后将其波形叠加起来,就形成了眼图。
如图1。
对于测试仪器而言,首先从待测信号中恢复出信号的时钟信号,然后按照时钟基准来叠加出眼图,最终予以显示。
图1. 眼图的形成2、眼图中包含的信息对于一幅真实的眼图,如图2,首先我们可以看出数字波形的平均上升时间(Rise Time)、下降时间(Fall Time)、上冲(Overshoot)、下冲(Undershoot)、门限电平(Threshold/Crossing Percent)等基本的电平变换的参数。
图2. 电平变换参数信号不可能每次高低电平的电压值都保持完全一致,也不能保证每次高低电平的上升沿、下降沿都在同一时刻。
如图3,由于多次信号的叠加,眼图的信号线变粗,出现模糊(Blur)的现象。
所以眼图也反映了信号的噪声和抖动:在纵轴电压轴上,体现为电压的噪声(Voltage Noise);在横轴时间轴上,体现为时域的抖动(Jitter)。
图3. 噪声和抖动由于噪声和抖动,眼图上的空白区域变小。
如图4,在除去抖动和噪声的基础上,眼图上空白的区域在横轴上的距离称为眼宽(Eye Width),在眼图上叠加的数据足够多时,眼宽很好的反映了传输线上信号的稳定时间;同理,眼图上空白的区域在纵轴上的距离称为眼高(Eye Height),在眼图上叠加的数据足够多时,眼高很好的反映了传输线上信号的噪声容限,同时,眼图中眼高最大的地方,即为最佳判决时刻。
眼图的名词解释
眼图的名词解释眼图(Eye diagram)是一种用于电信领域信号质量评估的图形分析工具。
它利用实际信号的采样数据绘制而成,通常呈现为上方为信号波形,下方为相关的信号参数。
眼图通过将连续波形的多个周期叠加在一起,形成多个瞬态过程的重叠,从而提供了信号的稳态和瞬态特征的直观展示。
它能够有效地反映信号的时域和频域特征,以及信号的抗干扰能力、传输质量和时钟恢复性能。
眼图的形状和特征对于信号的质量评估至关重要。
通过观察眼图,我们可以判断信号的完整性和稳定性。
一个清晰、稳定的眼图表示信号传输良好,存在较高的抗噪声和干扰能力。
相反,如果眼图模糊或变形,可能意味着信号存在时钟偏移、抖动、畸变或其他噪声问题。
眼图常用于高速数字通信系统的设计、调试和故障排除中。
它可以帮助工程师确定信号失真的原因,并调整系统参数以提高传输质量。
通过观察眼图,工程师可以识别出信号的主要问题,例如噪声、时钟偏移、串扰、 ISI(Inter-Symbol Interference,符号间干扰)等。
在信号调试中,工程师通常会根据眼图上的特征,对发送和接收端的设备进行相应的调整和优化。
眼图在不同应用领域具有广泛的应用。
在电信领域,眼图可以用于评估数字通信系统的性能,例如以太网、光纤通信、无线通信等。
在光学领域,眼图可以帮助工程师分析光信号的传输质量,以便改善光通信系统的性能。
在高频电路设计中,眼图可以用于评估高速信号的时钟恢复和数据传输能力。
综上所述,眼图是一种用于信号质量评估的重要工具,具有直观、全面的特点。
通过观察眼图,我们可以深入了解信号的稳态和瞬态特征,从而改进通信系统的性能。
眼图的应用范围广泛,对于电信、光学和电路设计等领域都具有重要意义。
随着通信技术的发展,眼图将继续发挥其重要的作用,帮助我们理解和优化信号传输的质量和性能。
眼图详解分析
眼图详解关于眼图的基本知识1、眼图的作用数字信号的眼图可以体现数字信号的整体特征,能够很好地评估数字信号的质量,因而眼图的分析是数字系统信号完整性分析的关键之一。
2、眼图的形成串行数据的传输由于通讯技术发展的需要,特别是以太网技术的爆炸式应用和发展,使得电子系统从传统的并行总线转为串行总线。
串行信号种类繁多,如PCI Express、SPI、USB 等,其传输信号类型时刻在增加。
相比并行数据传输,串行数据传输的整体特点如下:1)信号线的数量减少,成本降低2)消除了并行数据之间传输的延迟问题3)时钟是嵌入到数据中的,数据和时钟之间的传输延迟也同样消除了4)传输线的PCB 设计也更容易些5)信号完整性测试也更容易实际中,描述串行数据的常用单位是波特率和UI,串行数据传输示例如下:串行数据传输示例例如,比特率为 3.125Gb/s 的信号表示为每秒传送的数据比特位是3.125G 比特,对应的一个单位间隔即为1UI。
1UI表示一个比特位的宽度,它是波特率的倒数,即1UI=1/(3.125Gb/s)=320ps。
现在比较常见的串行信号码形是NRZ 码,因此在一般的情况下对于串行数据信号,我们的工作均是针对NRZ 码进行的。
由于示波器的余辉作用,将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起,从而形成眼图。
眼图中包含了丰富的信息,从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响,体现了数字信号整体的特征,从而可以估计系统优劣程度,因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整,以减小码间串扰,改善系统的传输性能。
眼图实际上就是数字信号的一系列不同二进制码按一定的规律在示波器屏幕上累积后的显示,简单地说,由于示波器具有余辉功能,只要将捕获的所有波形按每三个比特分别地叠加累积(如上图所示),从而就形成了眼图。
目前,一般均可以用示波器观测到信号的眼图,其具体的操作方法为:将示波器跨接在接收滤波器的输出端,然后调整示波器扫描周期,使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步,这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。
眼图的产生原理和它的应用
眼图的产生原理和它的应用什么是眼图眼图是一种用于显示数字信号质量的图形化表示方法。
它可以帮助工程师分析和诊断数字通信系统中的时域和频域问题,通过观察眼图的形态变化,可以推断出信号的质量和稳定性。
眼图的产生原理眼图的产生原理涉及到信号的采样和时钟恢复。
在数字通信系统中,时钟恢复是非常重要的步骤,它用于恢复出正确定时的时钟信号,使得接收者能够正确解读数字信号。
眼图是通过对连续时间波形进行采样,并在特定时间点上对所有波形进行重叠显示而生成的。
在采样过程中,通常选择位于眼睛中间的点,并将其表示为眼图的中心。
每个采样点处的波形称为一个“眼”,因此眼图实际上是一系列不同的“眼”形成的。
眼图的应用眼图在数字通信系统中有广泛的应用,以下是一些常见的应用场景:1.数字信号质量分析:通过观察眼图的形态,可以判断信号的时钟抖动、噪声干扰和失真情况。
例如,如果眼图出现闭合不完整或扭曲的情况,说明信号存在时钟抖动或失真现象,需要进一步分析和调整。
2.高速传输系统的优化:在高速数字通信系统中,眼图可以帮助工程师识别和调整时钟恢复电路、等化器和时钟恢复算法等关键部件,以最大限度地提高系统的传输性能和可靠性。
3.误码率测试:通过对眼图的分析,可以计算得到误码率等重要的数字指标。
工程师可以根据误码率来评估和改进数字信号的质量,提高系统的可靠性和性能。
4.通信系统设计和故障分析:在通信系统的设计阶段,眼图可以帮助工程师评估各种设计方案的性能,并选择最佳解决方案。
在故障分析中,眼图可以提供有价值的线索,以快速定位和解决问题。
总之,眼图作为一种直观、可视化的分析工具,在数字通信系统的设计、优化和故障排查中发挥着重要作用。
结论眼图是一种用于显示数字信号质量的图形化表示方法,通过对连续时间波形进行采样和重叠显示,可以直观地分析信号的质量和稳定性。
眼图在数字通信系统中具有广泛的应用,包括信号质量分析、高速传输系统的优化、误码率测试以及通信系统设计和故障分析等。
眼图的基本概念介绍
眼图的简单图形分析:
眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有 用的信息:可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱, 有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响,评价一个系统 的性能优劣;可以指示接收滤波器的调整,以减小码间串 扰。
眼图的形状各种各样,通过眼图的形状特点可以快速地判断信号 的质量。可以根据眼图的相关参数来判别眼图的好坏,从而可以衡量 系统的性能。眼图相关的参数有很多,如眼高、眼宽、眼幅度、眼交 叉比、“1”电平,“0”电平,等。
眼图 的 “眼睛” 张开的大小反映着码间串扰的强弱。 “眼睛” 张的 越大,且眼图越端正,表示码间串扰越小;反之表示码间串扰越 大。
当存在噪声时,噪声将叠加在信号上,观察到的眼图的线迹会变 得模糊不清。若同时存在码间串扰 , “眼睛”将 张开得更小。与无 码间串扰时的眼图相比,原来清晰端正的细线迹,变成了比较模糊的 带状线,而且不很端正。噪声越大,线迹越宽,越模糊;码间串扰越 大,眼图越不端正。
( 1 )最佳抽样时刻应 在 “眼睛” 张开最大的时刻。 ( 2 )对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越大,对定时误差就 越灵敏。 ( 3 )在抽样时刻上,眼图上下两分支阴影区的垂直高度,表示最大信号畸变。 ( 4 )眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平。 ( 5 )在抽样时刻上,上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相 应电平的噪声容限,噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。 ( 6 )对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统,眼图倾斜分支与 横轴相交的区域的大小,表示零点位置的变动范围,这个变动范围的大小对提取定时 信息有重要的影响。
眼图的基本概念介绍
张啸康
眼图产生原理
眼图产生原理
眼图产生原理是基于人眼视觉系统的特性,利用人眼对光的感知和处理能力进行图像重建。
具体原理如下:
1. 光的传播和反射:当光线照射到物体表面时,根据物体的特性会有不同程度的反射或吸收。
被反射的光线进入人眼,通过眼角膜、瞳孔和晶状体等光学结构,最终在视网膜上形成倒立的实物像。
2. 视网膜的感知:视网膜上有大约1200万个感光细胞,分为
视锥细胞和视杆细胞。
视锥细胞负责彩色视觉和高分辨率,而视杆细胞负责黑白视觉和低光照条件下的图像感知。
3. 视觉信息的传递:感光细胞将光信号转化为电信号,并通过视神经传递到大脑的视觉皮层。
在传递过程中,视觉皮层对信号进行整合和处理,还原出实际场景的图像信息。
4. 眼图的生成:眼图利用人眼视觉系统的特性,通过在视觉皮层激发或阻断某些区域的信号,使大脑产生相应的错觉。
这种错觉可以用来生成特定的图像,例如在眼图上看到隐藏的图案、文字或动态效果。
总而言之,眼图的产生原理是通过刺激人眼视觉系统,利用其对光的感知和处理能力,使大脑产生特定的错觉,从而实现图像的重建和隐藏信息的呈现。
现代通信技术-眼图
目录
01
02 03
眼图的定义
眼图实例 眼图模型
01.眼图的定义
在实际应用中需要用简便的实验手段来定性评价系统的性能。 眼图是一种有效的实验方法。
眼图是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形,从而估计和调整系统性 能的一种方法。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
01.眼图的定义
具体方法:用一个示波器跨接在抽样判决器的输入端,然后调整示波器水 平扫描周期,使其与接收码元的周期同步.此时可以从示波器显示的图形上,观 察码间干扰和信道噪声等因素影响的情况,从而估计系统性能的优劣程度。 因为在传输二进制信号波形时, 示波器显示的图形很像人的眼睛,故名 “眼图”。
图(a)是在几乎无噪声和无码间干扰下得到的, 图(b)则是在一定噪声和码间干扰下得到的。
03.眼图模型
抽样失真 判决门限电平
过零点失真
噪声容限 最佳抽样时刻
对定时误差的灵敏度
最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻;
定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率。斜率越大,对位定时误差越敏感; 图的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度; 图中央的横轴位置对应于判决门限电平;
03.眼图模型
过零点失真
抽样失真
噪声容限 最佳抽样时刻
判决门限电平
对定时误差的灵敏度
抽样时刻上,上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限,若噪声瞬时值超
过它就可能发生错判;
图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围, 即过零点畸变,它对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收 系统有很大影响。
谢谢
02.眼图实例
图(a)是接收滤波器输出的无码间串扰的双极性基带波形 图(d)是接收滤波器输出的有码间串扰的双极性基带波形 眼图的“眼睛”张开的越大,且眼图越端正,表示码间串扰越小; 反之,表示码间串扰越大。
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眼图
一、实验目的
1、了解码间串扰对误码率的影响
2、掌握眼图在衡量基带传输系统性能方面的应用
二、实验内容
用SystemView 模拟示波器观察眼图分析码间串扰和噪声对系统性能的影响
三、实验原理
在实际系统中完全消除码间串扰是十分困难的,而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律还不能进行准确计算,为了衡量基带传输系统的性能优劣,在实验室中通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响这就是眼图分析法。
如果将输入波形输入示波器的Y 轴,并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时,在示波器上显示的图形很象人的眼睛因此被称为眼图。
眼图是由各段码元波形叠加而成的,眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻位于两峰值,中间的水平线是判决门限电平。
在无码间串扰和噪声的理想情况下,波形无失真,“眼”开启得最大。
当有码间串扰时,波形失真,引起“眼”部分闭合。
若再加上噪声的影响,则使眼图的线条变得模糊,“眼”开启得小了。
因此“眼”张开的大小表示了失真的程度。
眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响,可评价一个基带传输系统性能的优劣。
另外,也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整以减小码间串扰和改善系统的传输性能。
通常眼图可以用如图3 2 所示的图形来描述:
由此图可以看出
(1) 最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻
(2) 眼图斜边的斜率表示系统对定时抖动或误差的灵敏度,斜边越陡系统对定时抖动越敏感
(3)眼图左右角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围称为零点失真量,许多接收设备中定时信息是由信号零点位置来提取的,对于这种设备零点失真量很重要
(4) 在抽样时刻阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量
(5) 在抽样时刻,上下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限,噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决
(6) 横轴对应判决门限电平
四、SystemView 仿真框图
仿真图如下图所示:
参数设置
系统时钟No. of Sample: 501; Sample Rate: 1000Hz;
No.of System Loop: 1
器件参数
矩形脉冲0 1V; 100Hz; Offset 0; 0deg
高斯噪声 2 Std Deviation 0; Mean 0
加法器 1
低通滤波器3 Low Cuttoff 100Hz
利用接收计算器的时间切片绘图功能可以观察眼图,时间切片长度设置为当前采样率下,采样周期的两倍时长在分析窗口点击右下角的弹出对话框如图3-4 所示
图3-4 接收计算器的时间切片设置
如图中数据设置点击OK.
五、仿真结果及结果分析
1、图3-5 为经过低通滤波的数字信号和对应的眼图无噪声加入:
图3-5 无信道噪声时的眼图
2、改变高斯噪声源的参数(标准差和均值),得到增大噪声后的眼图如图3-6 所示
图3-6 有信道噪声时的眼图(其中高斯白噪声的幅度为0.5V)
由图3-5和3-6对比可知,加有噪声的信号波形的眼图的杂乱程度明显高于不加噪声的,同时,“眼”睁开的程度明显低于不加噪声的信号。
眼图的“眼睛”张开的大小反映着码间串扰的强弱。
“眼睛”张的越大,且眼图越端正,表示码间串扰越小;反之表示码间串扰越大。
当存
在噪声时,噪声将叠加在信号上,观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。
若同时存在码间串扰,“眼睛”将张开得更小。
与无码间串扰时的眼图相比,原来清晰端正的细线迹,变成了比较模糊的带状线,而且不很端正。
噪声越大,线迹越宽,越模糊;码间串扰越大,眼图越不端正。
七、思考题
1、设信号源的码元传输速率为8000bit/S ,当信噪比下降到什么程度眼图中的眼睛睁不开
设置参数,使频率为8K,改变信噪比,分别观察眼图,最后得出信噪比约下降到30dB 时眼睛无法睁开。
2 、原理图中滤波器的作用是什么?是否可以放在加法器前面?为什么?
原理图中的滤波器加在接受用来去除噪声,抑制码间干扰。
不可以放在加法器前面,因为加法器将噪声叠加到信号中,相当于信息传输过程中,信道噪声叠加到有用信号中,因而滤波器需要对接收端接受到的受到干扰的信号进行滤波,而不是对未进入信道的调制信号滤波,这样做完全达不到抑制信道噪声的作用。