眼图的定义、原理及模型
眼图观测实验 光纤通信_实验5实验报告
课程名称：光纤通信实验名称：实验5 眼图观测实验姓名：班级：学号：实验时间：指导教师：得分：一、实验目的1、了解和掌握眼图的形成过程和意义。
2、掌握光纤通信系统中的眼图观测方法。
二、实验内容1、观测数字光纤传输系统中的眼图张开和闭合效果。
2、记录眼图波形参数，分析系统传输性能。
三、实验器材1.主控&信号源模块2.25号光收发模块3.示波器四、实验原理1、实验原理框图眼图测试实验系统框图2、实验框图说明本实验是以数字信号光纤传输为例，进行光纤通信测量中的眼图观测实验；为方便模拟真实环境中的系统传输衰减等干扰现象，我们加入了可调节的带限信道，用于观测眼图的张开和闭合等现象。
如眼图测试实验系统框图所示，系统主要由信号源、光发射机、光接收机以及带限信道组成；信号源提供的数字信号经过光发射机和接收机传输后，再送入用于模拟真实衰减环境的带限信道；通过示波器测试设备，以数字信号的同步位时钟为触发源，观测TP1测试点的波形，即眼图。
3、眼图基本概念及实验观察方法所谓眼图，它是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形。
眼图包含了丰富的信息，反映的是系统链路上传输的所有数字信号的整体特征。
利用眼图可以观察出码间串扰和噪声的影响，分析眼图是衡量数字通信系统传输特性的简单且有效的方法。
●被测系统的眼图观测方法通常观测眼图的方法是，如下图所示，以数字序列的同步时钟为触发源，用示波器YT模式测量系统输出端，调节示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，则屏幕中显示的即为眼图。
眼图测试方法框图●眼图的形成示意图一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每个状态组发送的此时要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在示波器屏幕上。
八种状态如下所示：八种状态示意图眼图合成示意图如下所示：眼图合成示意图一般在无串扰等影响情况下从示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近。
●眼图参数及系统性能眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。
双目视觉成像原理
双目视觉成像原理双目视觉成像原理是指人类双眼通过视网膜接收到的图像信息，通过大脑的处理，形成我们对三维物体位置、深度和距离等感知能力。
这种成像原理是基于人类拥有两只眼睛，每只眼睛分别观察同一场景的不同角度所形成的视差来计算图像的深度信息。
首先，我们了解一下人眼的构造。
人眼是由眼球、角膜、晶状体、虹膜、瞳孔、视网膜等组成。
其中，眼球是一个球状的结构，其中包含有视网膜，视网膜上有大量视觉感受器，即视杆细胞和视锥细胞。
当外界的光线通过角膜和晶状体折射后进入眼球，最终在视网膜上形成图像。
当我们观察其中一物体时，双眼分别从不同的位置观察到该物体，这就导致了两只眼睛所观察到的图像中存在一定的视差。
视差是指物体在两只眼睛中的位置差异，也可以理解为左右眼所看到的图像不完全相同，这种不同主要体现在物体的位置上。
根据视差的理论，当物体远离我们看时，两个视点之间的差距较小，视差也较小；而当物体靠近我们时，两个视点之间的差距增大，视差也增大。
通过大脑对所观察到的图像进行处理，我们可以根据视差推断出物体的距离和深度信息。
在图像匹配方面，大脑会将两只眼睛所观察到的图像进行比较，找出两个图像中相似的部分，这个过程被称为视网膜对应。
大脑会将两个图像的每个像素点进行比较，找到相同的点。
这些相同的点可以被视作是两个视点中物体的同一点，在计算深度时非常重要。
在深度计算方面，大脑通过视差来估算物体的深度。
根据视差原理，当物体离我们越近时，它在两个视网膜上的位置差距就越大；反之，当物体离我们越远时，它在两个视网膜上的位置差距就越小。
大脑会根据这个差距来计算物体的距离和深度。
另外，人类在使用双目视觉成像原理时，还会利用一些额外的线索来帮助深度感知，比如大小大小线索、运动感知线索、重合线索等。
这些线索可以帮助我们更准确地感知物体的深度和距离。
通过双目视觉成像原理，人类可以更好地感知和理解三维空间中的物体。
利用这一原理，我们可以进行深度感知、距离判断和物体识别等。
眼图形成原理
眼图形成原理在数位通讯系统的实体层（Physical Layer）中，资料的定义是以逻辑位准的1与0来做判断，但在一般示波器上，撷取到的信号是一段相当短的时间，例如示波器的整个显示幕宽度为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，但在这么短的时间中，所分析的资料并不具有代表性，例如信号在每一百万位元会出现一次突波（Spike），在此时间内，出现的机率很小，因此会错过某些重要的讯息。
若可以以重复叠加的方式，将新的信号不断的加入显示幕中，但却仍然记录着前次的波形，只要累积的时间够久，就可以形成一个眼形的图案，如(图一)所示，它就好像把一组讯号切成三位元的二进位逻辑叠在一起一般。
其中要注意的是，一个完整的眼图应该包含所有的八组状态（即000至111），且每一个状态发生的次数要尽量一致，否则，将有某些讯息无法呈现在显示幕中，如(图二)所示。
为了达到量测结果的有效性，一般会采用随机编码（Pseudo Random Bit Sequence；PRBS）的方式，这种编码的好处是当操作完一个回路后，所有的状态将会平均分配，使得眼图的形状是对称的，其中又因不同的位元组长度而分成2^7、2^15、2^23、2^31数种规格，而编码产生的方式，可以由硬体或软体来达成，硬体的方式是采用数位逻辑电路达成，软体则是在先将资料存在编码器内部的记忆体中，经由时脉触发记忆体中的字串讯号，随机编码的另一用途，是量测待测物在各种条件下的误码率（Bit Error Ratio；BER），此时需要有同样编码行为的错误分析仪（Error Analyzer）搭配才可以达到此量测目的。
《图一由八个状态所形成的眼图示意图》《图二因缺乏某组状态将无法形成完整的眼图》硬体介绍最简单且直接能分析出眼图的仪器非示波器莫属，而在取样的方法上，又分成即时（Real time）及重复性（Repetition）两大类，而一般的示波器，大抵都是以前者为主，后者主要是因应Gigabit速度以上的测试，如Infiniband、光纤通讯等，其分类上大致可以从操作的频宽来作区隔，即时取样主要在DC至6GHz范围内，而重复取样则针对100MHz以上至65Ghz为主。
八年级下册科学眼的成像原理
八年级下册科学眼的成像原理
眼睛的成像原理可以概括为孔径成像原理。
光线在进入眼睛之前，首先经过角膜、晶状体和玻璃体等结构。
这些结构分别具有折射和聚焦光线的功能，使得光线最终聚焦在视网膜上，形成一个倒置的实像。
人眼还能自动调节晶状体的弯曲程度以适应不同的距离，这被称为调焦。
来自物体的光线通过综合的凸透镜（即晶状体）在视网膜上行成倒立、缩小的实像。
分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，将这个信号传输给大脑，从而使人能够看到这个物体。
如需了解更多关于眼睛的成像原理，建议查阅相关书籍或咨询专业医生。
眼图的定义、原理及模型
▪ 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。
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。
▪ 最后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电 平的影响无法在眼图中得到完整的反映， 因此，即使在示波器上显示的眼图是张开 的，也不能完全保证判决全部准确。不过， 原则上总是眼睛张开得越大，实际判决越 准确。所以，还是可以通过眼图的张开度 来衡量和比较基带信号的质量，并以此为 依据来调整信号在信道中的传输特性，使 信号在通信系统信道中传输尽最大可能接 近于最佳工作状态。
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
以上有不当之处，请大家给与批评指正， 谢谢大家！
11
▪ 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
眼图形成及其原理总结
眼图形成及其原理总结眼图形成及其原理总结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。
1.2 眼图参数定义相关的眼图参数有很多，如眼高、眼宽、眼幅度、眼交叉比、“1”电平，“0”电平，消光比，Q因子，平均功率等，各个参数如下图所示：图眼图各个参数眼图中的“1”电平（）与“0”（）电平即是表示逻辑为1或0的电压位准值，实际中选取眼图中间的20%UI部分向垂直轴投影做直方图，直方图的中心值分别为“1”电平和“0”电平。
眼幅度表示“1”电平信号分布与“0”电平信号分布平均数之差，其测量是通过在眼图中央位置附近区域（通常为零点交叉眼宽反映信号的总抖动，即是眼图在水平轴所开的大小，其定义为两上缘与下缘交汇的点（Crossing Point）间的眼高即是眼图在垂直轴所开的大小，它是信噪比测量，与眼图振幅非常相似。
信号完整性系列之十七—— 基于误码率的眼图测试,ISOBER
常规的眼图测量眼图测试是高速串行信号物理层测试的一个重要项目。
眼图是由多个比特的波形叠加后的图形，从眼图中可以看到：数字信号1电平、0电平，信号是否存在过冲、振铃？抖动是否很大？眼图的信噪比？上升下降时间是否对称（占空比）？眼图反映了大数据量时的信号质量，可以最直观的描述高速数字信号的质量与性能。
如图1所示为某1.25G信号的眼图。
可以看到该信号的抖动较大。
另外，在很多高速数字信号的标准中，定义了不同测量点的眼图模板。
图1的深蓝色部分是眼图模板，测量到的眼图不能触碰到该模板。
在实时示波器中，通常使用连续比特位的眼图生成方法。
力科于2002年在业界最早采用连续比特位的眼图测试方法。
首先，示波器采集到一长串连续的数据波形；然后，使用软件CDR恢复时钟，用恢复的时钟切割每个比特的波形，从第1个、第2个、第3个、一直到第n-1个、第n个比特；最后一步是把所有比特重叠，得到眼图。
什么是BER?在数字电路系统中，发送端发送出多个比特的数据，由于多种因素的影响，接收端可能会接收到一些错误的比特（即误码）。
错误的比特数与总的比特数之比称为误码率，即Bit Error Ratio，简称BER。
误码率是描述数字电路系统性能的最重要的参数。
在GHz比特率的通信电路系统中（比如Fibre Channel、PCIe、SONET、SATA），通常要求BER小于或等于。
BER= 指的是发送/接收了10 个比特，只允许1个比特出错。
误码率较大时，通信系统的效率低、性能不稳定。
影响误码率的因素包括抖动、噪声、信道的损耗、信号的比特率等等。
基于误码率的眼图轮廓测试（BER Eye Contour）－力科称为ISOBER在上文中提到眼图是多个比特位的信号叠加得到的测量结果，所以测试中需要注意眼图是由多少个比特组成的？使用常规的实时示波器来测量高速串行信号的眼图，在几秒钟内可以生成1万个比特叠加的眼图。
力科示波器使用了创新的XStream II专利技术，可以快速的生成眼图，以SDA816Zi测量3.125Gbps的XAUI信号为例，大概几秒就可以得到上百万个比特的眼图。
眼图有关最详细的知识讲解
图: 二元码数据信号眼图
Eye Diagrቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm 3.5
3 2.5
2 1.5
1 0.5
0 -0.5
-1 -1.5
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 Time
图: 三眼码数据信号眼图
2.2 眼图的主要参数
眼图主要的参数有如下：消光比；交叉点；Q 因子；信号的上升时间、下降 时间；峰—峰值抖动；均方根值抖动；信噪比等。
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：
眼图与码间串扰
有无码间串扰对应眼图的形状从理论上讲，一个基带传输系统的传递函数只要满足式（4-27 ），就可消除码间串扰。
但在实际系统中要想做到这一点非常困难，甚至是不可能的。
这是因为码间串扰与发送滤波器特性、信道特性、接收滤波器特性等因素有关，在工程实际中，如果部件调试不理想或信道特性发生变化，都可能使改变，从而引起系统性能变坏。
实践中，为了使系统达到最佳化，除了用专门精密仪器进行测试和调整外，大量的维护工作希望用简单的方法和通用仪器也能宏观监测系统的性能，观察眼图就是其中一个常用的实验方法。
4.5.1 眼图的概念眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。
观察眼图的方法是：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像人的眼睛，故称为“眼图”。
从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。
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。
4.5.2 眼图形成原理及模型1. 无噪声时的眼图为解释眼图和系统性能之间的关系，图4-21 给出了无噪声情况下，无码间串扰和有码间串扰的眼图。
图4-21 基带信号波形及眼图图4-21 （a ）是无码间串扰的双极性基带脉冲序列，用示波器观察它，并将水平扫描周期调到与码元周期一致，由于荧光屏的余辉作用，扫描线所得的每一个码元波形将重叠在一起，形成如图4-21 （ c ）所示的线迹细而清晰的大“眼睛” ；对于图4-21 （ b ）所示有码间串扰的双极性基带脉冲序列，由于存在码间串扰，此波形已经失真，当用示波器观察时，示波器的扫描迹线不会完全重合，于是形成的眼图线迹杂乱且不清晰，“ 眼睛”张开的较小，且眼图不端正，如图4-21 （d ）所示。
对比图4-21 （c ）和图4-21 （d ）可知，眼图的“眼睛” 张开的大小反映着码间串扰的强弱。
基于SystemView仿真下的眼图分析
1基带传输的基本原理在实际的通信系统中，很难完全消除码之间的串扰。
这主要是由于传输过程中传输系统的信号不稳定所致，使得波形存在变形、展宽，而且之前波形会出现长的拖尾现象，到观察码元的抽样时间点上，识别器会对结果出现错误判决。
对误码率的影响现在还没有找到数学上能处理的统计规律，还无法在这方面进行针对性的计算。
码间串扰如图1所示。
为了在实验室中测量基带传输系统的性能，使用示波器观察接收信号的常用方法是将示波器连接到接收滤波器的输出端，然后调整示波器的水平扫描周期以匹配示波器的水平扫描周期，与接收的符号周期和持续效果同步。
用于扫描的示波器的波形重叠，并且示波器屏幕上显示的结果看起来像人眼，这就是将其称为“眼图”的原因。
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。
基带信号与眼图如图2所示。
眼图是通过在示波器上叠加特定的数字信号而显示的图，它包含很多信息。
噪声的影响以及符号之间的对话在眼图中可见。
这些效果反映了数字信号的一般属性，因此，评估了整个系统的优缺点。
所以眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
此外，眼图还可以用于调整接收滤波器的属性，以减少符号之间的串扰效应，并改善整个通信系统的传输性能。
眼图张开的大小反映了码间串扰的强弱。
眼睛越大，眼图越正确，符号之间的距离越小，反之符号之间的距离越大。
如果发生噪声，则噪声会叠加在信号上，眼图的轨迹会变得模糊。
如果有拦截码，“眼睛”或多或少会张开。
与代码之间没有交集相比，原始的细轨道明显平滑且变成模糊的条纹，并且标准化程度不高。
噪声越大，轨道越宽、越深，代码之间的交点越大，眼图的校正越少。
眼睛中的图像包含大量有价值的信息，可用于衡量数字信号传输系统性能的好坏，它可以显示接收过滤器的设置，以减少代码之间的间隔。
眼图如图3所示。
①最佳采样时刻是眼睛张开最大的时间。
②对时间误差的敏感度可以通过图表的斜边斜率来确定。
③在采样期间，【作者简介】赵瑄（1983-），女，吉林磐石人，实验师，从事通信工程、电子信息工程研究。
通信原理实验,码型变换,移相键控调制与解调,眼图,抽样定理,.
实验一码型变换实验一、基本原理在数字通信中, 不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统, 我们称它为基带传输系统,基本结构如图所示。
干扰基带传输系统的基本结构基带信号是代码的一种电表示形式。
在实际的基带传输系统中, 并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。
对传输用的基带信号的主要要求有两点:(1对各种代码的要求,期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型; (2 对所选码型的电波形要求, 期望电波形适宜于在信道中传输。
AMI :AMI 码的全称是传号交替反转码。
这是一种将信息代码 0(空号和 1(传号按如下方式进行编码的码:代码的 0仍变换为传输码的 0, 而把代码中的 1交替地变换为传输码的 +1, -1, +1, -1,……。
HDB3:HDB 3码是对 AMI 码的一种改进码,它的全称是三阶高密度双极性码。
其编码规则如下:先检察消息代码(二进制的连 0情况,当没有 4个或 4个以上连 0串时,按照 AMI 码的编码规则对信息代码进行编码; 当出现 4个或 4个以上连 0串时, 则将每 4个连 0小段的第 4个 0变换成与前一非 0符号 (+1或 -1 同极性的符号, 用V 表示 (即 +1记为 +V, -1记为 -V ,为使附加 V 符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性,还必须保证相邻 V 符号也应极性交替。
当两个相邻 V 符号之间有奇数个非 0符号时,用取代节“ 000V ” 取代 4连 0信息码; 当两个相邻 V 符号间有偶数个非 0符号时, 用取代节“ B00V ” 取代 4连 0信息码。
CMI :CMI 码是传号反转码的简称,其编码规则为:“ 1”码交替用“ 11”和“ 00”表示; “ 0”码用“ 01”表示。
BPH :BPH 码的全称是数字双相码,又称 Manchester 码,即曼彻斯特码。
它是对每个二进制码分别利用两个具有 2个不同相位的二进制新码去取代的码,编码规则之一是: 0→ 01(零相位的一个周期的方波1→ 10(π相位的一个周期的方波二、实验结果CMIBPHHDB3 AMI三、结果分析各码型波形如上所示, 我们发现许多波形产生了不同程度的畸变, 表现是幅值不是单一的水平线, 而成了曲线。
眼图及信号完整性
一般通信系统基本模型
接收设备将这些信号转换成电信号，通过解调器，就可以还原 基带信号，同样可以将它们放进存储器存储。这可以理解成网络 视频在我们的电脑上的缓存，缓存中的信号通过解码就可将数字 信号转换成各种量化的台阶信号。 最后将台阶信号进行填补恢复，我们就有可以得到原来的输入 的模拟波形了，由此我们就完成了一次通信。 如果模拟信号不需要数字化，那么我们可以进行模拟调制，同 样可以发送出去，这个过程要简单些。
眼图和通信质量的关系
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 一个基带系统的性能优劣；可以指示接收滤波器的调 整，以减小码间串扰。 （ 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。
眼图定义
• 中文名称： 眼图 • 英文名称： eye diagram;eye pattern • 定义： 示波器屏幕上所显示的数字通信符号,由许多波形部 分重叠形成，其形状类似“眼”的图形。“眼”大表 示系统传输特性好；“眼”小表示系统中存在符号间 干扰。 • 所属学科： 通信科技（一级学科） ； 通信原理与基本技术（二级学科）
什么是信号完整性(signal integrity) 信号完整性是指信号在信号线上的质量。信号具有良好的信号完 整性是指当在需要的时 候，具有所必需达到的电压电平数值。差 的信号完整性不是由某一单一因素导致的，而是板 级设计中多种 因素共同引起的。主要的信号完整性问题包括反射、振荡、地弹、 串扰等。
眼图基本原理
PCross1 PCross2
眼图测量特征量
TCross1
PTop
TCross2
PBase Eye Aperture
P Values
PTopmean , the mean value of PTop PTopsigma , the standard dev of PTop PBasemean , mean value within aperture PBasesigma , std dev of PBase in aperture Pcrossmean , vertical mean of crossing pt.
TDS8200 ET Scope (20GHz 80E03)
TDS6154C RT w. DSP
眼图与CLK－时钟速率提高,眼图质量下降
125M CLK
250M CLK
500M CLK
示波器上的眼图
提供串行总线数据的丰富信息:通过比较发送端和接收端的眼图质量可 以分析出信号传输的问题
眼高,眼底,眼宽 上升时间 下降时间 模板测试
Tx + +
path
--
+ + Rcv --
Fast, sharp, edges at transmitter launch
Smeared edges at end of long interconnect.
Reference Maxim Note HFDN-27.0 (Rev. 0, 09/03)
高速串行总线－串扰
Tx + +
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。
眼图的定义、原理及模型
眼图的定义、原理及模型从理论上讲，一个基带传输系统的传递函数只要满足式（ 4-27 ），就可消除码间串扰。
但在实际系统中要想做到这一点非常困难，甚至是不可能的。
这是因为码间串扰与发送滤波器特性、信道特性、接收滤波器特性等因素有关，在工程实际中，如果部件调试不理想或信道特性发生变化，都可能使改变，从而引起系统性能变坏。
实践中，为了使系统达到最佳化，除了用专门精密仪器进行测试和调整外，大量的维护工作希望用简单的方法和通用仪器也能宏观监测系统的性能，观察眼图就是其中一个常用的实验方法。
4.5.1 眼图的概念眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。
观察眼图的方法是：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像人的眼睛，故称为“眼图”。
从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。
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。
4.5.2 眼图形成原理及模型1. 无噪声时的眼图为解释眼图和系统性能之间的关系，图 4-21 给出了无噪声情况下，无码间串扰和有码间串扰的眼图。
图 4-21 基带信号波形及眼图图 4-21 （ a ）是无码间串扰的双极性基带脉冲序列，用示波器观察它，并将水平扫描周期调到与码元周期一致，由于荧光屏的余辉作用，扫描线所得的每一个码元波形将重叠在一起，形成如图 4-21 （ c ）所示的线迹细而清晰的大“眼睛” ；对于图 4-21 （ b ）所示有码间串扰的双极性基带脉冲序列，由于存在码间串扰，此波形已经失真，当用示波器观察时，示波器的扫描迹线不会完全重合，于是形成的眼图线迹杂乱且不清晰，“ 眼睛” 张开的较小，且眼图不端正，如图 4-21 （ d ）所示。
对比图 4-21 （ c ）和图 4-21 （ d ）可知，眼图的“眼睛” 张开的大小反映着码间串扰的强弱。
眼图——精选推荐
眼图中⽂名称：眼图英⽂名称： eye diagram;eye pattern定义：⽰波器屏幕上所显⽰的数字通信符号,由许多波形部分重叠形成，其形状类似“眼”的图形。
“眼”⼤表⽰系统传输特性好；“眼”⼩表⽰系统中存在符号间⼲扰。
⼀．概述“在实际数字互连系统中，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。
在⽆码间串扰和噪声的理想情况下，波形⽆失真，每个码元将重叠在⼀起，最终在⽰波器上看到的是迹线⼜细⼜清晰的“眼睛”，“眼”开启得最⼤。
当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，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，反映了码间串扰的强弱。
由此可知，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。
通常眼图可以⽤下图所⽰的图形来描述，由此图可以看出：（1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响⽽抽样再⽣的时间间隔。
显然，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，斜率越⼤，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，在许多接收设备中，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。
”⼆、眼图的⼀些基本概念— “什么是眼图？”“眼图就是象眼睛⼀样形状的图形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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)。
最后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电 平的影响无法在眼图中得到完整的反映， 因此，即使在示波器上显示的眼图是张开 的，也不能完全保证判决全部准确。不过， 原则上总是眼睛张开得越大，实际判决越 准确。所以，还是可以通过眼图的张开度 来衡量和比较基带信号的质量，并以此为 依据来调整信号在信道中的传输特性，使 信号在通信系统信道中传输尽最大可能接 近于最佳工作状态。
பைடு நூலகம்
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。
图2 眼图的重要性质
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。