眼图总结
眼图常用知识介绍
关于眼图及其测量大家已经做了较多的讨论 最经典的文章是 传输指标测试大全 中有关 眼图部分 其侧重于眼图的定义和测量 光眼图分析 张轩/22336著 其侧重点在于眼图产生 的机理 以及色散对长距离传输后的眼图的影响
我们本次讨论的侧重点是如何来从眼图的中看出一些量化的数据 如 信号的上升 下降时 间 交叉点位置 消光比 Q因子 信噪比 抖动等 以及如何从各个方面来衡量一个眼图的优 劣 最后简单介绍一下CSA8000及其使用注意事项
眼图常用知识介绍
部门内公开
以下为一个较好的2.5G的 眼图比较对称 眼线比较细 0 光比适中 Q因子较高
1 电平都比较平滑 消
以下为较好的10G的眼图 眼图对称 眼图比较细 特别是 0
1 电平 上升 下降沿
稍粗一点 可见信号的抖动较大 消光比适中 Q因子较高 交叉点稍高 实际调试中 可以将交
叉点调低一点点
80C09-CR 光测量模块 输入光功率不能超过7dBm 即 5mW 建议输入光功率在
0dBm左右 带宽可选择30GHz和20GHz两种 可以以时钟恢复方式 不需要外加触发时钟 测量
9.95G 10.71G信号 或者以外触发方式测试 10.66G信号 滤波器有9.95G 10.71G两种 80C05 80C06为高带宽光测量模块 可以测量40G信号 80C07为多速率光测量模块 可以测
生误码并且通道代价满足指标要求 只要消光比大于ITU-T建议的最低值 多大都可以 交叉点比例反映信号的占空比大小 由于传输过程中 光信号的脉冲宽度将会展宽 导致接
收侧的交叉点相对于发送侧上移 为了有利于长距离传输 保证接收侧的交叉点比例在大约50 左 右 使得接收侧的灵敏度最佳 我们一般建议在发送侧把交叉点的位置稍微下移一些 一般发送侧
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。
眼图实验(含总结)
实验报告20 年度春季学期数字通信原理课程名称实验二眼图实验名称实验名称：眼图实验目的：理解升余弦滚降系统的特性；理解眼图的含义。
实验要求：1.绘制滚降系数分别为0,0.5,1的升余弦系统的时域波形和频谱，并分析之。
2.画出滚降系数为1的升余弦系统的眼图。
实验过程：1.打开MATLAB新建一个文件，然后按照老师所给的PPT的实验教程指南打上以下的程序：Ts=1;N=17;dt=Ts/N;df=1.0/(20.0*Ts);t=-10*Ts:dt:10*Ts;f=-2/Ts:df:2/Ts;a=[0,0.5,1];for n=1:length(a)for k=1:length(f)if abs(f(k))>0.5*(1+a(n))/TsXf(n,k)=0;elseif abs(f(k))<0.5*(1-a(n))/TsXf(n,k)=Ts;elseXf(n,k)=0.5*Ts*(1+cos(pi*Ts/(a(n)+eps)*(abs(f(k))-0.5*(1-a(n))/Ts)));end;end;xt(n,:)=sinc(t/Ts).*(cos(a(n)*pi*t/Ts))./(1-4*a(n)^2*t.^2/Ts^2+eps);endsubplot(211);plot(f,Xf);axis([-1 1 0 1.2]);xlabel('f/Ts');ylabel('升余弦滚降频谱');subplot(212);plot(t,xt);axis([-10 10 -0.5 1.1]);xlabel('t');ylabel('升余弦滚降波形');图1 升余弦滚降函数代码2.之后点击运行，然后能看见结果：图2 升余弦滚降3.然后在按照老师所给的实验操作指南，打上眼图的源代码，如下：图3眼图源代码（1）图4 眼图源代码（4）4.之后自己编写一段sigexpand函数，然后运行它之后在运行眼图代码，得到结果如下：图5 眼图运行结果实验小结：通过本次对眼图与升余弦滚降系统的特性分析让我对于其的结构理解、更加的深刻，我不断地翻阅书籍和网上的相关知识得到了滚降系数α：在无码间串扰条件下所需带宽W 和码元传输速率Rs 的比值（即奈奎斯特频率），将本来很模糊的概念到最后的融会贯通。
眼图分析
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：可能是时钟问题
1
0
T
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
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
光眼图分析（4）
现象：有undershoot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 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
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), Jitter(RMS),Noise ratio…) Mask(margin,filter,hits…)
眼图详解(眼图分析)
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。
眼图分析
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),
现象：有undershoot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
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
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：可能是时钟问题
1 0
T
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
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。
眼图--概念与测量
眼图——概念与测量（摘记）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。
眼图分析
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overshoቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt 原因：上升沿过快
光眼图分析（4）
现象：有undershoot 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（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：可能是时钟问题
1 0 T
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
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 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
交流
眼图(eyediagram)
2006.7.27
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), Jitter(RMS),Noise ratio…) Mask(margin,filter,hits…)
眼图概述——精选推荐
眼图概述1眼图概述1.1 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。
为何串⾏总线⽬前应⽤越来越⼴泛呢？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：图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。
1.2 眼图的形成原理眼图，是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。
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。
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，两者对⽐如下图所⽰：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。
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。
眼图基本知识总结
通常定义：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 适当调整相位 使波形的中心对准取样时刻 在示波器上显示的图形很象人的眼睛 因此被称为眼图 Eye Map 。
二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛” 当传输三元码时 会显示两只“眼睛”。
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 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。
眼图形成及其原理的总结
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
［转帖］眼图基本知识介绍随着数据速率超过Gb/s水平，工程师必须能够识别和解决抖动问题。
抖动是在高速数据传输线中导致误码的定时噪声。
如果系统的数据速率提高，在几秒内测得的抖动幅度会大体不变，但在位周期的几分之一时间内测量时，它会随着数据速率成比例提高，进而导致误码。
新兴技术要求误码率(BER)，亦即误码数量与传输的总码数之比，低于一万亿分之一(10-12)。
随着数据通信、总线和底板的数据速率提高，市场上已经出现许多不同的抖动检定技术，这些技术采用各种不同的实验室设备，包括实时数字示波器、取样时间间隔分析仪(TIA)、等时取样示波器、模拟相位检波器和误码率测试仪(BERT)。
为解决高数据速率上难以解决的抖动问题，工程师必需理解同步和异步网络中使用的各种抖动分析技术本文重点介绍3 Gb/s以上新兴技术的数据速率。
低于3 Gb/s的实时示波器可以捕获连续的数据流，可以同时在时域和频域中分析数据流；在更高的数据速率上，抖动分析要更具挑战性。
本文将从数字工程师的角度，介绍应对SONET/SDH挑战的各种经验。
抖动分析基本上包括比较抖动时钟信号和参考时钟信号。
参考时钟是一种单独的黄金标准时钟，或从数据中重建的时钟。
在高数据速率时，分析每个时钟的唯一技术是位检测和误码率测试；其它技术则采用某种取样技术。
如图1所示，眼图是逻辑脉冲的重叠。
它为测量信号质量提供了一种有用的工具，即使在极高的数据速率时，也可以在等时取样示波器上简便生成。
边沿由‘1’到‘0’转换和‘0’到‘1’转换组成，样点位于眼图的中心。
如果电压(或功率)高于样点，则码被标为逻辑‘1’；如果低于样点，则标为‘0’。
系统时钟决定着各个位的样点水平位置。
图1: 具有各项定义的眼图E1是逻辑‘1’的平均电压或功率电平，E0是逻辑‘0’的平均电压或功率电平。
参考点t = 0在左边的交点进行选择，右边的交点及其后是位周期TB。
Eye Crossing Point: 眼图交点Left Edge: 左沿Right Edge: 右沿Nominal Sampling Point: 标称样点幅度噪声可能会导致逻辑‘1’的电压或功率电平垂直波动，低于样点，导致逻辑‘1’码错误地标为逻辑‘0’码，即误码。
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
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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：
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 抖动的眼图交点 器件生成的固有抖动称为抖动输出。其主要来源可以分为两个：随机抖动(RJ)和确定 性抖动(DJ)，其中确定性抖动(Deterministic Jitter)又可以分为周期性抖动（Periodic Jitter） 、 占空比失真（Duty Cycle Distortion） 、码间干扰（Inter-Symbol Interference）和串扰。DCD
上升时间 平均（80%时间位准）-平均（20%时间位准）
图 眼图信号上升时间 我们知道，时间位准 20%及 80%是与信号位准 1 及 0 有着相关性的。当然，如果上升 时间愈短， 即愈能表现出眼图中间的白色区块， 即代表可传递的信号及容忍误码比率较好。 而对于眼图下降时间如下图所示，分别以右侧交叉点左侧(80%)至右侧(20%)两块水平区间 作此信号传递下降斜率时间之换算，计算公式如下：
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（通常为零点交叉时间之间距离的 20%）分布振幅值进行的。 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）间的时间差。交叉点之间的时间是基于信号中的两个零交叉点处的 直方图平均数计算而来，每个分布的标准偏差是从两个平均数之间的差值相减而来。 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。 下面详细介绍如消光比等一些复杂的概念，以帮忙理解眼图的性能。 （1）消光比（Extinction Ratio） 消光比定义为眼图中“1”电平与“0”电平的统计平均的比值，其计算公式可以是如 下的三种：
图 不同眼交叉比与脉冲信号的关系 对于一般的信号而言，平均分布信号位准 1 及 0 是最常见的。一般要求眼图交叉比为 50%，即以相同的信号脉冲 1 与 0 长度为标准，来作相关参数的验证。因此，根据眼交叉
比关系的分布，可以有效地测量因不同 1 及 0 信号位准的偏差所造成的相对就振幅损失分 析。例如，眼交叉比过大，即传递过多 1 位准信号，将会依此交叉比关系来验证信号误码、 屏蔽及其极限值。眼交叉比过小，即传递过多 0 位准信号，一般容易造成接收端信号不易 从其中抽取频率，导致无法同步，进而产生同步损失。 （3）信号上升时间与下降时间 一般测量上升及下降时间是以眼图占 20%～80%的部分为主，其中上升时间如下图， 分别以左侧交叉点左侧(20%)至右侧(80%)两块水平区间作此传递信号上升斜率时间之换 算，计算公式如下：
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
下降时间 平均（20%时间位准）-平均（80%时间位准）
图 眼图信号下降时间 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。 （4）Q 因子（Q Factor） Q 因子用于测量眼图信噪比的参数，它的定义是接收机在最佳判决门限下信号功率和 噪声功率的比值，可适用于各种信号格式和速率的数字信号，其计算公式如下：
成比例提高，进而导致误码。因此，在系统中尽可能的减少这种相关抖动，提升系统总体 性能。 抖偏离，示意图如下：
图 抖动示意图 示波器观测到的抖动如下图所示。图中为抖动大的眼图的交点，其直方图是一个像素 宽的交点块投射到时间轴上的投影。理想情况下应该为一个点，但由于码元的水平波动， 导致其形成了一个区域。
Ratio Ptop Pbase Ptop Pbase Ptop Pbase (dB)
Ratio% 100 Ratio 100 log
消光比在光通信发射源的量测上是相当重要的参数，它的大小决定了通信信号的品 质。消光比越大，代表在接收机端会有越好的逻辑鉴别率；消光比越小，表示信号较易受 到干扰，系统误码率会上升。 消光比直接影响光接收机的灵敏度，从提高接收机灵敏度的角度希望消光比尽可能 大，有利于减少功率代价。但是，消光比也不是越大越好，如果消光比太大会使激光器的 图案相关抖动增加。因此，一般的对于 FP/DFB 直调激光器要求消光比不小于 8.2dB ， EML 电吸收激光器消光比不小于 10dB 。一般建议实际消光比与最低要求消光比大 0.5~1.5dB。这不是一个绝对的数值，之所以给出这么一个数值是害怕消光比太高了，传输 以后信号劣化太厉害，导致误码产生或通道代价超标。 （2）眼交叉比 眼图交叉比，是测量交叉点振幅与信号“1”及“0”位准之关系，因此不同交叉比例关系 可传递不同信号位准。一般标准的信号其交叉比为 50%，即表示信号“1”及“0”各占一 半的位冷。为了测量其相关比率，使用如下图所示的统计方式。交叉位准依据交叉点垂直 统计的中心窗口而计算出来的平均值，其比例方程式如下（其中的 1 及 0 位准是取眼图中
源自时钟周期中的不对称性。ISI 源自由于数据相关效应和色散导致的边沿响应变化。PJ 源自周期来源的电磁捡拾， 如电源馈通。 串扰是由捡拾其它信号导致的。 DJ 的主要特点是， 其峰到峰值具有上下限。DCD 和 ISI 称为有界相关抖动，Pj 和串扰称为不相关有界抖动， 而 RJ 称为不相关无界抖动。另外，抖动分布是 RJ 和 DJ 概率密度函数的卷积。 分析抖动以及其具体产生原因将有助于在系统设计时尽可能的减少抖动产生的影响， 同时可以确定抖动对 BER 的影响，并保证系统 BER 低于某个最大值，通常是 1012 。因此， 抖动的形成原因直观的表示如下图：
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（ Ptop ）与“0”（ Pbase ）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
1.4 眼图与误码率
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 10
间的 20%为其平均值，即从 40%~60%中作换算） ：
100
交叉位准 0位准 1位准 0位准
图 眼图信号交叉点比例关系 随着交叉点比例关系的不同，表示不同的信号 1 或 0 传递质量的能耐。如下图所示， 左边图形为不同交叉比例关系的眼图，对应到右边相关的 1 及 0 脉冲信号。同时也可以了 解到在不同脉冲信号时间的宽度与图交叉比例的关系。
Q factor Ptop Pbase
1 0
其中， “1”电平的平均值 Ptop 与“0”电平的平均值 Pbase 的差为眼幅度， “1”信号噪声 有效值 1 与“0”信号噪声有效值 0 之和为信号噪声有效值。 Q 因子综合反映眼图的质量问题。Q 因子越高，眼图的质量就越好，信噪比就越高。 Q 因子一般受噪声、光功率、电信号是否从始端到终端阻抗匹配等因素影响。一般来说， 眼图中 1 电平的这条线越细、越平滑，Q 因子越高。在不加光衰减的情况下，发送侧光眼 图的 Q 因子不应该小于 12，接收测的 Q 因子不应该小于 6 。 （5）平均功率 通过眼图反映的平均功率，即是整个数据流的平均值。与眼图振幅测量不同，平均功 率则是直方图的平均值。如果数据编码正常工作，平均功率应为总眼图振幅的 50%。 （6）抖动 抖动是在高速数据传输线中导致误码的定时噪声。如果系统的数据速率提高，在几秒 内测得的抖动幅度会大体不变，但在位周期的几分之一时间内测量时，它会随着数据速率