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。眼图也可以用于评估无线信号传输系统的性能，判断通信链路的稳定性和可靠性。

总结起来，眼图是一种用来描述数字通信信号频谱特征的重要工具。它能够反映信号的带宽、幅度、噪声和时钟同步等性能指标，对于评估信号的质量和判断系统的可靠性具有重要的意义。通过对眼图的分析，可以发现和解决信号传输中的各种问题，对于提升通信系统的性能和稳定性具有重要的作用。

PLL带宽对抖动的影响

PLL带宽对高速串行数据眼图测试结果的影响 摘要:在今天的崭新的数字世界中，高速串行数据传输应用日益普遍。眼图(Eye Diagram)分析是高速串行数据分析的重要手段之一。本文就设置不同的串行数据时钟恢复带宽对眼图测试结果的影响做一些简单的分析。 关键词:CDR(时钟恢复),PLL(锁相环), Eye Diagram(眼图)，Jitter(抖动)，TIE Jitter(时间间隔误差抖动)，PCI-Express，SATA. 0.引言 在今天的高速数据传输系统中，串行数据传输正日益普遍,比如PCI-Express, XAUI,SATA等。串行数据传输有两个主要特点：一，广泛采用差分信号进行数据传输。二，没有专门的时钟传输线路，时钟嵌入在数据里。因此，在系统接收端内部需要时钟恢复电路。接收端时钟恢复方法最常用的是锁相环Phase Locked Loop(PLL)和Phase Interpolator(PI)两种方法。 图1 典型计算机系统总线架构示意图 相对而言，PLL方法应用更为广泛。下图为一种典型的基于锁相环PLL(Phase Locked Loop,简称PLL)的时钟恢复电路框图:

图2 串行数据时钟恢复电路框图 1.CDR 与PLL 简介 锁相环PLL 的作用简单的来说是产生一个内部信号,去锁住输入信号的相位.谈两个信号的相位的前提条件是两个信号的频率一样,这样才有意义。因此锁相环也是锁频回路.假定一固定频率信号: 输入PLL ，PLL 输出信号: 由上述结论得到: 但相位是否相等呢？答案是否定的.正确结果是两个是两个信号的相位差是一个定值,其值和起始频率差有关.所以有了第二个重要概念：“锁相不是指相位相同,而是相位差是定值”. 锁相环PLL 的组成如下图所示: VCO LPF x(t)y(t)PD 图3 PLL 功能块示意图 VCO:：压控振荡器 LPF ：环路滤波器 PD ：鉴相器 鉴相器将输入信号与VCO 输出信号进行对比。环路滤波器对差异进行过滤，然后用来调整VCO 。由于LPF 是低通滤波器，因此只能将相位差的低频部分传输到VCO 。高频部分将被滤除。因此，PLL 仅跟踪低频变化，不跟踪高频变化。也就是说，由串行数据的CDR 电路恢复得到的Recover Clock 只包含低频抖动，这个低频抖动在数据中同时存在，因此这些低频抖动成分对于接收端Serdes 电路在以Recover Clock 作为参考边沿判决数据0或1时不会产生影响(前提条件是低频抖动分量不得超过系统的抖动容限)。而数据中还包含传输系统中的高频抖动分量，这部分由于CDR 电路中的低通环路滤波器的原因恢复出的Clock 是不包含的。因此接收端Serdes 电路在以Recover Clock 作为参考边沿判决数据0或1时可能会由于这些高频的抖动分量导致采样点偏移而出现误码。因此只有在PLL 截止频率或带宽以下的低频抖动是接收端可以跟随的抖动,相对而言经过PLL 传递出的抖动都为高频抖动，是不能被系统跟随的，会导致接收端采样点的偏移产生误码。如下图所示,蓝色线为PLL 的幅频特性曲线，其下面包含的区域即为系统可以跟随的抖动。对应的橙色曲线表示传递出去的抖动的幅频趋势: ) 2cos()(x x t f t x θπ+=) 2cos()(y y t f t y θπ+=x y f f =

《通信原理》各章节重点知识考点

第一章 1、通信系统的模型（了解 图1-1 1-4 1-5） 2、数字通信的特点（掌握） ①抗干扰能力强，且噪声不积累②传输差错可控③便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储④易于集成，使通信设备微型化，重量轻⑤易于加密处理，且保密性好⑥需要较大的传输带宽 3、平均信息量的简单计算（选、填） 221 log log ()()()I P x bit P x ==- 21 ()()log ()(/n i i i H x P x P x bit ==-∑符号） 当信息源的每个符号等概率出现时，信息源具有最大熵：2()log n(/H x bit =符号） 4、码长、码元速率、信息速率、频带利用率定义、单位、计算 码元速率RB ：每秒传输码元的数目，单位B 二进制与N 进制码元速率转换关系：RB2=RBNlog2N(B) 信息速率：每秒钟传递的信息量，单位bit/s 在N 进制下Rb=RBNlog2N(bit/s) 第二章 1、随机过程的概念、分布函数、概率密度函数的定义（理解 P36-37） 均值：1[()](,)()E t xf x t dx a t ∞ -∞ ξ= =⎰ 方差：2222[()]{()()}[()][()]()D t E t a t E t a t t σξ=ξ-=ξ-= 自相关函数：1212(,)[()()]R t t E t t =ξξ 协方差函数：121122(,){[()()][{()()]}B t t E t a t E t a t =ξ-ξ- 2、高斯过程的一维概率密度函数（掌握 P46-47） 22()f ())2x a x -=-σ 误差函数 ： 2 ()2)1x z erf x e dz ϕ-==- 互补误差函数 ： 2 ()1()22)z x erfc x erf x e dz ϕ∞ -=-= =- 3、高斯白噪声及带限噪声的定义、平均功率的计算（掌握 P57-60） 白噪声：0()()(/z)2n n P f f W H = -∞<<∞ 自相关函数：0()()2 n R ξτ=δτ 低通白噪声：0 20()H n f f n P f ||≤={其他 自相关函数：0sin 2()=n 2H H H f R f f ππτ ττ 带通白噪声：0f f 2220()c c n B B f n P f -≤ ||≤ +={其他 自相关函数：0sin ()=n cos 2c B R B f B πππτ τττ 平均功率：N= 0n B 4、噪声的功率谱密度与相关函数的关系 线性系统输出/输入功率谱密度的关系计算（掌握 P42-44 P48-49） 平稳过程的功率谱密度()P f ξ与其自身相关函数()R τ是一对傅里叶变换关系，即()()j P f R e d ∞ -ωτξ-∞ = ττ⎰ ()=()j R P f e df ∞ωτξ-∞τ⎰或()()j P R e d ∞ -ωτξ-∞ ω=ττ⎰ 1()= ()2j R P e d π ∞ ωτξ-∞ τωω⎰ 平稳过程的总功率： (0)=()R P f df ∞ ξ-∞ ⎰ 输出过程0()t ξ的均值：0()]()(0)t a h d H ∞ -∞ E[ξ=⋅ ττ=α⋅⎰ 输出过程0()t ξ的自相关函数：0120()()R t t R ,+τ=τ 输出过程0()t ξ的功率谱密度：2 ()()o i P f f P f =⎪H()⎪ 输出过程0 ()t ξ的概率分布：0()()()i t h t d ∞ -∞ ξ=τξ-ττ⎰ 第四章

眼图观测实验报告

眼图观测实验报告 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、实验器材 主控&信号源模块 25号光收发模块 示波器 三、实验原理 1、实验原理框图 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： 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。眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响，当光收端机输出端信噪比很大时眼图的张开度主要受码间干扰的影响，因此观察眼图的张开度就可以估算出光收端机码间干扰的大小。 其中，垂直张开度水平张开度 从眼图中我们可以得到以下信息： （1）最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻。 （2）眼图斜边的斜率表示了定时误差灵敏度。斜率越大，对位定时误差越敏感。 （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于判决门限电平。 （5）在抽样时刻上，眼图上下两阴影区的间隔距离的一半为噪声容限，若噪声瞬时值超过它就会出现错判。 （6）眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，即过零点失真的变动范围；它对利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系统来说影响定时信息的提取。 四、实验步骤

眼图测量的概念

眼图测量的概念 眼图测量是一种用于分析和评估数字通信系统的技术。在数字通信中，信息以数字信号的形式传输，而数字信号由一系列离散的样本组成。眼图测量通过显示和分析这些样本的时域波形，从而提供关于系统性能的重要信息。 在眼图中，每个数字信号样本被绘制为一个脉冲，这些脉冲被垂直堆叠在一起形成一个图像，类似于一个开放的眼睛。每个脉冲代表着一个时刻的信号状态，而整个眼图则显示了多个时刻的信号状态的叠加。通过观察眼图的形状、宽度和高度等特征，可以获得关于系统的多种信息。 眼图主要提供以下几个方面的信息： 1. 时基抖动：眼图的开口宽度可以反映系统的时基抖动性能。时基抖动是由于时钟不准确或传输路径中的噪声引起的，它会导致样本位置的不确定性。如果眼图的开口很窄，意味着系统中存在较大的时基抖动，这可能会导致信号误码率的增加。 2. 眼图的对称性：眼图的对称性可以反映系统的码间干扰情况。如果眼图两边的形状不对称，即开口宽度不一致，可能表明系统中存在码间干扰或码间失配。码间干扰会导致信号间的互相干扰，增加误码率。 3. 眼图的噪声水平：眼图的噪声水平可以反映系统的噪声性能。噪声会导致信

号波形的不规则性和抖动，从而影响系统的可靠性和性能。通过观察眼图的噪声水平，可以评估系统的抗噪声性能。 4. 采样时刻偏移：眼图可以显示信号采样时刻的偏移情况。采样时刻偏移会导致信号样本的错位，从而影响信号的恢复和解调。通过观察眼图的采样时刻偏移情况，可以判断系统是否存在采样时刻同步问题。 除了以上几个方面的信息，眼图还可以用于估计信号的传输带宽、检测系统中的串扰和非线性等问题。通过对眼图的仔细分析，可以发现可能存在的问题，并采取相应的调整和优化措施，以提高系统的性能和稳定性。 眼图测量可以使用专用的示波器、时钟回路、采样仪等设备进行。这些设备可以通过触发和同步功能来捕获和显示眼图。通过调整样本时钟、增加采样速率、降低噪声等措施，可以改善眼图的质量和可读性，并获得更准确的眼图测量结果。 总之，眼图测量是一种重要的技术工具，用于评估数字通信系统的性能。通过观察眼图的形状、宽度、高度和对称性等特征，可以获取关于系统时基抖动、码间干扰、噪声水平和采样偏移等方面的信息。这些信息可用于分析系统的稳定性、可靠性和性能，并帮助优化系统设计和调整参数，以提高通信系统的质量和性能。

数字信号处理 简答题

简答题（为考虑全面性，这里写的比较详细） 1、请简述单极性非归零（NRZ）码与单极性归零（RZ）码的编码原理及各自特点。 答：单极性非归零（ NRZ ）码是指在表示一个码元时，二进制符号“1”和“0” 分别对应基带信号的正电平和零电平，在整个码元持续时间内，电平保持不变，如图4-1（a）所示。 单极性 NRZ 码具有如下特点： （ 1 ）发送能量大，有利于提高接收端信噪比； （ 2 ）在信道上占用频带较窄； （ 3 ）有直流分量，将导致信号的失真与畸变；且由于直流分量的存在，无法使用一些交流耦合的线路和设备； （ 4 ）不能直接提取位同步信息（稍后将通过例题予以说明）； （ 5 ）抗噪性能差。接收单极性 NRZ 码的判决电平应取“1”码电平的一半。由于信道衰减或特性随各种因素变化时，接收波形的振幅和宽度容易变化，因而判决门限不能稳定在最佳电平，使抗噪性能变坏； （ 6 ）传输时需一端接地。 由于单极性 NRZ 码的诸多缺点，基带数字信号传输中很少采用这种码型，它只适合极短距离传输。 单极性归零（ RZ ）码是指它的有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉冲都回到零电平，即还没有到一个码元终止时刻就回到零值的码型。例如在传送“l”码时发送1个宽度小于 码元持续时间的归零脉冲；在传送“0”码时不发送脉冲。脉冲宽度与码元宽度之比叫占空比，如图4-1（c）所示。 单极性 RZ 码与单极性 NRZ 码比较，缺点是发送能量小、占用频带宽，主要优点是可以直接提取同步信号。此优点虽不意味着单极性归零码能广泛应用到信道上传输，但它却是其它码型提取同步信号需采用的一个过渡码型。即对于适合信道传输的，但不能直接提取同步信号的码型，可先变为单极性归零码，再提取同步信号。 2、简述双极性非归零码与双极性归零码编码原理与特点 答：双极性非归零（ NRZ ）码是指在该编码中，“1”和“0”分别对应正、负电平，如图4-1(b)所示。其特点除与单极性 NRZ 码特点（ 1 ）、（ 2 ）、（ 4 ）相同外，还有以下特点： （ 1 ）直流分量小。当二进制符号“1”、“0”等可能出现时，无直流成分； （ 2 ）接收端判决门限为 0 ，容易设置并且稳定，因此抗干扰能力强； （ 3 ）可以在电缆等无接地线上传输。 双极性 NRZ 码常在 CCITT 的 V 系列接口标准或 RS-232 接口标准中使用。 双极性归零（ RZ ）码的构成原理与单极性归零码相同。“1”和“0” 在传输线路上分别用正和负脉冲表示，且相邻脉冲间必有零电平区域存在，如图4-1（d）所示。 对于双极性归零码，在接收端根据接收波形归于零电平便可知道 1 比特信息已接收完毕，以便准备下一比特信息的接收。所以，在发送端不必按一定的周期发送信息。可以认为正负脉冲前沿起了启动信号的作用，后沿起了终止信号的作用。因此，可以经常保持正确的比特同步。即收发之间无需特别定时，且各符号独立地构成起止方式，此方式也叫自同步方式。 双极性归零码具有双极性非归零码的抗干扰能力强及码中不含直流成分的优点，应用比较广泛。

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：

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。

光传输中的眼图与占空比

改善光电模块/系统流量质量(2009-6-8 11:8) 来源：光电新闻网 设备厂商验证无源光网络(PON)系统的优先级，通常是使用数据流量的方式来快速测试系统质量好坏。但通常结局只有两种，一是顺利通过流量质量、延迟或其它封包测试，二则是花费了许多除错的时间仍找不到改善质量的关键因素。 目前一般做法皆透过软件工程人员不断地改善流量处理速度、频宽设定及协议上的问题，但却忽略了硬件改善的根本思考方向。国际设备大厂皆从物理层着手；而众多物理层测量验证的项目更是以眼图信号为一窥系统质量及相关改善的方向。因此，本文将说明眼图基本验证项目，并提出PON常见的问题提供PON系统研发厂商有效改善产品质量的验证方向。 信号好坏一望可知眼图帮助大 眼图是高速信号依据时间对累加1及0振幅的相对关系(图1)。由两个位所组成的眼图信号，其中中间的一个位是眼晴张开得以让信号顺利通过的关键。一般而言，眼图张得愈开，代表较佳的信号质量及较低的误码率；反之，眼图愈小即代表信号质量愈差，也有较高的误码可能。眼图两边的交叉点即代表信号由0转1及由1转0的信号转换质量，如此将有益于分析信号在振幅及时间上失真的损耗。 图1信号眼图 不同交叉比例关系传递不同信号位准 此外，由于眼图交叉百分比，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。举例来说，一般标准的信号其交叉百分比为50%，即代表信号1及0各占一半的位准。为了测量其相关比率，使用的统计方式分析如图2。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：

图2眼图信号交叉点比例关系 其中的1及0位准是取眼图中间的20%为其平均值，即从40～60%中作换算；而最终眼图交叉比例即从0位准的0%到1位准的100%分析相关水平轴，而一般对应纵轴即会呈现趋近50%的关系。 随着纵轴交叉点比例关系的不同，又代表着不同的信号1或0传递质量之能耐。如图3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，可以了解在不同脉冲信号时间的宽度下，与眼图交叉比例之关系。若分别以75%、50%及25%三种眼图交叉比例作说明；其中75%所对应的1及0脉冲信号显示，特别对于待测物着重在1位准测量信号质量时，1信号脉冲的时间轴宽度大于0信号脉冲，若以传递较多1位准信号的流量而言，将会依此比例关系来验证信号误码、屏蔽(Mask)及其极限值(Margin)。

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。

眼图的定义与测量方法

眼图的测量 内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。全分为上、下两篇。上篇包括一、二部分。下篇包括三、四部分。 您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。在力科于2002年发明基 于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基 于采样示波器的传统方法。 您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完 整地准确地理解眼图的测量原理。很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图 是可以作为一项重要的调试工具的。 在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。那天面试时，老 板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。刚刚我再次Google“眼图”，仍然 没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。 网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地 专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。 “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。 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

bpsk 时域波形

bpsk 时域波形 BPSK（Binary Phase Shift Keying）是一种常用的数字调制技术，它使用相位来表示数字信息。在BPSK中，两个不同的相位被用来表示二进制的0和1。时域波形是BPSK信号在时间 上的变化表现，下面将详细介绍BPSK信号的时域波形以及与之相关的内容。 BPSK信号的时域波形是一个周期信号，它由一系列的方波组成，每个方波代表一个二进制位。BPSK信号的时域波形在时 域上呈现出一种明显的周期性，这是因为它是通过相位的改变来表示数字信息的。 通过采用不同的相位，BPSK信号可以表示二进制的0和1。 具体来说，当输入二进制位为0时，BPSK信号的相位保持不变；当输入二进制位为1时，BPSK信号的相位发生180度的 改变。这种相位的变化导致了时域波形的变化，在波形中可以明显地观察到相位翻转的现象。 BPSK信号的时域波形具有一些重要的特性。首先，BPSK信 号的节拍是由输入数字信号的比特率决定的。比特率越高，BPSK信号的节拍越快。其次，BPSK信号的波形在时域上是 有界的，即每个方波的幅度都是有限的。这是因为BPSK信号是通过相位来表示二进制信息，幅度不会发生变化。 与BPSK信号的时域波形相关的一个重要概念是眼图。眼图是一种波形显示方式，用于观察数字通信系统中信号的时域特性。在BPSK信号中，眼图可以反映出不同二进制位之间的关系，

通过观察眼图可以判断信号是否受到噪声或干扰的影响。 另一个与BPSK信号的时域波形相关的概念是误码率（Bit Error Rate，BER）。误码率是衡量数字通信系统性能的重要指标之一，它表示在传输过程中出现比特错误的概率。通过对BPSK信号的时域波形进行观察和分析，可以估计误码率并评估系统的性能。 总结起来，BPSK信号的时域波形是一个周期信号，由一系列的方波组成，用相位来表示二进制的0和1。观察和分析BPSK信号的时域波形可以帮助我们了解信号传输过程中的性能和特性。眼图和误码率是与BPSK信号的时域波形相关的两个重要概念，它们可以帮助我们更好地理解数字通信系统的工作原理和性能评估。

眼图测量基础知识

—“眼图就是象眼睛一样形状的图形。” 眼图是用余晖方式积累叠加显示收集到的串行信号的比特位的结果，叠加后的图形形状看起来和眼睛很像，故名眼图。眼图上通常显示的是的时刻窗口。眼睛的形状各类各样，眼图的形状也各类各样。通过眼图的形状特点能够快速地判断信号的质量。图六的眼图有“双眼皮”，可判断出信号可能有串扰或预（去）加重。图七的眼图“眼睛里布满血丝”，这表明信号质量太差，可能是测试方式有错误，也可能是PCB布线有明显错误。图八的眼图超级漂亮，这可能是用采样示波器测量的眼图。 图五眼图概念 图六“双眼皮”眼图

由于眼图是用一张图形就完整地表征了串行信号的比特位信息，所以成了衡量信号质量的最重要工具，眼图测量有时侯就叫“信号质量测试（Signal Quality Test,SQ Test）”。另外，眼图测量的结果是合格仍是不合格，其判断依据一般是相对于“模板（Mask）”而言的。模板规定了串行信号“1”电平的容限，“0”电平的容限，上升时刻、下降时刻的容限。所以眼图测量有时侯又被称为“模板测试（Mask Test）”。模板的形状也各类各样，通常的NRZ信号的模板如图五和图八蓝色部份所示。在串行数据传输的不同节点,眼图的模板是不一样的，所以在选择模板时要注意具体的子模板类型。若是用发送端的模板来作为接收端眼图模板，可能会一直碰模板。但象以太网信号、E1/T1的信号，不是NRZ码形，其模板比较特别。 当有比特位碰着模板时，咱们就以为信号质量不好，需要调试电路。有的产品要求100%不能碰模板，有的产品是允许碰模板的次数在必然的概率之内。（有趣的是，眼图85%通过模板的产品，功能测试往往是没有问题的，譬如我在用的电脑网口老是测试不能通过，但我上网一直没有问题。这让很多公司感觉不用买示波器做信号完整性测试以一样能够做出好产品来，至于山寨版的，更不会去买示波器测眼图了。）示波器中有测量参数可自动统计出碰着模板的次数。另外，按照“侵犯”模板的位置就可以明白信号的哪方面有问题从而指导调试。如图九表明信号的问题主如果下降沿太缓，图十表明1电平和0电平有“塌陷”，可能是ISI问题致使的。 图七“眼睛布满血丝”的眼图

基于MATLAB的QAM 眼图和星座图

南昌大学信息工程学院 《随机信号分析》课程作业 题目：QAM调制信号的眼图及星座图仿真指导老师：虞贵财 作者：毕圣昭 日期：2011-12-05

QAM调制信号的眼图及星座图仿真 1. 眼图 眼图是在数字通信的工程实践中测试数字传输信道质量的一种应用广泛、简单易行的方法。实际上它的一个扫描周期是数据码元宽度1~2倍并且与之同步的示波器。对于二进制码元，显然1和0的差别越大，接受判别时错判的可能性就越小。由于传输过程中受到频带限制，噪声的叠加使得1和0的差别变小。在接收机的判决点，将“1”和“0”的差别用眼图上“眼睛”张开的大小来表示，十分形象、直观和实用。MATLAB工具箱中有显示眼图和星座图的仪器，下面通过具体的例子说明它们的应用。 图1-1所示是MATLAB Toolbox\Commblks中的部分内容，展示了四进制随机数据通过基带QPSK调制、升余弦滤波（插补）及加性高斯白噪声传输环境后信号的眼图。 图1-1 通过QPSK基带调制升余弦滤波及噪声环境后观察眼图的仿真实验系统 图1-2所示是仿真运行后的两幅眼图，上图是I（同相）信号，下图是Q（正交）信号。 图1-2 通过QPSK基带调制及噪声传输环境后观察到的眼图

2. 星座图 星座图是多元调制技术应用中的一种重要的测量方法。它可以在信号空间展示信号所在的位置，为系统的传输特性分析提供直观的、具体的显示结果。 为了是系统的功率利用率、频带利用率得到充分的利用，在特定的调制方式下，在信号空间中如何排列与分布信号？在传输过程中叠加上噪声以后，信号之间的最小距离是否能保证既定的误码率的要求这些问题的研究用星座图仪十分直观方便。多元调制都可以分解为In-phase（同相）分量及Quadrature（正交）分量。将同相分量用我们习惯的二维空间的Ｘ轴表示，正交分量用Ｙ轴表示。信号在Ｘ－Ｙ平面（同相－正交平面）的位置就是星座图。MATLAB通信系统的工具箱里有着使用方便、界面美观的星座图仪。 图1-3所示是随机数据通过基带QAM调制及噪声环境传输后，观察星座图的仿真系统。 图1-3 通过基带QAM调制及噪声环境传输后观察星座图的仿真系统图1-4所示是运行仿真后的星座图 图1-4 通过基带QAM调制及噪声环境传输后观察到的星座图

通信原理期末考试

盐城工学院 通信原理复习资料 一、基本概念 第一章 1、模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、数字通信的特点 优点： （1)抗干扰能力强，且噪声不积累 （2)传输差错可控 （3）便于处理、变换、存储 （4）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （5)易于集成，使通信设备微型化,重量轻 （6）易于加密处理，且保密性好 缺点： （1）需要较大的传输带宽 （2)对同步要求高 4、通信系统的分类 （1）按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 （2)按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 （3）调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1 （4）按信号特征分类:模拟通信系统和数字通信系统 （5）按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 （6）按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 （7)按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用 5、通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性 有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“ 速 模拟通信系统模型 信息源 信源编码 信道译码 信道编码信 道数字调制 加密 数字解调解密 信源译码 受信者 噪声源 数字通信系统模型

度”问题。 可靠性:指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量"问题. （1）模拟通信系统： 有效性：可用有效传输频带来度量。 可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。 (2）数字通信系统： 有效性：用传输速率和频带利用率来衡量. 可靠性:常用误码率和误信率表示。 码元传输速率R B：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特(Baud) 信息传输速率R b：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒 6、通信的目的：传递消息中所包含的信息 7、通信方式可分为：单工、半双工和全双工通信 8、信息量是对信息发生的概率（不确定性)的度量。一个二进制码元含1b的信息量;一个M 进制码元含有log2M比特的信息量。等概率发送时，信息源的熵有最大值。 第二章 1、确知信号：是指其取值在任何时间都是确定的和可预知的信号，通常可以用数学公式表示它在任何时间的取值。 2、确知信号的类型 （1）按照周期性区分：周期信号和非周期信号 （2）按照能量区分：能量信号和功率信号： 特点：能量信号的功率趋于0，功率信号的能量趋于∞ 3、确知信号在频域中的性质有四种,即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。 4、确知信号在时域中的特性主要有自相关函数和互相关函数。 5、自相关函数反映一个信号在不同时间上取值的关联程度。能量信号的自相关函数R（0）等于信号的能量;功率信号的自相关函数R（0)等于信号的平均功率。 第三章 1、随机过程是一类随时间作随机变化的过程，它不能用确切的时间函数描述。 2、随机过程具有随机变量和时间函数的特点,可以从两个不同却又紧密联系的角度来描述： ①随机过程是无穷多个样本函数的集合②随机过程是一族随机变量的集合. 3、随机过程的统计特性由其分布函数或概率密度函数描述。 4、高斯过程的概率分布服从正态分布，它的完全统计描述只需要它的数字特征. 5、瑞利分布、莱斯分布、正态分布是通信中常见的三种分布：正弦载波信号加窄带噪声的包络一般为莱斯分布;当信号幅度大时,趋近于正态分布；幅度小时,近似为瑞利分布。 6、窄带随机过程：若随机过程ξ(t）的谱密度集中在中心频率f c附近相对窄的频带范围∆f 内，即满足∆f <〈f c的条件，且f c 远离零频率,则称该ξ(t）为窄带随机过程。 第四章 1、信道分类： （1)无线信道－电磁波（含光波） （2)有线信道－电线、光纤 2、无线信道（电磁波）的传播主要分为地波、天波和视线传播三种。 3、有线信道主要有明线、对称电缆和同轴电缆三种。 4、信道模型的分类:调制信道和编码信道。

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。

实验6.数字基带信号的眼图实验

实验六 数字基带信号的眼图实验 一、实验目的 1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理,掌握基带升余弦滚降系统的实现方法； 2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响,并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下,不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度； 3、熟悉MATLAB 语言编程. 二、实验原理和电路说明 1、基带传输特性 基带系统的分析模型如图3-1所示,要获得良好的基带传输系统,就应该 图3-1 基带系统的分析模型 抑制码间干扰.设输入的基带信号为()n s n a t nT δ-∑,s T 为基带信号的码元周期,则经过基 带传输系统后的输出码元为 ()n s n a h t nT -∑.其中 1()()2j t h t H e d ωωωπ +∞ -∞ = ⎰ 3-1 理论上要达到无码间干扰,依照奈奎斯特第一准则,基带传输系统在时域应满足： 10()0,s k h kT k =⎧=⎨ ⎩ ， 为其他整数 3-2 频域应满足： ()0,s s T T H πωωω⎧≤⎪=⎨ ⎪⎩ ，其他 3-3

图3-2 理想基带传输特性 此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下,所能达到的最高频率利用率. 由于理想的低通滤波器不容易实现,而且时域波形的拖尾衰减太慢,因此在得不到严格 定时时,码间干扰就可能较大.在一般情况下,只要满足： 222(),s i s s s s i H H H H T T T T T πππ π ωωωωω⎛⎫⎛⎫⎛⎫ +=-+++=≤ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ ∑ 3-4 基带信号就可实现无码间干扰传输.这种滤波器克服了拖尾太慢的问题. 从实际的滤波器的实现来考虑,采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的. (1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1) 0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω⎧⎡⎤-+--≤≤⎪⎢⎥ ⎣⎦⎪ ⎪-⎪ =≤≤⎨⎪ ⎪+>⎪ ⎪⎩ 3-5 这里α称为滚降系数,01α≤≤. 所对应的其冲激响应为： ()222sin cos()()14s s s s t T t T h t t t T T παππα= - 3-6 此时频带利用率降为2/(1)Baud/Hz α+,这同样是在抽样值无失真条件下,所能达到的最 高频率利用率.换言之,若输入码元速率' 1/s s R T >,则该基带传输系统输出码元会产生码间