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信号完整性分析基础系列之一——关于眼图测量（上）汪进进美国力科公司深圳代表处内容提要：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）。
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%。
信号完整性分析基础系列之一——关于眼图测量（上）汪进进美国力科公司深圳代表处内容提要：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）。
眼动,实验报告眼动仪实验报告眼动仪与平面设计实验报告一、Tobii眼动仪简介Tobii眼动仪提供了一个自然的使用环境, 并同时收集多通道数据, 如语音、动作等。
其自带ClearView数据分析软件将眼动数据和实际界面、声音、用户动作录像综合进行分析。
它提供的典型分析方案有: (1)热点图(Hotspot), 形象地分析注视点的集中趋势、停留时间等；(2)视线扫描路径( Scanpath), 呈现注视点的路径与直径变化, 用于分析单个用户操作行为规律；(3)兴趣区域(Area of In teres,t AOI), 分析平均注视时间、回溯性眼跳、区域间转移等指标, 获得特定区域上的具体数据。
二、眼动仪的应用眼动仪应用领域包括心理学，人机交互，神经生理学，工业设计、眼科学、可用性研究、广告评估、市场调查等诸多领域。
本次实验我们主要将Tobii眼动仪应用在广告评估方面，研究被试观看平面海报时的路径、时间和着重点。
三、实验步骤1、打开Tobii眼动仪相关软件，输入姓名；2、将广告3和广告4拖入界面内，并运行软件；3、调整坐姿直至水平条块呈绿色，竖直条块值在50~60范围内；4、检测眼动水平，双眼追踪屏幕上的小球运动轨迹；5、查看眼动水平，当双眼个点轨迹均在规定范围内，正式开始测验；6、再次调整坐姿直至水平条块呈绿色，竖直条块值在50~60范围内；7、正式开始对于平面广告的眼动实验，观看屏幕上的平面广告；8、实验结束，查看眼动结果。
四、数据分析（一）热点图从热点图中可以看出被试在某一区域停留时间的长短和集中程度，红色代表注视时间长，绿色代表注视时间较短。
广告3为雀巢咖啡的平面广告，该广告包括三大部分：（1）雀巢的标志；（2）雀巢广告语；（3）拿着雀巢咖啡的女模特。
通过观察十名被试的眼动仪实验结果得出：被试的热点红色区较多的集中在女模特的脸部和雀巢的标志，而只有少部分关注了女模特手中的咖啡。
由此可见，该广告的大部分注意力被女模特所吸引，而忽略了广告本身所要传达的产品。
附件一:参与报名设备清单附件二：设备功能技术参数高清电子腹腔镜技术参数一、高清摄像主机系统1、全高清数字摄像主机：水平扫描分辨率≥1080线2、HDTV信号输出：RGB或YPbPr(兼容SDTV信号：复合VBS/YC/RGB)3、图像强调：可以选择结构强调或边缘强调，以提高图像锐利度4、输出方式：HD-SDI/ SD-SDI/DV5、图像放大功能：具备图像放大功能6、画中画功能：具有BNC、Y/C型画中画接口；7、特殊光诊断：带有窄波光和荧光等特殊光成像检查术8、兼容性：可兼容单晶片/三晶片摄像头、电子腹腔镜和电子胃镜、肠镜、十二指肠镜、支气管镜等软性镜9、静态图像采集：能对术中静态图像进行高质量保存和回放及注释等处理10、高清视频采集系统二、全自动冷光源系统1、冷光源：全自动300W氙灯照明，双灯设计，灯泡寿命持续使用≥500小时2、提供特殊光（窄波光和荧光）照射3、有自动曝光调光功能和待机模式，拥有高亮度透光模式4、可连接多厂家导光束，可连接软性电子、纤维镜三、高频电刀装置1、功率：≥320W2、兼容性：可以兼容整体手术室综合控制系统四、气腹机1、供气模式：具有气瓶供气和管道供气两种模式；2、功能特点：具有压力、流量、流速数字显示功能；具有压力过大自动排气、管路堵塞等报警功能；具有气体过滤装置。
五、医用专业高清监视器2台1、监视器尺寸：≥26英寸；与全数字HDTV兼容，分辨率1920 X 1200,屏幕宽高比16:10；提供稳定、无闪烁的超高清晰图像，逐行扫描；2、输入方式：提供复合视频信号； Y/C； HDSDi/SDI；RGB（HD/SD）等接入端口六、高清腹腔镜1、10mm30°广角，高清电子腹腔镜，导光束摄像头一体化2、全屏显示；具备镜头不起雾、自动调焦功能；3、可高温高压灭菌；具备操作便捷的3个遥控键：3个遥控可根据用户使用习惯设定主要功能；3种电子放大倍率：1.0x 、1.2x 、1.5x：HDTV 1080与增加的90°视野范围结合，最优化电子放大功能；支持特殊光诊断功能。
力科示波器自定义眼高测量方法
美国力科公司深圳代表处 曹刘 前言
示波器的五大基本功能之一就是测量，通过示波器的测量功能可以直观地体现波形的基本特征，如波形的上升下降时间，幅值，周期，频率等等。
测量的方法包括使用光标，使用示波器自带的测量参数，必要时需使用其他特别的测量方法。
对于目前GHz 以上的信号，最常表征信号特征的方式就是使用眼图，通过观察，测量以及分析眼图就可以非常直观地了解信号质量，如比如幅度（包括噪声，过冲等）和时序（上升下降时间，抖动等）特征。
下面我们以眼高测量为例来介绍一台高端示波器在测量上的特点。
眼高参数定义
与眼图相关的最重要的测量参数包括眼高，眼宽，1电平，0电平等等。
这些参数的定义，如下图所示，1电平与0电平表示选取眼图中间部分20%的UI 向垂直轴做直方图，其中出现概率最大点的高低电平分别定义为1点平和0电平，眼幅度即为“1”电平与“0”电平差值。
眼幅度减去高低电平标准偏差值的3倍即为眼高。
光标光标测量方法测量方法
对于眼高的测量，示波器提供不同的方法，若用户对测试的准确度要求不高可以使用光标直接测量。
光标测量是从模拟示波器沿用过来的，特点时容易设置，直观，但是测试精度有限但是测试精度有限但是测试精度有限，，它无法利用示波器的处理精度与处理速度它无法利用示波器的处理精度与处理速度，，不同的使用者测量出来的结果的使用者测量出来的结果可能会差别很大可能会差别很大可能会差别很大。
我们可以说这种方法并不能真正反映真实的眼高，但在客户要求测量精度不高的情况下可以使用，非常直观。
One(Eye)
Zero(Eye)
自定义眼高测量
有经验的工程师可能遇到过这种情况，就是眼图质量很差的情况下，比如眼图即将闭合时，眼高的测试有时候无法进行，或者说无法准确的测量出来，这个时候需要用户使用其他的方法来测试，下面我就给大家介绍一下自定义眼高测量，或称为手动测试方法。
1）如下图所示，示波器生成眼图之后，我们对眼图做垂直直方图，F8=Phistogram（Eye）；
Step1:设置F8为eye的垂直直方图
Step2：设为
0电平的直方图分布1
左上角的直方图即为0电平与1电平的直方图分布，如上图所示。
2）测量左上角直方图的Range，即P1=Hist Range（F8），也就是右上角的P1。
P1
P1
Step1：设置P1为F8的Hist range
P1的测量门限为缺省值
的测量门限为缺省值，，
即第1格到第10格
3）计算0电平直方图的Range：P2=Hist range(F8) ，如下图
0电平的直方图分布
P2
P2
Step2: 设置P2的测量门限为第1格到第5格
4）同样地，我们设置P3=Hist range(F8)
P3
1电平的直方图分布
P3
Step1：设为P3=Hist range(F8)
5）将P2+P3相加：P4=P2+P3
Step2：设置P4=P2+P3
Step1：点击
6）至此您可能已经知道下一步要做什么，只需再做一个P5=P1-P4，即得出定义的眼高
在步骤一中，是选择眼图中间很小的一个切片（图中显示的切片厚度为0.1ps ）作垂直直方图显示。
假如测量过程中出现幅值些微变化的信号，在切片中都会导致测量的差异。
下图就是很好的例子，使用同样的信号源，同样的设置条件，2次单次捕获的眼图，使用自定义测试眼高的结果是不一样的，第一幅图中使用自定义测量出眼高为340.2mV ，使用光标卡出的值是351mV ；第二幅图中使用自定义方法测量出眼高为331.6mV ，使用光标卡出的值仍然是351mV 。
但是使用自定义眼高测量的结果相差接近10mV ！而使用光标测试的结果却是一样的（需要额外指出的是这个光标的位置是实验中的“我”认为是准确的，也许您看到会说：我认为你光标卡的位置不对，应该是再向上移动一些或向下一些云云，这也就是我们上面所说的光标测试结果会随测试者的不同而不同）。
但是自定义眼高测量是完全按照算法定义来进行的，测量的P5
1电平的最小值与0电平的最大值之差平的最大值之差，，即眼高
P5
自定义眼高测量值
Step1：点击
Step2：设置P5=P1-P4
总结
综合以上而言，对于眼高的测量，力科给用户提供了3种测量方法，各有特点：
1）光标测量：
最基本的测量工具是从模拟示波器中沿用过来的; 容易设置和使用;需要使用者目测测量波形的位置;测量精度差，
容易有使用者误差，不能利用DSO的处理速度和精确度。
2）示波器参数测量
方便简洁，直观显示;在眼图质量好的情况下，非常精准,但在眼图即将闭合的情况或有眼图有“双眼皮”时，可能导致结果不准确。
3）自定义参数测量
测量结果精确,结果会由信号的随机性而变化。
