眼图常用知识

程
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主讲人：乔琪程
Contents 目录
观察眼图的方法01眼图的相关参数02
1观察眼图
的方法观察眼图的方法
将待测的基带信号加至示波器的（Y 轴）输入端，同时把位定时脉冲加至外同步输入端，使示波器水平扫描周期与码元同步（码元周期的整数倍），则示波器显示出类似人眼的图案。

2眼图的
相关参数
①最佳抽样时刻：眼图中间的垂直线。

②判决门限电平：眼图中央的水平线。

③定时抖动灵敏度：眼图斜边的斜率。

④噪声容限：在抽样时刻，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声的容限。

⑤信号畸变范围：阴影区的垂直高度即“眼皮”厚度表示信号畸变的范围。

⑥过零点畸变：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。

基本
知识
01
观察眼图的方法02
眼图的相关参数。

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%。

—“眼图就是象眼睛一样形状的图形。

”眼图是用余辉方式累积叠加显示采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1.25UI的时间窗口。

眼睛的形状各种各样，眼图的形状也各种各样。

通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。

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，可能是测试方法有错误，也可能是PCB布线有明显错误。

图八的眼图非常漂亮，这可能是用采样示波器测量的眼图。

图五眼图定义图六“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，所以成为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 Qu ality Test,SQ Test）”。

此外，眼图测量的结果是合格还是不合格，其判断依据通常是相对于“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，上升时间、下降时间的容限。

所以眼图测量有时侯又被称为“模板测试（Mask Test）”。

模板的形状也各种各样，通常的NRZ信号的模板如图五和图八蓝色部分所示。

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。

如果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。

当有比特位碰到模板时，我们就认为信号质量不好，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一定的概率以内。

（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总是测试不能通过，但我上网一直没有问题。

这让很多公司觉得不用买示波器做信号完整性测试以一样可以做出好产品来，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到模板的次数。

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传输指标测试大全其侧重于眼图的定义和测量光眼图分析张轩/22336著以及色散对长距离传输后的眼图的影响如下降时间消光比信噪比以及如何从各个方面来衡量一个眼图的优劣现在我们公司常用的测量眼图的仪器为CSA80001眼图与常用指标介绍下图为一个10G光信号的眼图右边一栏为这个光信号的一些测量值ExdB交叉点比例QF平均光功率Rise下降时间峰值抖动RMSJ消光比定义为眼图中电平比电平的值传输距离又不同的要求Ｇ．９５７的建议衡量器件是否符合要求除了满足建议要求之外一般的对于FP/DFB直调激光器要求ＥＭＬ电吸收激光器消光比不小于10dBµ«ÊÇÕâ²¢²»Òâζ×ÅÏû¹â±È可以无限大将导致激光器的啁啾系数太大不利于长距传输与速率的最低要求消光比大0.5~1.5dBÖ®ËùÒÔ¸ø³öÕâôһ¸öÊýÖµÊǺ¦ÅÂÏû¹â±ÈÌ«¸ßÁ˵¼ÖÂÎóÂë²úÉú»òͨµÀ´ú¼Û³¬±êûÓвúÉúÎóÂë²¢ÇÒͨµÀ´ú¼ÛÂú×ãÖ¸±êÒªÇó¶à´ó¶¼¿ÉÒÔÓÉÓÚ´«Êä¹ý³ÌÖе¼Ö½ÓÊÕ²àµÄ½»²æµãÏà¶ÔÓÚ·¢ËͲàÉÏÒƱ£Ö¤½ÓÊÕ²àµÄ½»²æµã±ÈÀýÔÚ´óÔ¼50ʹµÃ½ÓÊÕ²àµÄÁéÃô¶È×î¼ÑÒ»°ã·¢ËͲཻ²æµã±ÈÀý½¨Òé¿ØÖÆÔÚ4045Q因子综合反映眼图的质量问题表明眼图的质量越好光功率一般来说1Խƽ»¬ÔÚ²»¼Ó¹âË¥¼õµÄÇé¿öÏÂ越高越好越高越好如果需要准确地测量光功率信号的上升时间下降的快慢的变化的时间下降时间不能大于信号的周期的40如9.95G信号要求其上升峰可以定性反映信号的抖动大小这两个测量值是越小越好如Agilint 的37718在测量抖动的时候才能保证测量值相对准确做为一个比较参考一般在发送侧的测量值都大于30dB2典型的眼图介绍接下来我们来看一些典型的较好的眼图和一些有问题的眼图以下的为一个较好的622M的眼图眼线很细Q因子很高以下为不加STM-4滤波器的622M的眼图特别是上升电平有点波纹信号的高频谐波没有被虑掉我们看到即使电平不平坦以下为一个较好的2.5G的眼线比较细0电平都比较平滑Q因子较高以下为较好的10G的眼图眼图比较细0电平下降沿稍粗一点消光比适中交叉点稍高可以将交叉点调低一点点总的来说眼图质量将越差第一是抖动抖动越难控制由于测试过程一般都要加相应的低通滤波器６２２Ｍ信号的低通滤波器的带宽大约为500MHz8GHz这个频率范围的噪声却没有被10G信号的滤波器滤掉10G信号的噪声更大一下3有问题的眼图分析以下为一个有问题的622M眼图我们来一一分析眼图有非常明显的两个上升俗称双眼皮电平1ÐźÅÓйý³åÏû¹â±ÈÆ«µÍÖ»ÓÐ4.1dBµ¼ÖÂÐźŵĹý³åÕâ¸öÑÛͼ»¹ËµÃ÷ÁËÁíÒ»¸öÎÊÌâ¶ø²»ÊÇΨһµÄÒªÇóÕâ¸öÑÛͼµÄ±ßµÄÀëÄ£°å»¹ÊÇÓÐÒ»¶¨µÄÓàÁ¿µÄÎÒÃÇÔÙÀ´¿´¿´ÒÔÏÂ622M眼图估计是信号的滤波没有处理好以下为2.5G 眼图存在的问题是眼图有点歪这个跟激光器的调制特性有一定的关系以下2.5G 眼图注意与上一个眼图比较下降沿都较粗均方根抖动部门内公开眼图常用知识介绍以下2.5G的眼图就比较糟糕上升信号质量不好消光比也很低其原因可能是驱动器或者阻抗非常不匹配以下一个为2.5G眼图可能两个原因引起的第二是直调激光器的张驰振荡引起的振铃以下为10G 眼图第一消光比太低眼图电平很粗可能的原因是以下10G 眼图没有其测量数据下降沿比较粗可以看出来部门内公开眼图常用知识介绍以下为10G眼图这从那里看出来呢眼图的上升电平都比较粗很不干净以上三个眼图我们分析了导致眼图不好的三种情况抖动这三种情况如何从眼图看出来呢1²»Æ½Ì¹½â¾öÎÊÌâÒª´Ó±£Ö¤´Óʼ¶Ëµ½ÖÕ¶Ë×迹ƥÅä如果眼图的上升中间那么就是抖动引起的如合理设计锁相环如果眼图的都比较粗一般来说是电源噪声解决问题也是要从这几方面着手不能以一把尺子来衡量眼图质量越难保证要求的眼图质量也好时钟输入的光模块比只有数据输入的光模块的眼图质量会更好一些EA调制方式的眼图比直接调制方式的眼图表现会好一些4CSA8000简介与使用注意事项4.1CSA8000简介CSA8000为TEKTRONIX公司最新的通讯分析仪同时可以测量信号的其他一些指标消光比信噪比CSA8000为WINDOWS界面支持鼠标面板按键操作界面方便快捷拷贝CSA8000仪表包括主机以及测量模块80C01-CR光测量模块即带宽为20GHz²»ÐèÒªÍâ¼Ó´¥·¢Ê±ÖÓ 2.488G信号２．４８８Ｇ１０．６６Ｇ滤波器的可以选择622M9.95G三种输入光功率不能超过7dBm5mW建议输入光功率在0dBm左右可以以时钟恢复方式测量9.95G信号或者以外触发方式测试10.66GÂ˲¨Æ÷Ö»ÓÐ9.95G一种输入光功率不能超过7dBm5mW在测量过程中输出光可以直接输入给测量模块可以以时钟恢复方式测量1.063G 2.488G滤波器的可以选择1.063G2.488G三种输入光功率不能超过7dBm5mW建议输入光功率在0dBm左右可以以时钟恢复方式测量9.95G»òÕßÒÔÍâ´¥·¢·½Ê½²âÊÔ10.71G信号１０．６６Ｇ两种输入光功率不能超过7dBm5mW建议输入光功率在0dBm左右可以以时钟恢复方式测量9.95G»òÕßÒÔÍâ´¥·¢·½Ê½²âÊÔ 10.66G信号１０．７１Ｇ两种８０Ｃ０６为高带宽光测量模块80C07为多速率光测量模块６２２Ｍ这些模块我们暂时没有这里不做更进一步的介绍用与测量电信号眼图建议输入信号幅度为500mV左右带宽高达50GÌرð×¢ÒâµÄÊÇÐèҪרÃŵÄת½ÓÍ·²ÅÄÜʹÓÃÓÃÓë²âÁ¿µçÐźÅÑÛͼ建议输入信号幅度为500mV左右其带宽为20G80E04模块还有一个独特的功能另外还有80E02ÆäÄÜʵÏֵŦÄܲ»µ¥¶À½éÉÜ光测量模块的输入光功率不能超过允许的范围否则可能造成测量模块的永久损坏使用中要注意防静电特别是以外触发方式测量的时候为了测量的数据准确可靠包括暗电流校正和温度补偿校正首先把测量模块的光接口盖上首先要将测量仪表打开然后对仪表进行温度补偿校正注意校正过程较长具体操作如下　要选择选择好相应的速率的滤波器和模板GE信号就选择GE的滤波器与模板交叉点比例等数值时候选择滤波器操作步骤如下选择正确的滤波器Setup-->Mask-->选择正常的通道Ｃ８。

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。

角膜地形图基本知识角膜地形图基本概念一、基础概念(1)角膜表面分区①中央光学区，正中央直径4mm面积的区域，非常近似于球面，曲率变化范围小于0．25D，具有最重要的屈光学意义。

②旁中央区，距角膜中央4mm至7~8mm直径环形区域，此处角膜曲率逐渐降低，逐渐呈非球面。

③周边区，距角膜中央7~8mm至11mm直径环形区域，此处角膜曲率明显降低，即变得扁平，呈非对称形。

④角膜缘区，角膜移行至巩膜约0．5~lmm的环形区域。

(2)角膜中心1)角膜瞳孔中心注视点与瞳孔中心连线在角膜表面的交点，通常用于角膜屈光手术前的定位。

2)角膜反射中心注视同轴光源时，同轴光线在角膜表面的反射点。

3)角膜视轴中心注视点与黄斑中心凹连线在角膜的交点，因难以精确定位，故临床上常以角膜反射中心替代之。

(3)角膜表面规则性指数,SRI评价角膜中央4．5mm范围内表面规则性的一个指标，SRI值越小，表示角膜中央表面规则性越好，中国人正常值为0．2±0．2。

(4)角膜表面非对称性指数，SAI。

反映角膜中央区相隔180度对应点角膜屈光力差值总和的一个指标，中国人正常值为0．3±0．1。

(5)模拟角膜镜读数，SimK。

中国人正常值为43．2±1．3D二、正常角膜地形图正常角膜地形图与年龄相关，并受生理周期、时间和睡眠的影响。

决定角膜形态的因素有：曲率半径、角膜上皮厚度、角膜基质厚度、上皮表面规则程度及作用于角膜的机械因素等。

正常角膜地形图常见类型：1)非对称领结形占32．1％，屈光度分布呈不对称领结形。

2)圆形占22．6％，屈光度分布均匀，自中央到周边逐渐递减。

3)椭圆形占20．8％，中央屈光度分布均匀，周边分布对称性不均匀，近似椭圆。

4)对称领结形占17．5％，屈光度分布呈对称领结形，有对称性角膜散光，且领结所在子午线上屈光力最强。

5)不规则形占7．1％，屈光度分布不规则，表明角膜表面形态不好，注意排除泪膜异常、聚焦不准或注视不良。

* * 1眼图基本观点眼图的形成原理眼图是一系列数字信号在示波器上积累而显示的图形，它包含了丰富的信息，从眼图上能够察看出码间串扰和噪声的影响，表现了数字信号整体的特色，从而预计系统好坏程度，因此眼图剖析是高速互连系统信号完好性剖析的核心。

此外也能够用此图形对接收滤波器的特征加以调整，以减小码间串扰，改良系统的传输性能。

用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，而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。

示波器一般丈量的信号是一些位或某一段时间的波形，更多的反应的是细节信息，而眼图则反应的是链路上传输的全部数字信号的整体特色，以下列图所示：图示波器中的信号与眼图假如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，获取了100ns 下的波形资料。

但是，对于一个系统而言，剖析这么短的时间* *内的信号其实不拥有代表性，比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，所以会错过某些重要的信息。

假如要权衡整个系统的性能，这么短的时间内丈量获取的数据明显是不够的。

假想，假如能够以重复叠加的方式，将新的信号不停的加入显示屏幕中，但却仍旧记录着上次的波形，只需积累时间够久，就能够形成眼图，从而能够认识到整个系统的性能，如串扰、噪声以及其余的一些参数，为整个系统性能的改良供给依照。

剖析实质眼图，再联合理论，一个完好的眼图应当包含从“000 ”到“ 111 ”的全部状态组，且每一个状态组发生的次数要尽量一致，不然有些信息将没法表此刻屏幕上，八种状态形成的眼图以下所示：图眼图形成表示图由上述的理论剖析，联合示波器实质眼图的生成原理，能够知道一般在示波器上观察到的眼图与理论剖析获取的眼图大概靠近（无串扰等影响），以下所示：* *图示波器实质观察到的眼图假如这八种状态组中缺失某种状态，获取的眼图会不完好，以下所示：图示波器观察到的不完好的眼图经过眼图能够反应出数字系统传输的整体性能，但是怎么样才能正确的掌握其判断方法呢？这里有必需对眼图中所波及到的各个参数进行定义，认识了各个参数此后，其判断方法很简单。