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眼图基本知识总结

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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。

6横轴对应判决门限电平。

串行数据测试点：

串行数据的测试点包括了芯片的发送端和接收端等不同节点。描述串行数据

的常用单位是波特率和UI譬如3.125Gb/s表示为每秒传送的数据比特位是

3.125G比特(bit)对应的一个单位间隔1UI表示为一个比特位的宽度是波特

率的倒数1UI=1/3.125Gb/s=320ps。现在比较常见的串行信号码形是NRZ码。正电平表示”1”负电平表示“0”。

沿途测量方法：

眼图测量方法有两种2002年以前的传统眼图测量方法和2002年之后力科

发明的现代眼图测量方法。传统眼图测量方法可以用两个英文关键词来表示“Triggered Eye”和“Single-Bit Eye”。 现代眼图测量方法用另外两个英文关键词来表示“Continuous-Bit Eye ”和“Single-Shot Eye”。 传统眼图测量方法用

中文来理解是八个字“同步触发+叠加显示”现代眼图测量方法用中文来理

解也是八个字“同步切割+叠加显示”。 两种方法的差别就四个字传统的是用触发的方法现代的是用切割的方法。“同步”是准确测量眼图的关键传统

方法和现代方法同步的方法是不一样的。“叠加显示” 就是用模拟余辉的方法不

断累积显示。传统的眼图方法就是同步触发一次然后叠加一次。每触发一次眼

图上增加了一个UI每个UI的数据是相对于触发点排列的，因此是“Single-Bit

Eye”,每触发一次眼图上只增加了一个比特位。图一形象表示了这种方法形成眼图的过程。

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通信原理中眼图的应用

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什么是眼图

眼图是通信原理中用于评估和分析数字信号质量的重要工具。它通过对数字信号的采样和显示，以一种直观的方式展示信号的稳定性和失真情况。眼图通常用于分析和判断数字通信系统的性能，并对其中的问题进行诊断和调试。

眼图的生成过程

1. 信号采样：在生成眼图之前，需要对数字信号进行采样。采样过程中，根据信号的时钟信号来确定采样时机，通常使用快速采样仪来进行高速、精确的采样。

2. 信号显示：采样后的信号会通过一个显示设备进行展示。在传统的眼图中，信号通常会被划分为许多由采样点组成的窗口，然后通过展示这些窗口来形成眼图。现代的眼图仪器一般都具备高分辨率的显示屏，可以直接以高质量的图像形式呈现眼图。

3. 眼图优化：在生成眼图之后，可能需要对眼图进行一定的优化。例如，可以通过调整采样时机、增加采样点数等方式来改善眼图的质量。这样可以更清晰地观察到眼图中的细节，有助于对信号质量进行更准确的评估。

眼图的应用

眼图作为一种直观的信号展示方式，在通信原理中具有广泛的应用，以下列举了一些常见的应用场景：

1. 信号质量评估

眼图可以直观地显示信号的稳定性和失真情况。通过对眼图的观察可以判断信号是否存在幅度失真、时钟抖动、时序偏移等问题，评估信号的质量是否符合预期要求。这对于设计和优化数字通信系统至关重要。

2. 噪声分析

眼图可以帮助分析信号受到的噪声干扰情况。通过观察眼图的展开，可以判断信号在传输过程中受到的各种噪声的影响程度，进而进行噪声的分析和统计。这对于优化传输链路、提高传输性能非常有帮助。 3. 时钟同步评估

眼图中的时钟信号是通过采样时机生成的，所以眼图展示的时钟信息非常直观和准确。通过眼图可以观察时钟信号的稳定性和抖动情况，进而评估时钟同步的精度和可靠性。对于需要精确时序的通信系统，这是一个非常有用的工具。

4. 相位偏差分析

眼图中的时钟信息还可以用于分析信号的相位偏移情况。通过观察眼图中的相位偏移，可以评估信号传输中的相位稳定性和补偿需求。这对于设计和调试相干通信系统尤为重要。

【干货】眼图背后的故事【明眸】与【蜂腰】

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眼图(EYE Diagram)介绍

所谓眼图简单的说就是把一连串接收端接收到的脉冲信号(000,001,010,011, 100, 101,110,111)同时叠加在高速示波器上以形成眼图，如下图所示：

图1

若在眼图中加入一个多边形以标识信号真正存在的区域，即所谓的眼图模板测试(Eye Mask)。因为眼图模板测试可在一次量测中，计算出测试信号波形的上升时间、下降时间、噪声与抖动(Jitter)等，形成一套系统化的测量方法，因此眼图已被多个协会(SATA, SAS, PCIE,

USB, Ethernet等几乎所有的高速总线协会)采用来规范各种通信互连系统的标准测试项目。 图 2

眼图的特性是累加了一连串的脉冲时序，因此它具有测量信号重复性的作用。图1的眼图可以呈现许多信息；假如整个互连通信系统无任何噪声时，眼图上的轨迹应为同一条直线。当噪声越大时，信号变动程度也越大，在垂直方向之叠合轨迹也越粗，误码率也将增加。如下图所示：

图3

眼图的水平方向为时间轴，代表信号到达的时间，抖动将造成水平方向上轨迹变粗。眼图的左右边沿可以测量出信号的上升时间和下降时间。眼图形状类似于眼睛，当眼睛张的越大时，传输质量越佳。基本上若眼图的形状呈现【瞇瞇眼】形状时，表示信号质量极非常差。如下图所示： 图4

在信号量测中，眼图的形成正如上所述：由多个差分信号运算所累加而成。以SATA为例，其原理大致如下：

首先SATA 的信号pin角，大致上可分为TX+、TX-、RX+与RX-；由于SATA、SAS、PCI Express这类总线都是以差分信号来取代传统的单端信号传输，TX 为发送端，RX为接收端，而+、-则为差分的成对信号。参考图5(A)与图5(B)的信号波形图（以TX 为例），当信号传递时，即使因外界的噪声干扰，也不用担心信号会有误判的情形发生，因为差分信号的传输机制会将TX+与TX-作相减的运算，如图5(C)所示，如果有噪声，也不会传递到芯片内部，这样就不会影响到正常的信号传递，从而提高噪声容忍度。

华为眼图知识

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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¿ØÖÆÔÚ4045

Q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

30dB部门内公开眼图常用知识介绍

2002-05-29版权所有共13页2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

电平不平坦部门内公开眼图常用知识介绍

2002-05-29版权所有共13页

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

眼图实验(含总结)

眼图实验(含总结)

实 验 报 告

20 年度 春季学期

课程名称 数字通信原理

实验名称 实验二 眼图

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))/Ts

Xf(n,k)=0;

elseif abs(f(k))<0.5*(1-a(n))/Ts

Xf(n,k)=Ts;

else

Xf(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);

end

subplot(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