眼圖的定義、原理及模型

從理論上講，一個(gè)基帶傳輸系統的傳遞函數

只要滿(mǎn)足式( 4-27 )，就可消除碼間串擾。但在實(shí)際系統中要想做到這一點(diǎn)非常困難，甚至是不可能的。這是因為碼間串擾與發(fā)送濾波器特性、信道特性、接收濾波器特性等因素有關(guān)，在工程實(shí)際中，如果部件調試不理想或信道特性發(fā)生變化，都可能使

改變，從而引起系統性能變壞。實(shí)踐中，為了使系統達到最佳化，除了用專(zhuān)門(mén)精密儀器進(jìn)行測試和調整外，大量的維護工作希望用簡(jiǎn)單的方法和通用儀器也能宏觀(guān)監測系統的性能，觀(guān)察眼圖就是其中一個(gè)常用的實(shí)驗方法。

4.5.1 眼圖的概念

眼圖是指利用實(shí)驗的方法估計和改善(通過(guò)調整)傳輸系統性能時(shí)在示波器上觀(guān)察到的一種圖形。觀(guān)察眼圖的方法是：用一個(gè)示波器跨接在接收濾波器的輸出端，然后調整示波器掃描周期，使示波器水平掃描周期與接收碼元的周期同步，這時(shí)示波器屏幕上看到的圖形像人的眼睛，故稱(chēng) 為 “眼圖”。從“眼圖”上可 以觀(guān)察出碼間串擾和噪聲的影響，從而估計系統優(yōu)劣程度。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調整，以減小碼間串擾和改善系統的傳輸性能。

4.5.2 眼圖形成原理及模型

1. 無(wú)噪聲時(shí)的眼圖

為解釋眼圖和系統性能之間的關(guān)系，圖 4-21 給出了無(wú)噪聲情況下，無(wú)碼間串擾和有碼間串擾的眼圖。

圖 4-21 基帶信號波形及眼圖

圖 4-21 ( a )是無(wú)碼間串擾的雙極性基帶脈沖序列，用示波器觀(guān)察它，并將水平掃描周期調到與碼元周期

一致，由于熒光屏的余輝作用，掃描線(xiàn)所得的每一個(gè)碼元波形將重疊在一起，形成如圖 4-21 ( c )所示的線(xiàn)跡細而清晰的大 “眼睛” ;對于圖 4-21 ( b )所示有碼間串擾的雙極性基帶脈沖序列，由于存在碼間串擾，此波形已經(jīng)失真，當用示波器觀(guān)察時(shí)，示波器的掃描跡線(xiàn)不會(huì )完全重合，于是形成的眼圖線(xiàn)跡雜亂且不清晰， “ 眼睛 ” 張開(kāi)的較小，且眼圖不端正，如圖 4-21 ( d )所示。

對比圖 4-21 ( c )和圖 4-21 ( d )可知，眼圖 的 “眼睛” 張開(kāi)的大小反映著(zhù)碼間串擾的強弱。 “眼睛”張的 越大，且眼圖越端正，表示碼間串擾越小;反之表示碼間串擾越大。

2. 存在噪聲時(shí)的眼圖

當存在噪聲時(shí)，噪聲將疊加在信號上，觀(guān)察到的眼圖的線(xiàn)跡會(huì )變得模糊不清。若同時(shí)存在碼間串擾 ， “眼睛”將 張開(kāi)得更小。與無(wú)碼間串擾時(shí)的眼圖相比，原來(lái)清晰端正的細線(xiàn)跡，變成了比較模糊的帶狀線(xiàn)，而且不很端正。噪聲越大，線(xiàn)跡越寬，越模糊;碼間串擾越大，眼圖越不端正。

3. 眼圖的模型

眼圖對于展示數字信號傳輸系統的性能提供了很多有用的信息：可以從中看出碼間串擾的大小和噪聲的強弱，有助于直觀(guān)地了解碼間串擾和噪聲的影響，評價(jià)一個(gè)基帶系統的性能優(yōu)劣;可以指示接收濾波器的調整，以減小碼間串擾。為了說(shuō)明眼圖和系統性能的關(guān)系，我們把眼圖簡(jiǎn)化為圖 4-22 所示的形狀，稱(chēng)為眼圖的模型。該圖表明如下意義：

圖 4-22 眼圖的模型

( 1 )最佳抽樣時(shí)刻應 在 “眼睛” 張開(kāi)最大的時(shí)刻。

( 2 )對定時(shí)誤差的靈敏度可由眼圖斜邊的斜率決定。斜率越大，對定時(shí)誤差就越靈敏。

( 3 )在抽樣時(shí)刻上，眼圖上下兩分支陰影區的垂直高度，表示最大信號畸變。

( 4 )眼圖中央的橫軸位置應對應判決門(mén)限電平。

( 5 )在抽樣時(shí)刻上，上下兩分支離門(mén)限最近的一根線(xiàn)跡至門(mén)限的距離表示各相應電平的噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過(guò)它就可能發(fā)生錯誤判決。

( 6 )對于利用信號過(guò)零點(diǎn)取平均來(lái)得到定時(shí)信息的接收系統，眼圖傾斜分支與橫軸相交的區域的大小，表示零點(diǎn)位置的變動(dòng)范圍，這個(gè)變動(dòng)范圍的大小對提取定時(shí)信息有重要的影響。