眼圖的定義、原理及模型

從理論上講，一個基帶傳輸系統(tǒng)的傳遞函數(shù)

只要滿足式( 4-27 )，就可消除碼間串擾。但在實際系統(tǒng)中要想做到這一點非常困難，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)，在工程實際中，如果部件調(diào)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(tǒng)性能變壞。實踐中，為了使系統(tǒng)達到最佳化，除了用專門精密儀器進行測試和調(diào)整外，大量的維護工作希望用簡單的方法和通用儀器也能宏觀監(jiān)測系統(tǒng)的性能，觀察眼圖就是其中一個常用的實驗方法。

4.5.1 眼圖的概念

眼圖是指利用實驗的方法估計和改善(通過調(diào)整)傳輸系統(tǒng)性能時在示波器上觀察到的一種圖形。觀察眼圖的方法是：用一個示波器跨接在接收濾波器的輸出端，然后調(diào)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，這時示波器屏幕上看到的圖形像人的眼睛，故稱 為 “眼圖”。從“眼圖”上可 以觀察出碼間串擾和噪聲的影響，從而估計系統(tǒng)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(diào)整，以減小碼間串擾和改善系統(tǒng)的傳輸性能。

4.5.2 眼圖形成原理及模型

1. 無噪聲時的眼圖

為解釋眼圖和系統(tǒng)性能之間的關(guān)系，圖 4-21 給出了無噪聲情況下，無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 )是無碼間串擾的雙極性基帶脈沖序列，用示波器觀察它，并將水平掃描周期調(diào)到與碼元周期

一致，由于熒光屏的余輝作用，掃描線所得的每一個碼元波形將重疊在一起，形成如圖 4-21 ( c )所示的線跡細而清晰的大 “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，當用示波器觀察時，示波器的掃描跡線不會完全重合，于是形成的眼圖線跡雜亂且不清晰， “ 眼睛 ” 張開的較小，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” 張開的大小反映著碼間串擾的強弱。 “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. 存在噪聲時的眼圖

當存在噪聲時，噪聲將疊加在信號上，觀察到的眼圖的線跡會變得模糊不清。若同時存在碼間串擾 ， “眼睛”將 張開得更小。與無碼間串擾時的眼圖相比，原來清晰端正的細線跡，變成了比較模糊的帶狀線，而且不很端正。噪聲越大，線跡越寬，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(shù)字信號傳輸系統(tǒng)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，有助于直觀地了解碼間串擾和噪聲的影響，評價一個基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣;可以指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串擾。為了說明眼圖和系統(tǒng)性能的關(guān)系，我們把眼圖簡化為圖 4-22 所示的形狀，稱為眼圖的模型。該圖表明如下意義：

圖 4-22 眼圖的模型

( 1 )最佳抽樣時刻應 在 “眼睛” 張開最大的時刻。

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

( 3 )在抽樣時刻上，眼圖上下兩分支陰影區(qū)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限電平。

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

( 6 )對于利用信號過零點取平均來得到定時信息的接收系統(tǒng)，眼圖傾斜分支與橫軸相交的區(qū)域的大小，表示零點位置的變動范圍，這個變動范圍的大小對提取定時信息有重要的影響。