眼圖的定義、原理及模型

從理論上講，一個(gè)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?dāng)_。但在實(shí)際系統(tǒng)中要想做到這一點(diǎn)非常困難，甚至是不可能的。這是因?yàn)榇a間串?dāng)_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(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(shí)踐中，為了使系統(tǒng)達(dá)到最佳化，除了用專門(mén)精密儀器進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整外，大量的維護(hù)工作希望用簡(jiǎn)單的方法和通用儀器也能宏觀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能，觀察眼圖就是其中一個(gè)常用的實(shí)驗(yàn)方法。

4.5.1 眼圖的概念

眼圖是指利用實(shí)驗(yàn)的方法估計(jì)和改善(通過(guò)調(diào)整)傳輸系統(tǒng)性能時(shí)在示波器上觀察到的一種圖形。觀察眼圖的方法是：用一個(gè)示波器跨接在接收濾波器的輸出端，然后調(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(shí)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?dāng)_和噪聲的影響，從而估計(jì)系統(tǒng)優(yōu)劣程度。另外也可以用此圖形對(duì)接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_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(wú)噪聲時(shí)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(wú)噪聲情況下，無(wú)碼間串?dāng)_和有碼間串?dāng)_的眼圖。

圖 4-21 基帶信號(hào)波形及眼圖

圖 4-21 ( a )是無(wú)碼間串?dāng)_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(gè)碼元波形將重疊在一起，形成如圖 4-21 ( c )所示的線跡細(xì)而清晰的大 “眼睛” ;對(duì)于圖 4-21 ( b )所示有碼間串?dāng)_的雙極性基帶脈沖序列，由于存在碼間串?dāng)_，此波形已經(jīng)失真，當(dāng)用示波器觀察時(shí)，示波器的掃描跡線不會(huì)完全重合，于是形成的眼圖線跡雜亂且不清晰， “ 眼睛 ” 張開(kāi)的較小，且眼圖不端正，如圖 4-21 ( d )所示。

對(duì)比圖 4-21 ( c )和圖 4-21 ( d )可知，眼圖 的 “眼睛” 張開(kāi)的大小反映著碼間串?dāng)_的強(qiáng)弱。 “眼睛”張的 越大，且眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越小;反之表示碼間串?dāng)_越大。

2. 存在噪聲時(shí)的眼圖

當(dāng)存在噪聲時(shí)，噪聲將疊加在信號(hào)上，觀察到的眼圖的線跡會(huì)變得模糊不清。若同時(shí)存在碼間串?dāng)_ ， “眼睛”將 張開(kāi)得更小。與無(wú)碼間串?dāng)_時(shí)的眼圖相比，原來(lái)清晰端正的細(xì)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?dāng)_越大，眼圖越不端正。

3. 眼圖的模型

眼圖對(duì)于展示數(shù)字信號(hào)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?dāng)_的大小和噪聲的強(qiáng)弱，有助于直觀地了解碼間串?dāng)_和噪聲的影響，評(píng)價(jià)一個(gè)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?dāng)_。為了說(shuō)明眼圖和系統(tǒng)性能的關(guān)系，我們把眼圖簡(jiǎn)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(shí)刻應(yīng) 在 “眼睛” 張開(kāi)最大的時(shí)刻。

( 2 )對(duì)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(duì)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(qū)的垂直高度，表示最大信號(hào)畸變。

( 4 )眼圖中央的橫軸位置應(yīng)對(duì)應(yīng)判決門(mén)限電平。

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

( 6 )對(duì)于利用信號(hào)過(guò)零點(diǎn)取平均來(lái)得到定時(shí)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(diǎn)位置的變動(dòng)范圍，這個(gè)變動(dòng)范圍的大小對(duì)提取定時(shí)信息有重要的影響。