成豐主流線(xiàn) |眼圖基本知識講解及實(shí)際案例分析

　　從前大家判斷模擬線(xiàn)纜信號質(zhì)量，通常以直流電阻值、電容值為依據，但隨著(zhù)數字系統的廣泛應用，通常數字信號是二進(jìn)制01碼與模擬信號不同，對應線(xiàn)纜技術(shù)指標也隨之不同，我們需要用新的方法鑒別數字線(xiàn)纜的質(zhì)量這與模擬線(xiàn)纜判斷標準是不同的，那么應該用什么方法來(lái)判斷信號的質(zhì)量是否達標?線(xiàn)纜是否滿(mǎn)足傳輸高速視頻信號的要求呢?

　　我們說(shuō)數字信號測試項目有衰減，特性阻抗，回波損耗，眼圖等等，其中使用TDR測試的眼圖可以最直觀(guān)地描述高速數字信號比如HDMI信號，SDI信號的質(zhì)量與性能。

　　今天成豐主流線(xiàn)將通過(guò)實(shí)際案例分析眼圖的優(yōu)缺點(diǎn)判斷線(xiàn)纜質(zhì)量情況，接下來(lái)讓我們一起了解一下眼圖的基本知識。

　　一、什么是眼圖？

　　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”。數字信號的眼圖中包含了豐富的信息，可以體現數字信號的整體特征，能夠很好地評估數字信號的質(zhì)量，因而眼圖的分析是數字系統信號完整性分析的關(guān)鍵之一。

　　二、眼圖是怎么形成的？

　　對于數字信號，其高電平與低電平的變化可以有多種序列組合。以3個(gè)bit為例，可以有000-111共8中組合，在時(shí)域上將足夠多的上述序列按某一個(gè)基準點(diǎn)對齊，然后將其波形疊加起來(lái)，就形成了眼圖。

　　如下圖，對于測試儀器而言，首先從待測信號中恢復出信號的時(shí)鐘信號，然后按照時(shí)鐘基準來(lái)疊加出眼圖，最終予以顯示。

　　三、眼圖術(shù)語(yǔ)解釋

　　眼高： 眼圖在垂直軸所開(kāi)的大小，反映信號的信噪比。

　　眼寬： 眼圖在水平軸所開(kāi)的大小，反映信號的總抖動(dòng)。

　　占空比： 眼圖跳變沿交叉點(diǎn)的上下區域。如果上下區域比例不對稱(chēng)，則代表占空比的結果可能存在問(wèn)題。

　　抖動(dòng)： 在橫軸時(shí)間軸上，體現為時(shí)域的抖動(dòng)。抖動(dòng)越大，占空比和眼寬的范圍都會(huì )減小。

　　噪聲： 在縱軸電壓軸上，體現為電壓的噪聲。噪聲越大，寬度越寬，眼高的高度變小。

　　四、如何根據眼圖情況分辨信號質(zhì)量？

　　大家注意到圖中紅框圈出的六邊形嗎?這個(gè)叫眼圖模板Mask，為了能簡(jiǎn)單直觀(guān)地判斷眼圖指標是否符合要求，可以將規范定義的要求制作成一個(gè)模板，然后通過(guò)示波器來(lái)調用，便可以直接觀(guān)察到眼圖線(xiàn)跡是否有接觸到模板。如果沒(méi)有接觸到則表示眼圖的指標符合規范要求，同樣如果有接觸到模板，表示眼圖指標不符合規范要求，就是信號質(zhì)量不達標了。

　　掌握了關(guān)于眼圖的知識后，接下來(lái)我們看一下實(shí)際例子，用眼圖來(lái)判斷HDMI線(xiàn)纜質(zhì)量，作為用戶(hù)一般判斷HDMI線(xiàn)纜質(zhì)量是用看圖像的方式，比如用碼流儀連接顯示器的方法，測試HDMI線(xiàn)纜質(zhì)量是否合格，這個(gè)方式不是很準確，專(zhuān)業(yè)線(xiàn)纜廠(chǎng)商使用眼圖測試手段，準確的判斷HDMI信號的優(yōu)劣，HDMI線(xiàn)纜質(zhì)量是否滿(mǎn)足傳輸的要求。

　　▲  圖1、3米HDMI銅纜眼圖

▲  圖2 、5米HDMI銅纜和1米HDMI銅纜中間用轉接頭轉接

　　上面是兩條不同長(cháng)度HDMI銅纜的眼圖，上圖是3米HDMI銅纜不加轉接，下圖是5米HDMI銅纜和1米HDMI銅纜中間用轉接頭轉接。根據HDMI協(xié)會(huì )標準，首先設置眼圖模板，然后判斷眼圖線(xiàn)跡是否有接觸到模板。

　　▲  HDMI眼圖模板標準

　　在眼圖上設置好眼圖模板后，很明顯的看到圖1的眼圖線(xiàn)跡都在眼圖模板外。把這個(gè)眼圖看做我們的眼睛，眼睛很大，以眼圖模板當作瞳孔，眼白也非常足夠，信號質(zhì)量非常好。

　　反之如圖2，它的眼圖線(xiàn)跡已經(jīng)進(jìn)入了眼圖模板，眼高線(xiàn)跡和眼寬線(xiàn)跡非常粗，占空比空間非常小，說(shuō)明HDMI信號經(jīng)過(guò)轉接后在時(shí)域上的抖動(dòng)變的非常大，抖動(dòng)太大就會(huì )造成誤碼率增加;電平噪聲變的非常多，這樣造成信噪比很差，接收端無(wú)法接收到準確的信號。因此圖2眼圖表示HDMI信號經(jīng)過(guò)轉接后已經(jīng)不符合HDMI協(xié)議標準，表現在實(shí)際工程項目中就是HDMI線(xiàn)纜經(jīng)過(guò)轉接后畫(huà)面出現閃屏，噪點(diǎn)，甚至黑屏無(wú)信號等等問(wèn)題，信號質(zhì)量已經(jīng)不達標了!但是我們用碼流儀測試5米和1米HDMI線(xiàn)纜轉接，顯示器也是有信號的，偶爾會(huì )黑屏一下，發(fā)生的時(shí)間沒(méi)有任何規律，這是因為數字信號的誤碼是隨機的。如果用戶(hù)測試的時(shí)間不是很長(cháng)，次數不是很多，沒(méi)有遇到閃屏，黑屏，可能就會(huì )誤以為線(xiàn)纜和轉接頭沒(méi)有問(wèn)題，其實(shí)轉接后的HDMI信號誤碼率，信噪比都沒(méi)有達到標準，這樣給系統埋下了不穩定的隱患。

　　通過(guò)眼圖實(shí)例，大家是否學(xué)會(huì )了用眼圖來(lái)判斷信號質(zhì)量?我們經(jīng)常收到客戶(hù)咨詢(xún)HDMI線(xiàn)纜轉接后發(fā)生問(wèn)題如何解決，在DAV《成豐主流線(xiàn)｜探討HDMI轉接問(wèn)題的設計方案》中就HDMI轉接的問(wèn)題進(jìn)行了討論，首先在設計之初就要驗證轉接方案是否有實(shí)施性，其次在調試階段的對于轉接線(xiàn)路測試手段也應該使用專(zhuān)業(yè)看眼圖的方法，而不是用碼流儀之類(lèi)的設備，這樣才能保證系統的穩定性，最終保證用戶(hù)使用體驗。

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