Идентификация глаз-диаграммы

Глаз-диаграммы применяются для оценки параметров цифровых сигналов как при проведении лабораторных (системных) измерений, так и эксплуатационных. По своей структуре глаз-диаграммы являются модификацией осциллограмм, и отличаются от последних тем, что используют периодическую структуру цифрового сигнала.

Для построения двухуровневой глаз-диаграммы битовый поток подается на осциллограф, в то время как синхронизация внешней развертки производится от битового потока с частотой fb. В случае построения многоуровневых диаграмм сигнал должен проходить через многоуровневый конвертер, а синхронизация производится от символьного потока с частотой fs. Для калибровки глаз-диаграммы сигнал подают непосредственно на вход осциллографа. В этом случае глаз-диаграмма имеет вид прямоугольника. Фильтр (тестируемая система), ограничивающий полосу передаваемого сигнала, вносит существенные изменения в форму импульса, в результате диаграмма приобретает форму «глаза».

Глаз-диаграммы используют периодическую структуру цифрового сигнала. За счет внешней синхронизации развертки, получаемые осциллограммы волнового фронта накладываются друг на друга с периодом одного отсчета. В результате проведения измерений с накоплением получается глаз-диаграмма, при этом по оси ординат откладывается амплитуда сигналов, по оси абсцисс – время, соответственно.

Прямое соединение с источником

Внешняя

развертка

ДанныеОсциллограф

Генератор Многоуровневый

ПСП конвертер

Синхро- Фильтр

низация

Внешняя развертка

Символьная синхронизация, fs

Битовая синхронизацияfb

Рисунок 1. Построение глаз-диаграммы.

Пример формирования глаз-диаграммы непосредственно на выходе источника (а) и на выходе тестируемой системы (б) представлен в таблице 1.

Таблица 1.

Двоичный код	Формирование глазковой диаграммы непосредственно на выходе источника	Формирование глазковой диаграммы на выходе линейного тракта
Супер позиция

Реальная осциллограмма сигнала «разрезается» посимвольно в соответствии с тактовыми импульсами синхронизирующего генератора, а затем глаз-диаграмма «складывается » из полученных кусков. В идеальном случае при отсутствии цепей фильтрации в результате такого сложения получится квадрат («квадратный глаз»). Однако глаз-диаграмма реального сигнала будет значительно отличаться от квадрата, поскольку будет содержать в себе составляющие нарастания фронта сигнала, спада фронта, прямоугольный импульс будет иметь форму колокола, в результате получится диаграмма более похожая на глаз.

Исследование глаз -диаграмм позволяет провести детальный анализ цифрового сигнала по параметрам, непосредственно связанным с формой волнового фронта: параметра межсимвольной интерференции (ISI), джиттера передачи данных, джиттера синхронизации и других характеристик.

Таким образом, глаз-диаграмма представляет собой результат многократного наложения битовых последовательностей с выхода генератора ПСП, отображаемый на экране осциллографа в виде диаграммы распределения амплитуды сигнала по времени. Пример глаз-диаграммы с указанием основных параметров представлен на рис. 1.

Рисунок 1. Идентификация глаз-диаграммы.

Расстановка маркеров при измерении энергетических характеристик сигнала по глаз-диаграмме в точках ϕ=π, ϕ=0 и ϕ=2π представлена на рис. 2.

Эффекты уширения импульса, а также фазовое дрожание сигнала вызывают появление взаимных искажений между символами, что приводит к пересечению глаз-диаграммы с временной осью в разные промежутки времени. Максимальная ширина области пересечения с временной осью определяется как пиковое фазовое дрожание или джиттер передачи данных Tj.Джиттер измеряется обычно в единицах времени или как отношение к интервалу передачи символа Tj/Ts.

Рисунок 2.Измерениеэнергетическихпараметров

Расстановка маркеров при измерении параметров сигнала во временной области по глаз-диаграмме представлена на рис. 3.

Рисунок 3. Измерение параметров во временной области.