眼图分析基带信号失真与系统性能相关性

在实际工程中,由于部件调试不理想或信道特性发生变化,都可能使系统的性能变坏。除了用专用精密仪器进行定量的测量以外,在调试和维护工作中,技术人员希望用简单的方法和通用仪器也能宏观监测系统的性能,其中一个有效的实验方法是观察接收信号的眼图。

将待测的基带信号加到示波器的输入端,同时把位定时信号作为扫描同步信号。这样,示波器对基带信号的扫描周期严格与码元周期同步,各码元的波形就会重叠起来。对于二进制数字信号,这个图形与人眼相像,所以称为“眼图”,如图5.7.1(b)、(d)所示。

图5.7.1(a)为没有失真的波形,示波器将此波形每隔Ts秒重复扫描一次,利用示波器的余辉效应,扫描所得的波形重叠在一起,形成图(b)所示的“开启”的眼图。

图5.7.1　基带信号波形及眼图

图5.7.1(c)是有失真的基带信号的波形,重叠后的波形会聚变差,张开程度变小,如图(d)所示。基带波形的失真通常是由噪声和码间串扰造成的,所以眼图的形状能定性地反映系统的性能。

为了解释眼图与系统性能之间的关系,可把眼图形象为一个模型,如图5.7.2所示。(www.xing528.com)

图5.7.2　眼图模型

眼图可以说明以下几点:

(1)最佳取样时刻应选在眼图张开最大的时刻。

(2)眼图斜边的斜率反映出系统对定时误差的灵敏度,斜边愈陡,对定时误差愈灵敏,则对定时稳定度的要求愈高。

(3)在抽样时刻,上下两个阴影区的高度称为信号失真量。它是噪声和码间串扰叠加的结果,所以眼图的张开度决定了系统的噪声容限。

当码间干扰十分严重时,“眼睛”会完全闭合起来,系统不可能无误工作,因此就必须对码间干扰进行校正。一般在系统中加入可调滤波器,称为均衡器。通过对均衡器的调整来减小码间干扰。