眼图的定义、原理及模型
眼图观测实验 光纤通信_实验5实验报告
课程名称：光纤通信实验名称：实验5 眼图观测实验姓名：班级：学号：实验时间：指导教师：得分：一、实验目的1、了解和掌握眼图的形成过程和意义。
2、掌握光纤通信系统中的眼图观测方法。
二、实验内容1、观测数字光纤传输系统中的眼图张开和闭合效果。
2、记录眼图波形参数，分析系统传输性能。
三、实验器材1.主控&信号源模块2.25号光收发模块3.示波器四、实验原理1、实验原理框图眼图测试实验系统框图2、实验框图说明本实验是以数字信号光纤传输为例，进行光纤通信测量中的眼图观测实验；为方便模拟真实环境中的系统传输衰减等干扰现象，我们加入了可调节的带限信道，用于观测眼图的张开和闭合等现象。
如眼图测试实验系统框图所示，系统主要由信号源、光发射机、光接收机以及带限信道组成；信号源提供的数字信号经过光发射机和接收机传输后，再送入用于模拟真实衰减环境的带限信道；通过示波器测试设备，以数字信号的同步位时钟为触发源，观测TP1测试点的波形，即眼图。
3、眼图基本概念及实验观察方法所谓眼图，它是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形。
眼图包含了丰富的信息，反映的是系统链路上传输的所有数字信号的整体特征。
利用眼图可以观察出码间串扰和噪声的影响，分析眼图是衡量数字通信系统传输特性的简单且有效的方法。
●被测系统的眼图观测方法通常观测眼图的方法是，如下图所示，以数字序列的同步时钟为触发源，用示波器YT模式测量系统输出端，调节示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，则屏幕中显示的即为眼图。
眼图测试方法框图●眼图的形成示意图一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每个状态组发送的此时要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在示波器屏幕上。
八种状态如下所示：八种状态示意图眼图合成示意图如下所示：眼图合成示意图一般在无串扰等影响情况下从示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近。
●眼图参数及系统性能眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。
双目视觉成像原理
双目视觉成像原理双目视觉成像原理是指人类双眼通过视网膜接收到的图像信息，通过大脑的处理，形成我们对三维物体位置、深度和距离等感知能力。
这种成像原理是基于人类拥有两只眼睛，每只眼睛分别观察同一场景的不同角度所形成的视差来计算图像的深度信息。
首先，我们了解一下人眼的构造。
人眼是由眼球、角膜、晶状体、虹膜、瞳孔、视网膜等组成。
其中，眼球是一个球状的结构，其中包含有视网膜，视网膜上有大量视觉感受器，即视杆细胞和视锥细胞。
当外界的光线通过角膜和晶状体折射后进入眼球，最终在视网膜上形成图像。
当我们观察其中一物体时，双眼分别从不同的位置观察到该物体，这就导致了两只眼睛所观察到的图像中存在一定的视差。
视差是指物体在两只眼睛中的位置差异，也可以理解为左右眼所看到的图像不完全相同，这种不同主要体现在物体的位置上。
根据视差的理论，当物体远离我们看时，两个视点之间的差距较小，视差也较小；而当物体靠近我们时，两个视点之间的差距增大，视差也增大。
通过大脑对所观察到的图像进行处理，我们可以根据视差推断出物体的距离和深度信息。
在图像匹配方面，大脑会将两只眼睛所观察到的图像进行比较，找出两个图像中相似的部分，这个过程被称为视网膜对应。
大脑会将两个图像的每个像素点进行比较，找到相同的点。
这些相同的点可以被视作是两个视点中物体的同一点，在计算深度时非常重要。
在深度计算方面，大脑通过视差来估算物体的深度。
根据视差原理，当物体离我们越近时，它在两个视网膜上的位置差距就越大；反之，当物体离我们越远时，它在两个视网膜上的位置差距就越小。
大脑会根据这个差距来计算物体的距离和深度。
另外，人类在使用双目视觉成像原理时，还会利用一些额外的线索来帮助深度感知，比如大小大小线索、运动感知线索、重合线索等。
这些线索可以帮助我们更准确地感知物体的深度和距离。
通过双目视觉成像原理，人类可以更好地感知和理解三维空间中的物体。
利用这一原理，我们可以进行深度感知、距离判断和物体识别等。
眼图形成原理
眼图形成原理在数位通讯系统的实体层（Physical Layer）中，资料的定义是以逻辑位准的1与0来做判断，但在一般示波器上，撷取到的信号是一段相当短的时间，例如示波器的整个显示幕宽度为100ns，则表示在示波器的有效频宽、取样率及记忆体配合下，得到了100ns下的波形资料，但在这么短的时间中，所分析的资料并不具有代表性，例如信号在每一百万位元会出现一次突波（Spike），在此时间内，出现的机率很小，因此会错过某些重要的讯息。
若可以以重复叠加的方式，将新的信号不断的加入显示幕中，但却仍然记录着前次的波形，只要累积的时间够久，就可以形成一个眼形的图案，如(图一)所示，它就好像把一组讯号切成三位元的二进位逻辑叠在一起一般。
其中要注意的是，一个完整的眼图应该包含所有的八组状态（即000至111），且每一个状态发生的次数要尽量一致，否则，将有某些讯息无法呈现在显示幕中，如(图二)所示。
为了达到量测结果的有效性，一般会采用随机编码（Pseudo Random Bit Sequence；PRBS）的方式，这种编码的好处是当操作完一个回路后，所有的状态将会平均分配，使得眼图的形状是对称的，其中又因不同的位元组长度而分成2^7、2^15、2^23、2^31数种规格，而编码产生的方式，可以由硬体或软体来达成，硬体的方式是采用数位逻辑电路达成，软体则是在先将资料存在编码器内部的记忆体中，经由时脉触发记忆体中的字串讯号，随机编码的另一用途，是量测待测物在各种条件下的误码率（Bit Error Ratio；BER），此时需要有同样编码行为的错误分析仪（Error Analyzer）搭配才可以达到此量测目的。
《图一由八个状态所形成的眼图示意图》《图二因缺乏某组状态将无法形成完整的眼图》硬体介绍最简单且直接能分析出眼图的仪器非示波器莫属，而在取样的方法上，又分成即时（Real time）及重复性（Repetition）两大类，而一般的示波器，大抵都是以前者为主，后者主要是因应Gigabit速度以上的测试，如Infiniband、光纤通讯等，其分类上大致可以从操作的频宽来作区隔，即时取样主要在DC至6GHz范围内，而重复取样则针对100MHz以上至65Ghz为主。
八年级下册科学眼的成像原理
八年级下册科学眼的成像原理
眼睛的成像原理可以概括为孔径成像原理。
光线在进入眼睛之前，首先经过角膜、晶状体和玻璃体等结构。
这些结构分别具有折射和聚焦光线的功能，使得光线最终聚焦在视网膜上，形成一个倒置的实像。
人眼还能自动调节晶状体的弯曲程度以适应不同的距离，这被称为调焦。
来自物体的光线通过综合的凸透镜（即晶状体）在视网膜上行成倒立、缩小的实像。
分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，将这个信号传输给大脑，从而使人能够看到这个物体。
如需了解更多关于眼睛的成像原理，建议查阅相关书籍或咨询专业医生。
眼图的定义、原理及模型
▪ 图1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元 波形叠加组成的。眼图中央的垂直线表示取样时 刻。当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开” 的眼睛。在取样时刻，所有可能的取样值仅有两 个：+1或-1。当波形有失真时，在取样时刻信号 取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分 闭合。这样，保证正确判决所容许的噪声电平就 减小了。换言之，在随机噪声的功率给定时，将 使误码率增加。“眼睛”张开的大小就指明失真 的严重程度。
散度应为0。 4.正负极性不对称度 ▪ 指在最佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。无畸变
眼图的极性不对称度应为0。
▪ 最后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电 平的影响无法在眼图中得到完整的反映， 因此，即使在示波器上显示的眼图是张开 的，也不能完全保证判决全部准确。不过， 原则上总是眼睛张开得越大，实际判决越 准确。所以，还是可以通过眼图的张开度 来衡量和比较基带信号的质量，并以此为 依据来调整信号在信道中的传输特性，使 信号在通信系统信道中传输尽最大可能接 近于最佳工作状态。
眼图的定义、原理及模型
▪ 在实际的通信系统中，数字信号经过非理 想的传输系统必定要产生畸变，信号通过 信道后，也会引入噪声和干扰，也就是说， 总是在不同程度上存在码间干扰的。在码 间干扰和噪声同时存在情况下，系统性能 很难进行定量的分析，常常甚至得不到近 似结果。为了便于实际评价系统的性能， 常用所谓“眼图”。眼图可以直观地估价 系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常 用的测试手段。
END
以上有不当之处，请大家给与批评指正， 谢谢大家！
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▪ 衡量眼图质量的几个重要参数有： 1.眼图开启度(U-2ΔU)/U ▪ 指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。无畸变眼图
眼图形成及其原理总结
眼图形成及其原理总结眼图形成及其原理总结1眼图基本概念1.1 眼图的形成原理眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，它包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。
用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。
示波器一般测量的信号是一些位或某一段分析实际眼图，再结合理论，一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每一个状态组发生的次数要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在屏幕上，八种状态形成的眼图如下所示：图眼图形成示意图由上述的理论分析，结合示波器实际眼图的生成原理，可以知道一般在示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近（无串扰等影响），如下所示：图示波器实际观测到的眼图如果这八种状态组中缺失某种状态，得到的眼图会不完整，如下所示：图示波器观测到的不完整的眼图通过眼图可以反映出数字系统传输的总体性能，可是怎么样才能正确的掌握其判断方法呢？这里有必要对眼图中所涉及到的各个参数进行定义，了解了各个参数以后，其判断方法很简单。
1.2 眼图参数定义相关的眼图参数有很多，如眼高、眼宽、眼幅度、眼交叉比、“1”电平，“0”电平，消光比，Q因子，平均功率等，各个参数如下图所示：图眼图各个参数眼图中的“1”电平（）与“0”（）电平即是表示逻辑为1或0的电压位准值，实际中选取眼图中间的20%UI部分向垂直轴投影做直方图，直方图的中心值分别为“1”电平和“0”电平。
眼幅度表示“1”电平信号分布与“0”电平信号分布平均数之差，其测量是通过在眼图中央位置附近区域（通常为零点交叉眼宽反映信号的总抖动，即是眼图在水平轴所开的大小，其定义为两上缘与下缘交汇的点（Crossing Point）间的眼高即是眼图在垂直轴所开的大小，它是信噪比测量，与眼图振幅非常相似。
信号完整性系列之十七—— 基于误码率的眼图测试,ISOBER
常规的眼图测量眼图测试是高速串行信号物理层测试的一个重要项目。
眼图是由多个比特的波形叠加后的图形，从眼图中可以看到：数字信号1电平、0电平，信号是否存在过冲、振铃？抖动是否很大？眼图的信噪比？上升下降时间是否对称（占空比）？眼图反映了大数据量时的信号质量，可以最直观的描述高速数字信号的质量与性能。
如图1所示为某1.25G信号的眼图。
可以看到该信号的抖动较大。
另外，在很多高速数字信号的标准中，定义了不同测量点的眼图模板。
图1的深蓝色部分是眼图模板，测量到的眼图不能触碰到该模板。
在实时示波器中，通常使用连续比特位的眼图生成方法。
力科于2002年在业界最早采用连续比特位的眼图测试方法。
首先，示波器采集到一长串连续的数据波形；然后，使用软件CDR恢复时钟，用恢复的时钟切割每个比特的波形，从第1个、第2个、第3个、一直到第n-1个、第n个比特；最后一步是把所有比特重叠，得到眼图。
什么是BER?在数字电路系统中，发送端发送出多个比特的数据，由于多种因素的影响，接收端可能会接收到一些错误的比特（即误码）。
错误的比特数与总的比特数之比称为误码率，即Bit Error Ratio，简称BER。
误码率是描述数字电路系统性能的最重要的参数。
在GHz比特率的通信电路系统中（比如Fibre Channel、PCIe、SONET、SATA），通常要求BER小于或等于。
BER= 指的是发送/接收了10 个比特，只允许1个比特出错。
误码率较大时，通信系统的效率低、性能不稳定。
影响误码率的因素包括抖动、噪声、信道的损耗、信号的比特率等等。
基于误码率的眼图轮廓测试（BER Eye Contour）－力科称为ISOBER在上文中提到眼图是多个比特位的信号叠加得到的测量结果，所以测试中需要注意眼图是由多少个比特组成的？使用常规的实时示波器来测量高速串行信号的眼图，在几秒钟内可以生成1万个比特叠加的眼图。
力科示波器使用了创新的XStream II专利技术，可以快速的生成眼图，以SDA816Zi测量3.125Gbps的XAUI信号为例，大概几秒就可以得到上百万个比特的眼图。
眼图有关最详细的知识讲解
图: 二元码数据信号眼图
Eye Diagrቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm 3.5
3 2.5
2 1.5
1 0.5
0 -0.5
-1 -1.5
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 Time
图: 三眼码数据信号眼图
2.2 眼图的主要参数
眼图主要的参数有如下：消光比；交叉点；Q 因子；信号的上升时间、下降 时间；峰—峰值抖动；均方根值抖动；信噪比等。
示波器测量的一般信号是一些位或某一段时间的波形，更多的反映的是细节 信息。而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特性。如下图：
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图1 无失真及有失真时的波形及眼图
图1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元 波形叠加组成的。眼图中央的垂直线表示取样时 刻。当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开” 的眼睛。在取样时刻，所有可能的取样值仅有两 个：+1或-1。当波形有失真时，在取样时刻信号 取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分 闭合。这样，保证正确判决所容许的噪声电平就 减小了。换言之，在随机噪声的功率给定时，将 使误码率增加。“眼睛”张开的大小就指明失真 的严重程度。
眼图的定义、原理及模型
在实际的通信系统中，数字信号经过非理 想的传输系统必定要产生畸变，信号通过 信道后，也会引入噪声和干扰，也就是说， 总是在不同程度上存在码间干扰的。在码 间干扰和噪声同时存在情况下，系统性能 很难进行定量的分析，常常甚至得不到近 似结果。为了便于实际评价系统的性能， 常用所谓“眼图”。眼图可以直观地估价 系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常 用的测试手段。
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衡量眼图质量的几个重要参数有： 1.眼图开启度(U-2∆U)/U 指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。无畸变眼图 的开启度应为100%。 其中U=U+ + U2.“眼皮”厚度2∆U/U 指在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比， 无畸变眼图的“眼皮”厚度应等于0。 3.交叉点发散度∆T/T 指眼图过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉点发 散度应为0。 4.正负极性不对称度 指在最佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。无畸变 眼图的极性不对称度应为0。
眼图定义
所谓“眼图”，就是由解调后经过低通滤 波器输出的基带信号，以码元定时作为同 步信号在示波器屏幕上显示的波形。干扰 和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上 清楚地显示出来。因为对于二进制信号波 形，它很象一只人的眼睛。
在图1中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”， 一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。
最后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电 平的影响无法在眼图中得到完整的反映， 因此，即使在示波器上显示的眼图是张开 的，也不能完全保证判决全部准确。不过， 原则上总是眼睛张开得越大，实际判决越 准确。所以，还是可以通过眼图的张开度 来衡量和比较基带信号的质量，并以此为 依据来调整信号在信道中的传输特性，使 信号在通信系统信道中传输尽最大可能接 近于最佳工作状态。
பைடு நூலகம்
为便于说明眼图和系统性能的关系， 我们将它简化成图2的形状。
图2 眼图的重要性质
由此图可以看出：(1)最佳取样时刻应选择在眼睛 张开最大的时刻；(2)眼睛闭合的速率，即眼图斜 边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜 边愈陡，对定位误差愈敏感；(3)在取样时刻上， 阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量；(4)在取 样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是 最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生 错误判决；(5)阴影区与横轴相交的区间表示零点 位置变动范围，它对于从信号平均零点位置提取 定时信息的解调器有重要影响。