從前大家判斷模擬線纜信號質(zhì)量，通常以直流電阻值、電容值為依據(jù)，但隨著數(shù)字系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，通常數(shù)字信號是二進(jìn)制01碼與模擬信號不同，對應(yīng)線纜技術(shù)指標(biāo)也隨之不同，我們需要用新的方法鑒別數(shù)字線纜的質(zhì)量這與模擬線纜判斷標(biāo)準(zhǔn)是不同的，那么應(yīng)該用什么方法來判斷信號的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)?線纜是否滿足傳輸高速視頻信號的要求呢?

　　我們說數(shù)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地描述高速數(shù)字信號比如HDMI信號，SDI信號的質(zhì)量與性能。

　　今天成豐主流線將通過實際案例分析眼圖的優(yōu)缺點判斷線纜質(zhì)量情況，接下來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，這時示波器屏幕上看到的圖形像人的眼睛，故稱為“眼圖”。數(shù)字信號的眼圖中包含了豐富的信息，可以體現(xiàn)數(shù)字信號的整體特征，能夠很好地評估數(shù)字信號的質(zhì)量，因而眼圖的分析是數(shù)字系統(tǒng)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(shù)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bit為例，可以有000-111共8中組合，在時域上將足夠多的上述序列按某一個基準(zhǔn)點對齊，然后將其波形疊加起來，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(fù)出信號的時鐘信號，然后按照時鐘基準(zhǔn)來疊加出眼圖，最終予以顯示。

　　三、眼圖術(shù)語解釋

　　眼高： 眼圖在垂直軸所開的大小，反映信號的信噪比。

　　眼寬： 眼圖在水平軸所開的大小，反映信號的總抖動。

　　占空比： 眼圖跳變沿交叉點的上下區(qū)域。如果上下區(qū)域比例不對稱，則代表占空比的結(jié)果可能存在問題。

　　抖動： 在橫軸時間軸上，體現(xiàn)為時域的抖動。抖動越大，占空比和眼寬的范圍都會減小。

　　噪聲： 在縱軸電壓軸上，體現(xiàn)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(jù)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?這個叫眼圖模板Mask，為了能簡單直觀地判斷眼圖指標(biāo)是否符合要求，可以將規(guī)范定義的要求制作成一個模板，然后通過示波器來調(diào)用，便可以直接觀察到眼圖線跡是否有接觸到模板。如果沒有接觸到則表示眼圖的指標(biāo)符合規(guī)范要求，同樣如果有接觸到模板，表示眼圖指標(biāo)不符合規(guī)范要求，就是信號質(zhì)量不達(dá)標(biāo)了。

　　掌握了關(guān)于眼圖的知識后，接下來我們看一下實際例子，用眼圖來判斷HDMI線纜質(zhì)量，作為用戶一般判斷HDMI線纜質(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線纜質(zhì)量是否合格，這個方式不是很準(zhǔn)確，專業(yè)線纜廠商使用眼圖測試手段，準(zhǔn)確的判斷HDMI信號的優(yōu)劣，HDMI線纜質(zhì)量是否滿足傳輸?shù)囊蟆?/p>

　　▲  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(zhuǎn)接頭轉(zhuǎn)接

　　上面是兩條不同長度HDMI銅纜的眼圖，上圖是3米HDMI銅纜不加轉(zhuǎn)接，下圖是5米HDMI銅纜和1米HDMI銅纜中間用轉(zhuǎn)接頭轉(zhuǎn)接。根據(jù)HDMI協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)，首先設(shè)置眼圖模板，然后判斷眼圖線跡是否有接觸到模板。

　　▲  HDMI眼圖模板標(biāo)準(zhǔn)

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

　　反之如圖2，它的眼圖線跡已經(jīng)進(jìn)入了眼圖模板，眼高線跡和眼寬線跡非常粗，占空比空間非常小，說明HDMI信號經(jīng)過轉(zhuǎn)接后在時域上的抖動變的非常大，抖動太大就會造成誤碼率增加;電平噪聲變的非常多，這樣造成信噪比很差，接收端無法接收到準(zhǔn)確的信號。因此圖2眼圖表示HDMI信號經(jīng)過轉(zhuǎn)接后已經(jīng)不符合HDMI協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，表現(xiàn)在實際工程項目中就是HDMI線纜經(jīng)過轉(zhuǎn)接后畫面出現(xiàn)閃屏，噪點，甚至黑屏無信號等等問題，信號質(zhì)量已經(jīng)不達(dá)標(biāo)了!但是我們用碼流儀測試5米和1米HDMI線纜轉(zhuǎn)接，顯示器也是有信號的，偶爾會黑屏一下，發(fā)生的時間沒有任何規(guī)律，這是因為數(shù)字信號的誤碼是隨機的。如果用戶測試的時間不是很長，次數(shù)不是很多，沒有遇到閃屏，黑屏，可能就會誤以為線纜和轉(zhuǎn)接頭沒有問題，其實轉(zhuǎn)接后的HDMI信號誤碼率，信噪比都沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，這樣給系統(tǒng)埋下了不穩(wěn)定的隱患。

　　通過眼圖實例，大家是否學(xué)會了用眼圖來判斷信號質(zhì)量?我們經(jīng)常收到客戶咨詢HDMI線纜轉(zhuǎn)接后發(fā)生問題如何解決，在DAV《成豐主流線｜探討HDMI轉(zhuǎn)接問題的設(shè)計方案》中就HDMI轉(zhuǎn)接的問題進(jìn)行了討論，首先在設(shè)計之初就要驗證轉(zhuǎn)接方案是否有實施性，其次在調(diào)試階段的對于轉(zhuǎn)接線路測試手段也應(yīng)該使用專業(yè)看眼圖的方法，而不是用碼流儀之類的設(shè)備，這樣才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最終保證用戶使用體驗。

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