眼圖、星座圖、瀑布圖

眼圖:

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眼圖:依賴數據的電氣測量方法,用來評估高速信號質量。時域測量,每組樣本都會出現測量的變化,通過收集信號中的這些變化,可以確定有關系統性能的更多信息。以這種方式構建眼圖。眼圖通常用於模擬系統,評估產品,調試系統級問題,通常這些系統包括高速數據鏈路,如USB,DisplayPort,HDMI,以太網等。眼圖並未顯示協議層的具體細節,但可以從電氣角度來確定數據相關故障的原因,如位錯誤、數據包丟失、接收器終止不正確。此外,大多數高速差分信號、信令協議使用眼圖測試評估信號質量,並確認信號符合特定標準(由eye mask定義)。
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  • 上面的圖顯示了在高速信號環境有很大的損失,圖的中心部分出現了開口(通常被稱爲eye
    open),表明系統具有很差的信號質量,可能導致高誤碼率。
  • 下面的圖,同樣的眼圖信號通過引入高速信號調節器,這使得信號通過眼圖測達到可接受的信號性能和位錯誤率。
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    由於示波器的餘輝作用,將掃描所得的每一個碼元波形重疊在一起,從而形成眼圖。由於示波器具有餘輝功能,只要將捕獲的所有波形按每三個比特分別地疊加累積 (如上圖所示),從而就形成了眼圖。

一般均可以用示波器觀測到信號的眼圖,其具體的操作方法爲:將示波器跨接在接收濾波器的輸出端,然後調整示波器掃描週期,使示波器水平掃描週期與接收碼元的週期同步,這時示波器屏幕上看到的圖形就稱爲眼圖。示波器一般測量的信號是一些位或某一段時間的波形,更多的反映的是細節信息,而眼圖則反映的是鏈路上傳輸的所有數字信號的整體特徵

  • 實時波形能夠反映波形的細節,如觀察上升/下降邊沿、過沖、單調性等。

  • 眼圖能夠體現信號的整體特徵。

  • 實時波形很好,可以說明信號品質沒有問題嗎?不一定,只能代表某些比特。

  • 眼圖很好,可以說明信號品質沒有問題嗎?當然可以。代表整體。

  • 有時候爲了能簡單直觀地判斷眼圖指標是否符合要求,可以將規範定義的要求製作成一個模板,然後通過示波器來調用,便可以直接觀察到眼圖是否有接觸到模板。如果沒有接觸到則表示眼圖的指標符合規範要求,同樣如果有接觸到模板,也可以根據接觸的位置針對性的改善。不需要像傳統的測試方法去一一地測量眼圖指標了。前面講到了眼圖模板,眼圖的測試主要是用來檢測高速串行傳輸的信號質量,不論是SATA、PCI Express還是USB,標準都有提供眼圖模板的標準給工程師作爲眼圖的測量準則。如圖所示,是USB2.0 TX的眼圖模板,所謂的眼圖模板主要是用在判斷眼圖是否符合規範的要求,圖中ABCDEF6點所圍成的六邊形紅色區域以及GH以上、IJ一下區域代表所謂的【禁止區域】。
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對於有經驗的工程師可以從眼圖上發現信號是否存在阻抗不匹配導致的反射,以及某種抖動成分偏大,甚至知道如何來優化眼圖質量。總體來說:

  • 眼圖的張開度與抖動和BER相關聯;
  • 眼圖張開越大,表明對噪聲和抖動的容許誤差越大;
  • 眼圖張開越大,表明接收器判斷靈敏度越好;
  • 眼頂、眼底和轉換區域寬表明接收器判斷靈敏度降低

在數字電路系統中,發送端發送出多個比特的數據,由於多種因素的影響,接收端可能會接收到一些錯誤的比特(即誤碼)。錯誤的比特數與總的比特數之比稱爲誤碼率,即Bit Error Ratio,簡稱 BER。

誤碼率是描述數字電路系統性能的最重要的參數。在GHz比特率的通信電路系統中(比如Fibre Channel、PCIe、SONET、SATA),通常要求 BER 小於或等於10^12。誤碼率較大時,通信系統的效率低、性能不穩定。影響誤碼率的因素包括抖動、噪聲、信道的損耗、信號的比特率等。在誤
碼率(BER)的測試中,碼型發生器會生成數十億個數據比特,並將這些數據比特發送給輸入設備,然後在輸出端接收這些數據比特。然後,誤碼分析儀將接收到
的數據與發送的原始數據一位一位進行對比,確定哪些碼接收錯誤,隨後會給出一段時間內內計算得到的 BER。

星座圖:

https://blog.csdn.net/u013597671/article/details/77019187?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522159064574319195264561927%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=159064574319195264561927&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2blogfirst_rank_v1~rank_blog_v1-2-77019187.pc_v1_rank_blog_v1&utm_term=%E6%98%9F%E5%BA%A7%E5%9B%BE
星座圖,就是說一個座標,如高中的單位圓,橫座標是I,縱座標是Q,相應於投影到I軸的,叫同相分量,同理投影到Q軸的叫正交分量。由於信號幅度有差別,那麼就有可能落在單位圓之內。具體地說,64QAM,符號有64個,等於2的6次方,因此每個符號需要6個二進制來代表纔夠用。這64個符號就落在單位圓內,根據幅度和相位的不同 落的地方也不同。從其中一個點跳到另一個點,就意味着相位調製和幅度調製同時完成了

瀑布圖:

製表領域)瀑布圖:此種圖表採用絕對值與相對值結合的方式,適用於表達數個特定數值之間的數量變化關係。因爲形似瀑布而得名,它能夠比較好地體現數據分析的對比思維和細分思維。
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無線電領域)瀑布圖:

  • 頻譜瀑布圖,英文Waterfall plot,簡稱瀑布圖,又稱譜陣圖。是將等間距時間或者轉速變化下振動或噪聲的系列功率譜或者是幅值譜相疊置而成的三維譜線圖顯示振動、噪聲信號中各階次成分 隨轉速或時間變化的情況。**隨時間的變化或者轉速的增大,整個三維圖像中的功率譜或者幅值譜會隨之發生漸變,**其形狀非常類似瀑布的流動,因此被稱之爲“瀑布圖”。
  • 普通頻譜圖x軸是頻率,y軸是幅度;而瀑布圖x軸是頻率,y軸是時間幅度則用不同顏色表示。隨着時間的的變化,整個頻譜由上到下移動,看起來像瀑布,所以叫瀑布圖。
  • 一般以紫色或藍色的背景出現在我們面前,而不時出現的亮顏色長條即爲信號(而不區分它是干擾還是有用信號)。其實它的原理非常簡單——你可以把它想象成一張從打印機裏不停的打印出來的紙,這張紙沒有盡頭,而每一個信號在紙打印的瞬間的強弱都變成了紙上黑點的深淺不同。如果你用這樣的方式去理解瀑布圖,那你就很快會明白瀑布圖的原理,以及圖上都是什麼內容。https://www.sohu.com/a/124826097_610733在這裏插入圖片描述
    當我們調節波輪/鼠標單擊的時候,我們就能夠改變接收的中心頻率,同時瀑布圖的顯示也會隨之改變。當我們確定了操作模式之後,在瀑布圖上一般也能夠顯示出相應的模式帶寬。憑藉着信號圖形的寬窄和帶寬的比較,我們可以大致的確認信號所使用的模式。
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    左邊的細線是CW信號,而右邊是LSB信號
    你能直接看到一條細細的亮條,放大看看還能看見明顯的點劃?那肯定是CW的電報信號。而如果是一道密度沒有明顯區別的大粗條呢?有可能是FM調製的數字模式哦!
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    但如果你碰到了LSB/USB模式這種帶寬相同,調製不同的模式,除了試兩次以外,我們還有什麼樣的辦法嗎?還記得我剛剛說過的信號強弱與顏色的關係嗎?因爲單邊帶信號多由AM信號濾去載波及半個邊帶得到,所以在原來的載波的位置附近信號能量較強,LSB信號的右側會出現一條明顯可見的較強豎線,而USB信號的左側會出現這條豎線。這樣你就能一眼區分出信號的邊帶了。
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