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      解決“公檢法”SDI信號上墻閃屏扭曲丟失信號問題

      文章出處:責任編輯:人氣:-發表時間:2014-12-11 17:10【

      記德盟科技GDM8-2系列順利通過SDI眼圖測試

      “眼圖”:我們可以理解為像眼睛一樣的圖片。英文名稱:eye diagram;eye pattern
      其定義為:示波器屏幕上所顯示的數字通信符號,由許多波形部分重疊形成,其形狀類似“眼”的圖形。“眼”大表示系統傳輸特性好;“眼”小表示系統中存在符號間干擾。

      縱觀整個安防市場,論影響或者是占有率,IP類產品越來越體現出其龍頭的地位,以往的模擬類產品已經漸漸的失去其往日風采了。但是在一些特別區域或者是特殊單位中,還有一些SDI類產品的存在。例如在公安系統中,出于保密的需要,所有的監控類產品必須要達到高清數字效果,但是又擔心被網絡攻擊導致泄密,所以一般該類單位需求以SDI為優先選擇項目,甚至只允許SDI的產品進入。前期我們選用少量SDI的產品時候,整體表現很驚艷,良好的畫面質量,穩定的內部專用傳輸系統讓大家越來越放心使用。不過隨著項目增大,產生了一些意想不到的問題,當增加到一定數量的時候,SDI的畫面經常會出現,比如扭曲,丟失信號,畫面模糊等問題,排除了各種疑問后,終于發現在多路SDI信號統一上墻后存在巨大的碼間干擾,于是要求我們的SDI產品必須通過眼圖測試,這樣可以有效的減少產品間的互相干擾,讓系統更加的干凈清晰。

      深圳市德盟科技首先在其GDM8-2系列中,配置SONY6300的一體機,一次性通過眼圖測試。以下圖片為分別在720P,1080I,1080P中獲得的眼圖效果。

      GDM8-2壁裝

       

      82-1.jpg

       

      球機設置為720P時的眼圖

      720P時過眼圖.jpg

      球機設置為1080I時的眼圖

      1080I時過眼圖.jpg

       

      球機設置為1080P時的眼圖

      1080P時過眼圖.jpg

      究竟什么是眼圖?讓我們接下來粗略的了解一下

      “在實際數字互連系統中,完全消除碼間串擾是十分困難的,而碼間串擾對誤碼率的影響目前尚無法找到數學上便于處理的統計規律,還不能進行準確計算。為了衡量基帶傳輸系統的性能優劣,在實驗室中,通常用示波器觀察接收信號波形的方法來分析碼間串擾和噪聲對系統性能的影響,這就是眼圖分析法。 

      在無碼間串擾和噪聲的理想情況下,波形無失真,每個碼元將重疊在一起,最終在示波器上看到的是跡線又細又清晰的“眼睛”,“眼”開啟得最大。當有碼間串擾時,波形失真,碼元不完全重合,眼圖的跡線就會不清晰,引起“眼”部分閉合。若再加上噪聲的影響,則使眼圖的線條變得模糊,“眼”開啟得小了,因此,“眼”張開的大小表示了失真的程度,反映了碼間串擾的強弱。由此可知,眼圖能直觀地表明碼間串擾和噪聲的影響,可評價一個基帶傳輸系統性能的優劣。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調整,以減小碼間串擾和改善系統的傳輸性能。    
      通常眼圖可以用下圖所示的圖形來描述,由此圖可以看出:
        

      眼圖圖片.jpg

          (1)眼圖張開的寬度決定了接收波形可以不受串擾影響而抽樣再生的時間間隔。顯然,最佳抽樣時刻應選在眼睛張開最大的時刻。
          (2)眼圖斜邊的斜率,表示系統對定時抖動(或誤差)的靈敏度,斜率越大,系統對定時抖動越敏感。
          (3)眼圖左(右)角陰影部分的水平寬度表示信號零點的變化范圍,稱為零點失真量,在許多接收設備中,定時信息是由信號零點位置來提取的,對于這種設備零點失真量很重要。 
          (4)在抽樣時刻,陰影區的垂直寬度表示最大信號失真量。
          (5)在抽樣時刻上、下兩陰影區間隔的一半是最小噪聲容限,噪聲瞬時值超過它就有可能發生錯誤判決。
          (6)橫軸對應判決門限電平

      “什么是眼圖?”      

      “眼圖就是象眼睛一樣形狀的圖形。"

      圖5眼圖定義.jpg

      圖五 眼圖定義   

      眼圖是用余輝方式累積疊加顯示采集到的串行信號的比特位的結果,疊加后的圖形形狀看起來和眼睛很像,故名眼圖。眼圖上通常顯示的是1.25UI的時間窗口。眼睛的形狀各種各樣,眼圖的形狀也各種各樣。通過眼圖的形狀特點可以快速地判斷信號的質量。

      圖六的眼圖有“雙眼皮”,可判斷出信號可能有串擾或預(去)加重

      圖5眼圖定義.jpg

      圖六 “雙眼皮”眼圖

      圖七的眼圖“眼睛里布滿血絲”,這表明信號質量太差,可能是測試方法有錯誤,也可能是PCB布線有明顯錯誤。 
         

      圖7 眼睛布滿血絲.jpg

       

      圖七“眼睛布滿血絲”的眼圖    

      圖八的眼圖非常漂亮,這可能是用采樣示波器測量的眼圖。 
       

      圖8 最漂亮的眼睛.jpg

      圖八 最漂亮的“眼睛“

      由于眼圖是用一張圖形就完整地表征了串行信號的比特位信息,所以成為了衡量信號質量的最重要工具,眼圖測量有時侯就叫“信號質量測試(Signal Quality Test,SQ Test)”。 此外,眼圖測量的結果是合格還是不合格,其判斷依據通常是相對于“模板(Mask)”而言的。模板規定了串行信號“1”電平的容限,“0”電平的容限,上升時間、下降時間的容限。所以眼圖測量有時侯又被稱為“模板測試(Mask Test)”。 模板的形狀也各種各樣,通常的NRZ信號的模板如圖五和圖八藍色部分所示。 

      在串行數據傳輸的不同節點,眼圖的模板是不一樣的,所以在選擇模板時要注意具體的子模板類型。 如果用發送端的模板來作為接收端眼圖模板,可能會一直碰模板。但象以太網信號、E1/T1的信號,不是NRZ碼形,其模板比較特別。當有比特位碰到模板時,我們就認為信號質量不好,需要調試電路。有的產品要求100%不能碰模板,有的產品是允許碰模板的次數在一定的概率以內。(有趣的是,眼圖85%通過模板的產品,功能測試往往是沒有問題的,譬如我在用的電腦網口總是測試不能通過,但我上網一直沒有問題。 這讓很多公司覺得不用買示波器做信號完整性測試以一樣可以做出好產品來,至于山寨版的,更不會去買示波器測眼圖了。)示波器中有測量參數可自動統計出碰到模板的次數。此外,根據“侵犯”模板的位置就能知道信號的哪方面有問題從而指導調試。如圖九表明信號的問題主要是下降沿太緩,圖十表明1電平和0電平有“塌陷”,可能是ISI問題導致的。 

       

      圖9圖10.jpg

       圖九  下降沿碰到模板的眼圖   圖十 “1”電平和“0”電平有“塌陷”的模板

      和眼圖相關的眼圖參數有很多,如眼高、眼寬、眼幅度、眼交叉比、“1”電平,“0”電平,消光比,Q因子,平均功率等。圖十二表示幅度相關的測量參數的定義。

      圖11.jpg

      圖十一  眼圖參數定義   
      “1”電平和”0”電平表示選取眼圖中間的20%UI部分向垂直軸投影做直方圖,直方圖的中心值分別為“1”電平和“0”電平。眼幅度表示“1”電平減去“0”電平。上下直方圖的3sigm之差表示眼高。圖十二、十三、十四,十五表示了其它一些眼圖參數的定義,一目了然,在此不再一一描述。      
            

      圖12.jpg

      圖十二  眼圖參數定義    
           

      圖13.jpg

      圖十三  眼圖參數定義   

      圖14.jpg

      圖十四  眼圖參數定義

      圖15.jpg

      圖十五 眼圖參數定義 

       

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