LEU信号的图像处理 (四)信号眼图的解读与计算

LEU眼图要求：
连接120Ω阻性负载时的信号眼图应满足图4-2所示的要求，信号不应进入阴影区域（考虑实际平均数据速率以及实际V2信号幅度），眼图参数见下表。

LEU需求说明中，眼图的定义与要求如上所示。首先我们要做的是将眼图进行解读。
我们将上图中黑色菱形部分称为标准眼图，而上图中的曲线部分，为对折或经过平移后的C1信号，我们暂时认为它是C1信号经过X轴对折而成的，如下图所示

下面是根据需求中的眼图重新绘制的二维坐标图，便于下文描述。

将整个已知信息进行整合，在上图中的体现为：
AE=T（C1平均周期的1/2）
EG=T1
Tj=60ns
MN=V2
针对眼图需求中给出的条件，我们进行了多次讨论，得到了几个逻辑上未出现问题的验证方法，并通过计算一一进行了实现，最终选择使用了叠加法进行验证。本文将主要阐明叠加法实现眼图验证的理论依据与实现方法，其他方法将在文章末进行讨论。
该眼图的主要难点在于标准眼图的宽未确定，Tj区间所涉及的三个点的具体坐标未知。首先，我们按照标准图像来计算标准眼图的各项参数。无论是C1的实际图像还是标准图像，上图中的A、E点，即图像与X轴的交点是很容易计算得出的。我们假设在标准图像中DE+EF=60ns，注意，这里并不是指在实际波形中画出的用于检验的标准眼图必须符合相邻两个眼图之间距离为60ns，在本段后面会对此做详细解释。DE+EF=60ns，对于整个图像来说，AE为一个半周期，那么AB+DE在每个这样的半周期中的值必然相等，而BF、FJ同样可视为半周期，这样的话就可得出AB+DE=60ns，则眼图的宽=T-AB-DE。（此处纯属推理，AE既然可以视为半周期，在图像中可以按这样的半周期划分，那么对于BF这样的区间，其长度固定，则同样可视为半周期）这样的话就确定出了眼图的宽，接下来需要计算BC、CD的长分别为多少，由Tj=DE+EF而T1=EF+FG可知，如果确定了EF的长，则FG=BC=T1-EF。我们对于叠加法，只是假设DE=EF=30ns，虽然根据图像来说，可认为DE的长为下降沿自下降的起始点到下降沿与X轴交点所用的时间，但通过实际计算的验证后发现此方法的可行性不高。由于在此之前出现了使得上升沿下降沿高度的（10%-90%）所用时间需要大于100ns的要求，即使整个下降沿或上升沿的斜率相同，那么整个下降沿或上升沿所用的时间在满足需求后也是大于等于125ns的，这样的话DE一定大于60ns，从而导致这样的思路不可行。（大家可根据文章一中提供的数据与文末提供的Matlab实现进行验证计算，虽然后期我们使用了正在使用的标准LEU的数据，但验证结果与之类似）
注：标准波形与实际图像的衡量标准不同，标准波形可以理想的认为每个C1波形完全一致，而实际波形的平均周期虽然与标准波形相同，但或多或少会有偏差，比如某个数据中有1000个C1波形，如果前500个，每个波形的周期比平均周期少1ns，如果按照每个标准眼图之间间隔为60ns，则该数据中将会出现超过50%的C1波形不符合眼图的规则，但参照需求整体，完全不必要将误差控制在1ns甚至1ns以下。
这样的话，我们就得到了标准眼图的各项参数，比较简单直接的方法为将C1实际波形与X轴的交点平移在同一位置，对平移后的叠加图像绘制眼图，验证实际波形是否会进入标准眼图中。结果如下所示：

注：此图像类似于示波器上的余辉效应
此结果受两个重要因素的影响：
1.采样率
采样率越低的数据，其波形的轮廓越不完整，使得拟合出的图像与X轴的交点误差较大，可能会使得本来符合标准眼图的波形进入眼图中。
2.C1波形提取过程的精确度
使用已投入使用的标准LEU导出的数据对该眼图计算方法进行验证，不得不承认在前面混合波形的提取与分离中，C1的计算仍不够精确。前文中叙述的计算C1实际波形的方法，使得实际C1波形并不完全处于一条水平线上，虽然计算其他参数时并不影响，但眼图将误差值限制在60ns，使得原来的计算方法精度不够。如果计算误差是由于C6波形不为正弦导致的，该方法倒是仍然可以使用。下一篇文章中将再次改进提取C1波形的方法，使用改进后的方法再次绘制眼图。