在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號經(jīng)過非理想的傳輸系統(tǒng)必定要產(chǎn)生畸變，信號通過信道后，也會引入噪聲和干擾，也就是說，總是在不同程度上存在碼間干擾的。在碼間干擾和噪聲同時(shí)存在情況下，系統(tǒng)性能很難進(jìn)行定量的分析，常常甚至得不到近似結(jié)果。為了便于實(shí)際評價(jià)系統(tǒng)的性能，常用所謂“眼圖”。

眼圖可以直觀地估價(jià)系統(tǒng)的碼間干擾和噪聲的影響，是一種常用的測試手段。

所謂“眼圖”，就是由解調(diào)后經(jīng)過低通濾波器輸出的基帶信號，以碼元定時(shí)作為同步信號在示波器屏幕上顯示的波形。干擾和失真所產(chǎn)生的傳輸畸變，可以在眼圖上清楚地顯示出來。因?yàn)閷τ诙M(jìn)制信號波形，它很象一只人的眼睛。

在圖1中畫出兩個(gè)無噪聲的波形和相應(yīng)的“眼圖”，一個(gè)無失真，另一個(gè)有失真(碼間串?dāng)_)。

圖1中可以看出，眼圖是由虛線分段的接收碼元波形疊加組成的。眼圖中央的垂直線表示取樣時(shí)刻。當(dāng)波形沒有失真時(shí)，眼圖是一只“完全張開”的眼睛。在取樣時(shí)刻，所有可能的取樣值僅有兩個(gè)：+1或-1。當(dāng)波形有失真時(shí)，在取樣時(shí)刻信號取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分閉合。這樣，保證正確判決所容許的噪聲電平就減小了。換言之，在隨機(jī)噪聲的功率給定時(shí)，將使誤碼率增加。“眼睛”張開的大小就指明失真的嚴(yán)重程度。

為便于說明眼圖和系統(tǒng)性能的關(guān)系，我們將它簡化成圖2的形狀。

由此圖可以看出：(1)最佳取樣時(shí)刻應(yīng)選擇在眼睛張開最大的時(shí)刻；(2)眼睛閉合的速率，即眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對定時(shí)誤差靈敏的程度，斜邊愈陡，對定位誤差愈敏感；(3)在取樣時(shí)刻上，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號失真量；(4)在取樣時(shí)刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔垂直距離之半是最小噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過它就有可能發(fā)生錯(cuò)誤判決；(5)陰影區(qū)與橫軸相交的區(qū)間表示零點(diǎn)位置變動范圍，它對于從信號平均零點(diǎn)位置提取定時(shí)信息的解調(diào)器有重要影響。

衡量眼圖質(zhì)量的幾個(gè)重要參數(shù)有：

1.眼圖開啟度(U-2ΔU)/U

指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度“張開”的程度。無畸變眼圖的開啟度應(yīng)為100%。

其中U=U₊+U_-

2.“眼皮”厚度2ΔU/U

指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度的閉合部分與最大幅度之比，無畸變眼圖的“眼皮”厚度應(yīng)等于0。

3.交叉點(diǎn)發(fā)散度ΔT/T

指眼圖過零點(diǎn)交叉線的發(fā)散程度，無畸變眼圖的交叉點(diǎn)發(fā)散度應(yīng)為0。

4.正負(fù)極性不對稱度

指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖正、負(fù)幅度的不對稱程度。無畸變眼圖的極性不對稱度應(yīng)為0。

最后，還需要指出的是：由于噪聲瞬時(shí)電平的影響無法在眼圖中得到完整的反映，因此，即使在示波器上顯示的眼圖是張開的，也不能完全保證判決全部準(zhǔn)確。不過，原則上總是眼睛張開得越大，實(shí)際判決越準(zhǔn)確。所以，還是可以通過眼圖的張開度來衡量和比較基帶信號的質(zhì)量，并以此為依據(jù)來調(diào)整信號在信道中的傳輸特性，使信號在通信系統(tǒng)信道中傳輸盡最大可能接近于最佳工作狀態(tài)。

圖1 無失真及有失真時(shí)的波形及眼圖

(a) 無碼間串?dāng)_時(shí)波形；無碼間串?dāng)_眼圖

(b) 有碼間串?dāng)_時(shí)波形；有碼間串?dāng)_眼圖

圖2 眼圖的重要性質(zhì)

眼圖是指利用實(shí)驗(yàn)的方法估計(jì)和改善（通過調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能時(shí)在示波器上觀察到的一種圖形。觀察眼圖的方法是：用一個(gè)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(shí)示波器屏幕上看到的圖形像人的眼睛，故稱 為 “眼圖”。從“眼圖”上可 以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響，從而估計(jì)系統(tǒng)優(yōu)劣程度。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸性能。
　　眼圖 的 “眼睛” 張開的大小反映著碼間串?dāng)_的強(qiáng)弱。 “眼睛”張的 越大，且眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越小；反之表示碼間串?dāng)_越大。
　　當(dāng)存在噪聲時(shí)，噪聲將疊加在信號上，觀察到的眼圖的線跡會變得模糊不清。若同時(shí)存在碼間串?dāng)_ ， “眼睛”將 張開得更小。與無碼間串?dāng)_時(shí)的眼圖相比，原來清晰端正的細(xì)線跡，變成了比較模糊的帶狀線，而且不很端正。噪聲越大，線跡越寬，越模糊；碼間串?dāng)_越大，眼圖越不端正。
　　眼圖對于展示數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)的性能提供了很多有用的信息：可以從中看出碼間串?dāng)_的大小和噪聲的強(qiáng)弱，有助于直觀地了解碼間串?dāng)_和噪聲的影響，評價(jià)一個(gè)基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣；可以指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_。
　　（ 1 ）最佳抽樣時(shí)刻應(yīng) 在 “眼睛” 張開最大的時(shí)刻。
　　（ 2 ）對定時(shí)誤差的靈敏度可由眼圖斜邊的斜率決定。斜率越大，對定時(shí)誤差就越靈敏。
　?。?3 ）在抽樣時(shí)刻上，眼圖上下兩分支陰影區(qū)的垂直高度，表示最大信號畸變。
　　（ 4 ）眼圖中央的橫軸位置應(yīng)對應(yīng)判決門限電平。
　?。?5 ）在抽樣時(shí)刻上，上下兩分支離門限最近的一根線跡至門限的距離表示各相應(yīng)電平的噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過它就可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。
　?。?6 ）對于利用信號過零點(diǎn)取平均來得到定時(shí)信息的接收系統(tǒng)，眼圖傾斜分支與橫軸相交的區(qū)域的大小，表示零點(diǎn)位置的變動范圍，這個(gè)變動范圍的大小對提取定時(shí)信息有重要的影響。