ما هو اختبار مخطط العين لأجهزة الإرسال والاستقبال البصرية؟

ما هو مخطط العين البصري؟

غالبًا ما يستخدم مصطلح "مخطط العين" في تحليل اختبارات الاتصال البصري. يمكننا أن نقول من اسمه أن مخطط العين يشبه العين البشرية. إذن ، ما هو مخطط العين البصري؟ مخطط العين هو نتيجة تراكم وتراكب بتات الإشارة التسلسلية المجمعة في طريق راسم الذبذبات اللاحق. شكل الشكل المتراكب يشبه شكل العين البشرية. على شاشة الذبذبات ، يمكننا رؤية مخطط للعين يشبه العين. كما هو موضح في الشكل التالي:

الشكل 1: مخطط العين البصري

مخطط العين عبارة عن سلسلة من الإشارات الرقمية المتراكمة والمعروضة على مرسمة الذبذبات. يحتوي على معلومات غنية. من مخطط العين ، يمكننا ملاحظة تأثير الحديث المتبادل بين الشفرات والضوضاء ، والذي يجسد الخصائص الإجمالية للإشارات الرقمية ، ويمكننا تقدير درجة تفوق النظام ودونيته. لذلك ، يعد تحليل مخطط العين جوهر تحليل سلامة الإشارة لأنظمة التوصيل البيني عالية السرعة.

كيف يتم تشكيل مخطط العين البصري؟

لماذا تم تشكيل مخطط العين؟ يتكون من تراكب سلسلة من الإشارات الرقمية. تختلف الإشارات الرقمية بين المستوى العالي والمستوى المنخفض. خذ إشارة رقمية 3 بت على سبيل المثال. يأتي في 8 مجموعات:

000، 001، 010، 011، 100، 101، 110، 111

إذا تمت محاذاة هذه التسلسلات التي لا حصر لها مع نقطة مرجعية ، ثم تم تكديس أشكال الموجة فوق بعضها البعض ، فسيتم عرض المبدأ أدناه.

الشكل 2: رسم تخطيطي لمخطط العين

هذا هو مخطط العين المثالي مع "العين" واسعة بما فيه الكفاية. إذا لم تكن الإشارة جيدة ، فهناك ضوضاء أو أن الحديث المتبادل بين الكود كبير جدًا ، مما يجعل "عين" مخطط العين أصغر. ستصبح الخطوط غير واضحة.

ما هي المعلومات التي يمكنك الحصول عليها عن الإشارة من مخطط العين؟  

• ماذا يعني الخط السميك؟

الشكل 3: رسم تخطيطي للخط السميك

كما هو موضح أعلاه ، كلما أصبح الخط أكثر سمكًا ، زادت قوة ضوضاء الإشارة والتداخل بين الرموز. كلما كانت "العين" أكبر ، وكلما كان مخطط العين أكثر انتظامًا ، قل تداخل الإشارات بين الشفرات. في حالة وجود ضوضاء في الإشارة ، ستصبح "العين" أصغر ، وسيصبح مخطط العين الأصلي الواضح والمنتظم ضبابيًا ويظهر في شكل نطاقات.

• ماذا يعني ارتفاع العين؟

الشكل 4: رسم تخطيطي لارتفاع العين

كما ترى من الصورة أعلاه ، كلما زاد ارتفاع العين ، كانت الإشارة أفضل. الخطان الأفقيان باللون الأحمر هما VIH و VIL ، والأسهم الموجودة على اليسار واليمين تشير إلى اللحظات التي تتغير فيها الإشارة من 0 إلى 1. وكلما زاد عرض السهمين ، كلما اقترب وقت الإعداد ووقت الانتظار للإشارة الأصلية. إذا كان السهمان صغيرين ، فإن الإشارات غير مكتملة ، وتنتج انعكاسات ، وتداخلًا ، وما إلى ذلك. يعكس هذا أيضًا تحمل الإشارة للضوضاء.

قبل وبعد أخذ العينات ، يجب أن يكون للإشارة الرقمية وقت إعداد ووقت معين ، ويجب أن تكون الإشارة الرقمية مستقرة خلال هذه الفترة الزمنية لضمان أخذ العينات بشكل صحيح. لقرار مستوى الإدخال ، يجب أن تكون قيمة الجهد العالي أعلى من VIH ، ويجب أن تكون قيمة الجهد المنخفض أقل من VIL. يمكن أن نرى من الخطين الأحمرين أعلاه ما إذا كان مخطط العين يلبي المتطلبات.

• ماذا يعني عرض العين؟

الشكل 5: رسم تخطيطي لعرض العين

كما ترى في الشكل أعلاه ، يشير السهم الأحمر إلى عرض العين. عندما يتم تكديس العديد من الإشارات معًا ، يكون عرض العين انعكاسًا جيدًا لوقت استقرار الإشارة.

نظرًا لأن مخطط العين عبارة عن رسم بياني يمثل تمامًا معلومات البت للإشارة التسلسلية ، فقد أصبح الأداة الأكثر أهمية لقياس جودة الإشارة ، ويطلق على قياس مخطط العين أحيانًا اسم "اختبار جودة الإشارة (اختبار SQ). "بالإضافة إلى ذلك ، ما إذا كانت نتيجة قياس مخطط العين مؤهلة أو غير مؤهلة تكون عادة مرتبطة بـ" القناع ". يحدد القناع تفاوت الإشارة التسلسلية "1" ومستويات "0" ، والتسامح مع وقت الصعود والهبوط.

لذلك ، يُشار أحيانًا إلى قياس مخطط العين باسم "اختبار القناع". تأتي الأقنعة أيضًا في مجموعة متنوعة من الأشكال ، ويظهر القناع المعتاد لإشارات NRZ في الجزء الأسود الأوسط من الشكل 5 أعلاه. يختلف قناع مخطط العين في العقد المختلفة لنقل البيانات التسلسلية ، لذلك يجب الانتباه إلى نوع القناع الفرعي المحدد عند اختيار القناع.

إذا كنت تستخدم قناع المرسل كقناع مخطط العين لجهاز الاستقبال ، فقد يستمر في لمس القناع. لكن أقنعة بعض الإشارات مثل إشارة Ethernet وإشارة E1 / T1 خاصة ، وهي ليست رمز NRZ.

إذا تم العثور على قناع في الاختبار الفعلي ، فنحن نحلله بشكل معقول ونحاول حل هذه المشكلة. ومع ذلك ، فإن بعض المنتجات ليست متطلبة للغاية ، مما يسمح بمواجهة القناع في نطاق صغير. هذه هي التجارة -off بين سعي المصمم لتحقيق الجودة والتكيف مع احتياجات السوق.

الشكل 6

تكمن المشكلة في الشكل 6 أعلاه في أن الحافة المتساقطة بطيئة جدًا بحيث تتقاطع مع القناع ، مما يشير إلى أن سعة الحمل كبيرة جدًا ، مما يؤدي إلى إبطاء وقت السقوط.

الشكل 7

تكمن المشكلة في الشكل 7 في وجود ظاهرة رنين كبيرة تشير إلى مشاكل مقاومة غير مستمرة أو غير متطابقة.

Figure8

هذه خطوط مزدوجة على اليسار واليمين ، والتي قد تكون مشكلة مثل إشارة الساعة غير المستقرة.

الشكل 9

إنه خط مزدوج كامل في الشكل 9 ، ناتج عن تيار التعديل غير المستقر أو التحكم في الطاقة.

معلمات متقدمة

• نسبة الانقراض

صيغة نسبة الانقراض هي كما يلي:

فورمولا 1

نسبة الانقراض هي نسبة متوسط ​​قيمة المستوى 1 إلى المستوى 0. تعد نسبة الانقراض معلمة مهمة جدًا في قياس أجهزة إرسال الاتصالات الضوئية. وكلما كانت أكبر ، يمكن الحصول على إشارات "0" و "1" أوضح عند الطرف المستقبل للإشارة ، ويمكن الحصول على معدل تمييز منطقي أفضل.

• نسبة عبور العين

تمثل نسبة عبور العين العلاقة الموضعية بين نقطة التقاطع والمستوى الواحد ومستوى الصفر. كما هو موضح في الشكل أدناه:

الشكل 10: نسبة عبور العين

هذا التقاطع قريب من مستوى واحد ، والذي يمثل قدرة الإشارة على إرسال مستوى واحد أو مستوى صفري. كلما زاد مستوى الإرسال ، كلما اقترب التقاطع من مستوى واحد. وكلما زاد مستوى الإرسال عند مستوى الصفر ، اقترب التقاطع من مستوى الصفر. يظهر المبدأ في الشكل التالي:

الشكل 11: العلاقة بين نسبة عبور العين المختلفة وإشارة النبض

يوضح الشكل 11 أنه إذا كان التقاطع في الأعلى ، يكون المستوى الأول أعرض ، وإذا كان التقاطع في الأسفل ، فإن مستوى الصفر يكون أوسع. بالنسبة للإشارات العامة ، فإن مستويات الإشارة الموزعة بالتساوي 1 و 0 هي الأكثر شيوعًا. من المطلوب عمومًا أن تكون النسبة المتقاطعة لمخطط العين٪ 50 ، أي أن نفس طول نبضات الإشارة 1 و 0 تستخدم كمعيار للتحقق من المعلمات ذات الصلة. لذلك ، يمكن قياس خسارة السعة النسبية الناتجة عن انحراف سويات إشارة مختلفة 1 و 0 بشكل فعال وفقًا لتوزيع علاقة النسبة المئوية لعبور العين. إذا كانت النسبة المئوية عبور العين كبيرة جدًا ، أي إرسال عدد كبير جدًا من الإشارات 1 -bit ، فسيتم التحقق من خطأ الإشارة والقناع والقيم الحدية مقابل علاقة النسبة المئوية المتقاطعة هذه. إذا كانت نسبة عبور العين صغيرة جدًا ، أي أنه يتم إرسال عدد كبير جدًا من الإشارات ذات المستوى 0 ، فسيكون من الصعب على الإشارات المستقبلة والنهائية استخراج التردد منها ، مما يؤدي إلى عدم القدرة على المزامنة ، ثم ينتج عنها فقدان التزامن .

•  Q-عامل

صيغة عامل Q هي كما يلي:

المعادلة 2

البسط هو الفرق بين القيمة المتوسطة للمستوى 1 والمستوى 0 ، وهي سعة العين. المقام هو مجموع القيم المهمة للضوضاء عند المستوى 1 والمستوى 0 ؛ يمثل عامل Q جودة الإشارة. كلما زاد عامل Q ، كانت نسبة الإشارة إلى الضوضاء أفضل ، كانت الإشارة أفضل.

يتأثر عامل Q بشكل عام بالضوضاء ، والطاقة الضوئية ، وما إذا كانت الإشارة الكهربائية مطابقة للمقاومة من البداية إلى النهاية.