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數字電視設備工程師在維護信號質(zhì)量的過(guò)程中，經(jīng)常遭遇數字信號的瞬時(shí)突變。本文介紹的波形監視器的眼圖和抖動(dòng)顯示是測量數字傳輸信號質(zhì)量的一種工具。如果在系統中正確地實(shí)現了錯誤檢測和處理E，就有助于監視關(guān)鍵的信號通路，并對系統中潛在的問(wèn)題進(jìn)行報警。 從模擬體制到數字體制的過(guò)渡為幫助保持設備中視頻信號的質(zhì)量提供了許多有利條件。視頻信號轉換到數字域之后，將不再受多種可 能影響信號質(zhì)量的模擬現象的影響。通過(guò)數字化一個(gè)高質(zhì)量的視頻信號，可以消除該信號中的許多模擬缺陷。不過(guò)，為了在數字域中處理信號，需要改變一些常見(jiàn)的 工程做法。 例如，串行數字接口(SDI)通常相當可靠，但在某些點(diǎn)，傳輸信號的完整性無(wú)法保證，且數據有可能發(fā)生數字突變(digital cliff)。SDI的時(shí)鐘嵌入在數據流之中，如果接收設備不能恢復時(shí)鐘，就無(wú)法恢復視頻數據和顯示圖像。不幸的是，與模擬系統不同(其信號的惡化是逐漸發(fā)生的)，數字系統中圖像的劣化幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的。因此，數字電視設備工程師的職責是維護信號質(zhì)量，防止發(fā)生數字突變。 為了檢驗安裝質(zhì)量，可以通過(guò)一個(gè)適當的測試模式發(fā)生器來(lái)向系統施加特定的壓力測試信號。SDI校驗場(chǎng) (SDI Check Field)是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的測試信號，它包括兩個(gè)部分，如圖1所示。SDI校驗場(chǎng)的一部分通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)0000 0000 0000 0000 0001(或1111 1111 11111110)序列來(lái)測試均衡器的動(dòng)作。當擾頻器獲得所需的開(kāi)始條件時(shí)，差不多對每個(gè)場(chǎng)進(jìn)行一次這種測試，并且將一直持續下去，直到被EAV數據包終止。該序 列產(chǎn)生一個(gè)較高的直流分量，充分測試設備的模擬能力和處理信號的傳輸系統。SDI校驗場(chǎng)信號的另一部分設計用來(lái)檢查鎖相環(huán)性能，它使用了一個(gè)由20個(gè)0加 上20個(gè)1組成的特殊信號，這為時(shí)鐘提取提供了最少的過(guò)零次數。 這種測試很有幫助，它能驗證數字系統的一致性，或者測試系統是否已停止服務(wù)。但是在系統安裝完成之后，如何監視其狀態(tài)，確保信號沒(méi)有發(fā)生數字突變，或確保某個(gè)設備沒(méi)有發(fā)生故障呢？ EDH (Error Detection and Handling，錯誤檢測與處理)的基礎是為垂直輔助數據區中的每個(gè)視頻場(chǎng)插入循環(huán)冗余碼(CRC)計算。整個(gè)場(chǎng)和活動(dòng)圖像有單獨的CRC，它們和狀態(tài) 標志一道，隨其他串行數據一起通過(guò)傳輸系統進(jìn)行發(fā)送。解串器中將重新計算CRC，如果計算得到的CRC值與傳輸值不一致，就報告一個(gè)錯誤。因此，這種方法 可用于在服務(wù)過(guò)程中監視SDI信號；大部分視頻設備現在可支持在垂直輔助數據區嵌入EDH。各種波形監視器和SDI分析器可以提供EDH情況的狀態(tài)報告， 并可記錄錯誤，如圖2所示。典型錯誤檢測數據的提供形式是一段時(shí)間內的錯誤秒數，以及自發(fā)生錯誤的最后一秒以來(lái)的時(shí)間數。如果監視設備報告EDH錯誤頻繁 發(fā)生，就表示SDI信號接近發(fā)生數字突變，應該對信號路徑作進(jìn)一步檢查，以查找和解決問(wèn)題。 為了在數字系統中分離出這類(lèi)問(wèn)題，需要一臺能夠顯示SDI信號眼圖的波形監視器。為了進(jìn)行精確測量，采用一根長(cháng)度短，質(zhì)量 高的電纜是相當重要的。眼圖是由采樣數據流中重疊的部分構成的，直到數據變化量足以產(chǎn)生圖3所示的三眼顯示為止。在某些儀器上，也可能將眼圖顯示與數據字 邊界(SD為10個(gè)字，HD為20個(gè)字)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這項功能對于檢測與并串轉換有關(guān)的抖動(dòng)模式相當有用。 串行接收器在每個(gè)眼圖的中央判定信號為“高”還是為“低”，從而對串行數據進(jìn)行檢測。由于信號中的噪聲和抖動(dòng)在傳輸信道中不斷增大，它們可能使眼圖閉合，降低接收信號的可用性。 SMPTE標準規定了信號的發(fā)送幅度、抖動(dòng)、過(guò)沖和上升/下降時(shí)間要求，如表1所示。 信號的幅度很重要，原因有兩點(diǎn)。一是它與噪聲有關(guān)；二是因為接收端是以信號到達時(shí)剩余的半時(shí)鐘頻率能量為基礎來(lái)估計所需要的高頻補償(均衡)的。發(fā)送端如果幅度不正確，有可能導致接收端采用錯誤的均衡，從而令信號發(fā)生畸變。 如表1中所定義的那樣，上升時(shí)間和下降時(shí)間是在20％～80％的幅度點(diǎn)之間確定的。不正確的上升時(shí)間可能導致信號畸變，如振 蕩和過(guò)沖；如果上升時(shí)間過(guò)長(cháng)，可能會(huì )減少眼圖中可用來(lái)采樣的時(shí)間。上升沿和下降沿的過(guò)沖一定不能超過(guò)信號波形的10％。過(guò)沖有可能是不正確的上升時(shí)間所導 致的結果，但更大的可能是由于阻抗不連續或接收、發(fā)送端接中返回損耗不良而引起的。 抖動(dòng)在眼圖中表現為水平跡線(xiàn)的加粗。眼圖的展開(kāi)程度將隨著(zhù)抖動(dòng)的加劇而減小，直到接收器無(wú)法對數據進(jìn)行解碼為止。抖動(dòng)用單位 間隔(UI)來(lái)度量，1UI與時(shí)鐘周期相對應：SD為3.7ns，HD為673.4ps。抖動(dòng)對系統的影響還取決于抖動(dòng)的頻率。SMPTE為測量抖動(dòng)定義 了不同的頻率帶寬。定時(shí)抖動(dòng)是對傳輸信號內抖動(dòng)的一個(gè)總體度量，而校準抖動(dòng)則可分離降低接收器恢復數據能力的抖動(dòng)分量。 圖4所示的抖動(dòng)畫(huà)出了與視頻行和場(chǎng)速率相關(guān)的峰峰值抖動(dòng)對應于時(shí)間的曲線(xiàn)。這樣，便可以按照視頻信號定時(shí)來(lái)將抖動(dòng)進(jìn)行特征 化。許多與抖動(dòng)有關(guān)的問(wèn)題都是由于同步鎖相(genlock)參考抖動(dòng)轉移到串行系統中而引起的。這類(lèi)抖動(dòng)通常在20Hz和幾百Hz之間。同步鎖相系統采 用的相位檢測過(guò)程也可能會(huì )增加噪聲，這些噪聲將影響10Hz～1kHz范圍內的抖動(dòng)。使用適當的帶寬限制濾波器，可以在抖動(dòng)測量中包含或抑制特定的抖動(dòng)分量。 波形監視器的眼圖和抖動(dòng)顯示是測量數字傳輸信號性能時(shí)可供選擇的工具。如果在系統中正確地實(shí)現了EDH，它可幫助監視關(guān)鍵的信號通路，并對系統中潛在的問(wèn)題進(jìn)行報警。維持系統正確運行的關(guān)鍵是采用精心設計的設備，確保其電纜類(lèi)型、電纜長(cháng)度和設備端接滿(mǎn)足要求。 |
