在实况演播室和户外广播电视环境中，采用更高的传输速率意味着将关注的重点转移到高速信号的物理层测试上。当传输速率向3Gb/s转换时，要求传输误码率更低、对残余噪声的要求更高、用电缆传输的距离更短，这就将审视信号的抖动和眼图测量重新提上了议程。
就基本原理而言，串行数字接口非常类似于演播室应用的传送系统。数字化后的基带视频和音频信号组合成一种串行数字“载波”。需要注意的是，这并非是一种严格意义上的载波系统，因为它只是一种基带数字信号而不是调制在载波上的信号。这种基带数字信号的传输比特率由传送数据的时钟频率所决定，即对于标准清晰度分量数字数据率为270Mb/s，而对于高清晰度格式则为1.485Gb/s或2.97Gb/s。
图1 NRZ和NRZI信道编码的时钟频率关系
SDI接口采用NRZI信道编码（图1），是为了避免一长串的高电平或低电平，再经过数据加扰后可以进一步增加数据值“1”和“0”之间的跳变次数，改善能量频谱的分布状况。这样，数据传输的频谱就不再含有任何DC分量，而且能量密度也集中在时钟频率以下的频谱内。不过，要求接收端必须能够从传输数据中提取时钟信号，并且要特别注意发送端输出的信号质量。评价SDI 3G输出信号性能的主要方法仍然是眼图测量和测量视频信号中的抖动分量。
我们可以使用高频示波器，也可以使用带有标准清晰度格式或高清晰度格式EYE选件的泰克公司WFM7120/WFM6120、WVR7120视频波形监测仪来观察传输层中的数字信号。在眼图模式下，这些波形监测仪的工作状态就如同具有视频速率扫描显示的模拟取样示波器一样，只要仪器的等效带宽足够宽，连接端口处的反射损耗足够大，并对测量光标作适当的校准，就能够准确地测量送入仪器的数据信号。
传输层中传送的数据是一连串的、迅速交替变化的“1”值和“0”值，适当地调整监测仪的水平扫描速度，就可以在屏面上观察到类似于图2右所示的眼图信号波形。眼图测试是一种非常有效的物理层测试手段。如果监测仪与被测设备是用短电缆连接的，应将监测仪置于非均衡模式。如果监测仪与被测设备之间是用长电缆连接，此时被测数据信号波形可能会淹没在噪声中，则应使用均衡模式。均衡模式对于评估电缆的传输余量是很有用的，尽管此时它不能准确地提供被测设备输出端的信号电平指示。利用监测仪的PHY选件，我们还可以得到物理传输层的更多信息，例如被测信号的抖动显示和眼图的幅度自动测量结果。此外，该选件还能够直接提供上述参数的测量读数。
工程师们通常使用眼图来分析串行数字信号，从中可以发现信号传输中的各种问题。测量仪器将串行数字信号中一连串的数据信号波形重叠在一起就形成了类似于人眼的图形。数据波形跳变处的上升和下落时间使眼图中出现了类似于“X”状的轨迹。两跳变点之间的眼开阔区就给出了眼图显示。眼图两侧的上升和下落边沿的接合部分就成为两相邻眼图的交叉点。
图2 眼图胡形成和眼图参数的测量规范
眼图中相邻两交叉点之间的时间宽度等于单元间隔。在理想情况下，接收端在进行解码处理时是在两相邻交叉点之间的中心处对信号取样，而判决门限对应于（水平）眼开区的最开阔部分。为形成眼图，测试仪器应使用参考时钟信号使脉冲沿对准。在典型情况下，参考时钟是从被测数字信号中提取的，但也可以是一个独立的的参考信号。参考时钟可以是外接基准信号，例如示波器的触发输入参考信号，或者是从测量仪器中提取的参考信号。如果被测输入信号的脉冲跳变沿与参考时钟的脉冲沿是对齐的，那么在眼图中这两个信号在顶部是相互叠合的。假如这个参考时钟的脉冲沿处于不同的位置，就会造成输入信号的脉冲沿偏离其正常位置。如果测量仪器使用恢复时钟来建立眼图，那么该参考时钟将跟踪这个时钟恢复处理的环路带宽以下的抖动分量。
这样，眼图将只显示出这个带宽阈值以上的抖动频率分量。这个带宽称为眼图时钟恢复带宽。对于只含有少量抖动的输入信号，对齐的脉冲沿几乎在同一位置出现。脉冲沿位置的少量变化只会在正常边沿位置附近有少许“模糊”，而在两个相邻交叉点之间的大部分空间内不会出现脉冲的跳变。在这种情况下，眼图称为是“开阔”的(可以与图3相比较)。
随着抖动幅度的增加，更多的脉冲跳变沿会向两交叉点之间的眼开阔区移动，这样会使眼图趋于闭合。工程师通过对眼图的观察，可以很快地、定性地了解信号中抖动的大小以及是否存在潜在的解码问题。一般来说，如果某一信号中的眼图很开阔，要比那些眼图开阔区较小甚至趋于闭合的信号出现解码错误的概率要小些。然而，在进行定性评价时，工程师必须考虑的一个关键因素是眼图时钟恢复带宽与接收机的时钟恢复处理带宽之间的差值。如果接收机中的时钟恢复带宽等于眼图时钟恢复带宽，那么眼图开阔区的大小与出现解码错误的可能性有着较好的相关性。如果输入信号有着较大的眼开阔区，那么接收机在解码处理时很可能在下一比特到来之前对信号取样。
如果接收机中的时钟恢复带宽小于眼图时钟恢复带宽，那么该信号中可能含有眼图时钟恢复带宽以下的抖动频率分量，这将给接收机的解码处理带来影响，但这种抖动在眼图中不会出现。在这种情况下，即便是眼图的开阔区较大，仍有可能产生解码错误。
对于3G SDI（SMPTE 424M）信号，它所形成的眼图如图2左所示，在正常情况下它的一些关键物理层参数规定如下：
·峰至峰幅度为800mV +/-10%
·直流偏置0.0V +/-0.5V
·20%至80%之间的上升/下落时间不大于135ps，而且它们的差异不大于50ps
·上升/下落过冲不大于幅度的10%
·定时抖动≤1UI（10Hz以上）
·校准抖动≤0.2UI（100kHz以上）
·单元间隔应与时钟周期一致（336ps）
另一方面，如果接收机中的时钟恢复带宽大于眼图时钟恢复带宽，那么眼图中可能会显示出抖动但却不会影响解码过程。在这种情况下，眼图即便是只有很小的眼开阔区甚至完全闭合，接收机也可以对信号无错解码。用眼图定性地评价信号的抖动还可能受到其它因素的影响。如果接收机中引入了显著的内部抖动或者不能始终在单元间隔的中心附近取样，那么在相同的眼开度的情况下，这时就可能出现较多的解码错误。[Page]
因此，当工程师用眼图来评价信号中是否具有潜在的数据错误时，必须全面考虑接收机时钟恢复处理以及均衡和解码处理等各种因素的综合效果。换句话说，他们必须考虑接收机的抖动输入容差。对于只具有较低抖动输入容差的接收机而言，即便有较宽的眼开阔区，也可能会出现信号解码错误；而对于有着较高的抖动输入容差的接收机，即便是在眼图闭合的情况下，信号也可能会正确地被解码。
在进行眼图测量时，如果上升时间和下落时间之间有较大的差异，这可能表示被测信号中存在着较多的码间干扰（ISI）。简单地说，码间干扰的概念是基于这样一个事实：即经过滤波的脉冲会对跟随其后的码元波形带来“振铃”响应。这样，ISI可能会使信号传输过程中的误码率剧增。因此，眼图应当提供所有相关参数的自动测量结果，如图3所示。
无论如何，特别是上升时间和下落时间的测量均是一个重要的测量项目。为了确定20%和80%处的幅度阈值，测试接收机必须先测出被测信号的全幅度。如图3所示，可以看出，由于被测设备终接不良导致低电平处和高电平处的垂直伸展度有明显的差异。利用图中右侧的直方图(红线)测量方法，使仪器能够进行可靠而又可多次重复的电平测量（790mV = 100%），而后再进行上升时间和下落时间测量以及信号的上溢和下溢（振铃）测量，这样就可以得到相关参数的测量结果。
对于分析SDI发送设备的工作状态而言，眼图的定性观测是非常有用的第一步。但是只有对所有相关的SMPTE指定参数进行全面的测试和测量才能有助于构建可靠的传输基础设施和良好的信号连接。借助于仪器对信号幅度、上升时间和下落时间、上溢和下溢以及峰至峰抖动的自动测量，能够帮助工程师迅速地定性评估传输链路的工作状况。B&P