在實況演播室和戶外廣播電視環境中，采用更高的傳輸速率意味著將關注的重點轉移到高速信號的物理層測試上。當傳輸速率向3Gb/s轉換時，要求傳輸誤碼率更低、對殘余噪聲的要求更高、用電纜傳輸的距離更短，這就將審視信號的抖動和眼圖測量重新提上了議程。
就基本原理而言，串行數字接口非常類似于演播室應用的傳送系統。數字化后的基帶視頻和音頻信號組合成一種串行數字“載波”。需要注意的是，這并非是一種嚴格意義上的載波系統，因為它只是一種基帶數字信號而不是調制在載波上的信號。這種基帶數字信號的傳輸比特率由傳送數據的時鐘頻率所決定，即對于標準清晰度分量數字數據率為270Mb/s，而對于高清晰度格式則為1.485Gb/s或2.97Gb/s。
圖1 NRZ和NRZI信道編碼的時鐘頻率關系
SDI接口采用NRZI信道編碼（圖1），是為了避免一長串的高電平或低電平，再經過數據加擾后可以進一步增加數據值“1”和“0”之間的跳變次數，改善能量頻譜的分布狀況。這樣，數據傳輸的頻譜就不再含有任何DC分量，而且能量密度也集中在時鐘頻率以下的頻譜內。不過，要求接收端必須能夠從傳輸數據中提取時鐘信號，并且要特別注意發送端輸出的信號質量。評價SDI 3G輸出信號性能的主要方法仍然是眼圖測量和測量視頻信號中的抖動分量。
我們可以使用高頻示波器，也可以使用帶有標準清晰度格式或高清晰度格式EYE選件的泰克公司WFM7120/WFM6120、WVR7120視頻波形監測儀來觀察傳輸層中的數字信號。在眼圖模式下，這些波形監測儀的工作狀態就如同具有視頻速率掃描顯示的模擬取樣示波器一樣，只要儀器的等效帶寬足夠寬，連接端口處的反射損耗足夠大，并對測量光標作適當的校準，就能夠準確地測量送入儀器的數據信號。
傳輸層中傳送的數據是一連串的、迅速交替變化的“1”值和“0”值，適當地調整監測儀的水平掃描速度，就可以在屏面上觀察到類似于圖2右所示的眼圖信號波形。眼圖測試是一種非常有效的物理層測試手段。如果監測儀與被測設備是用短電纜連接的，應將監測儀置于非均衡模式。如果監測儀與被測設備之間是用長電纜連接，此時被測數據信號波形可能會淹沒在噪聲中，則應使用均衡模式。均衡模式對于評估電纜的傳輸余量是很有用的，盡管此時它不能準確地提供被測設備輸出端的信號電平指示。利用監測儀的PHY選件，我們還可以得到物理傳輸層的更多信息，例如被測信號的抖動顯示和眼圖的幅度自動測量結果。此外，該選件還能夠直接提供上述參數的測量讀數。
工程師們通常使用眼圖來分析串行數字信號，從中可以發現信號傳輸中的各種問題。測量儀器將串行數字信號中一連串的數據信號波形重疊在一起就形成了類似于人眼的圖形。數據波形跳變處的上升和下落時間使眼圖中出現了類似于“X”狀的軌跡。兩跳變點之間的眼開闊區就給出了眼圖顯示。眼圖兩側的上升和下落邊沿的接合部分就成為兩相鄰眼圖的交叉點。
圖2 眼圖胡形成和眼圖參數的測量規范
眼圖中相鄰兩交叉點之間的時間寬度等于單元間隔。在理想情況下，接收端在進行解碼處理時是在兩相鄰交叉點之間的中心處對信號取樣，而判決門限對應于（水平）眼開區的最開闊部分。為形成眼圖，測試儀器應使用參考時鐘信號使脈沖沿對準。在典型情況下，參考時鐘是從被測數字信號中提取的，但也可以是一個獨立的的參考信號。參考時鐘可以是外接基準信號，例如示波器的觸發輸入參考信號，或者是從測量儀器中提取的參考信號。如果被測輸入信號的脈沖跳變沿與參考時鐘的脈沖沿是對齊的，那么在眼圖中這兩個信號在頂部是相互疊合的。假如這個參考時鐘的脈沖沿處于不同的位置，就會造成輸入信號的脈沖沿偏離其正常位置。如果測量儀器使用恢復時鐘來建立眼圖，那么該參考時鐘將跟蹤這個時鐘恢復處理的環路帶寬以下的抖動分量。
這樣，眼圖將只顯示出這個帶寬閾值以上的抖動頻率分量。這個帶寬稱為眼圖時鐘恢復帶寬。對于只含有少量抖動的輸入信號，對齊的脈沖沿幾乎在同一位置出現。脈沖沿位置的少量變化只會在正常邊沿位置附近有少許“模糊”，而在兩個相鄰交叉點之間的大部分空間內不會出現脈沖的跳變。在這種情況下，眼圖稱為是“開闊”的(可以與圖3相比較)。
隨著抖動幅度的增加，更多的脈沖跳變沿會向兩交叉點之間的眼開闊區移動，這樣會使眼圖趨于閉合。工程師通過對眼圖的觀察，可以很快地、定性地了解信號中抖動的大小以及是否存在潛在的解碼問題。一般來說，如果某一信號中的眼圖很開闊，要比那些眼圖開闊區較小甚至趨于閉合的信號出現解碼錯誤的概率要小些。然而，在進行定性評價時，工程師必須考慮的一個關鍵因素是眼圖時鐘恢復帶寬與接收機的時鐘恢復處理帶寬之間的差值。如果接收機中的時鐘恢復帶寬等于眼圖時鐘恢復帶寬，那么眼圖開闊區的大小與出現解碼錯誤的可能性有著較好的相關性。如果輸入信號有著較大的眼開闊區，那么接收機在解碼處理時很可能在下一比特到來之前對信號取樣。
如果接收機中的時鐘恢復帶寬小于眼圖時鐘恢復帶寬，那么該信號中可能含有眼圖時鐘恢復帶寬以下的抖動頻率分量，這將給接收機的解碼處理帶來影響，但這種抖動在眼圖中不會出現。在這種情況下，即便是眼圖的開闊區較大，仍有可能產生解碼錯誤。
對于3G SDI（SMPTE 424M）信號，它所形成的眼圖如圖2左所示，在正常情況下它的一些關鍵物理層參數規定如下：
·峰至峰幅度為800mV +/-10%
·直流偏置0.0V +/-0.5V
·20%至80%之間的上升/下落時間不大于135ps，而且它們的差異不大于50ps
·上升/下落過沖不大于幅度的10%
·定時抖動≤1UI（10Hz以上）
·校準抖動≤0.2UI（100kHz以上）
·單元間隔應與時鐘周期一致（336ps）
另一方面，如果接收機中的時鐘恢復帶寬大于眼圖時鐘恢復帶寬，那么眼圖中可能會顯示出抖動但卻不會影響解碼過程。在這種情況下，眼圖即便是只有很小的眼開闊區甚至完全閉合，接收機也可以對信號無錯解碼。用眼圖定性地評價信號的抖動還可能受到其它因素的影響。如果接收機中引入了顯著的內部抖動或者不能始終在單元間隔的中心附近取樣，那么在相同的眼開度的情況下，這時就可能出現較多的解碼錯誤。[Page]
因此，當工程師用眼圖來評價信號中是否具有潛在的數據錯誤時，必須全面考慮接收機時鐘恢復處理以及均衡和解碼處理等各種因素的綜合效果。換句話說，他們必須考慮接收機的抖動輸入容差。對于只具有較低抖動輸入容差的接收機而言，即便有較寬的眼開闊區，也可能會出現信號解碼錯誤；而對于有著較高的抖動輸入容差的接收機，即便是在眼圖閉合的情況下，信號也可能會正確地被解碼。
在進行眼圖測量時，如果上升時間和下落時間之間有較大的差異，這可能表示被測信號中存在著較多的碼間干擾（ISI）。簡單地說，碼間干擾的概念是基于這樣一個事實：即經過濾波的脈沖會對跟隨其后的碼元波形帶來“振鈴”響應。這樣，ISI可能會使信號傳輸過程中的誤碼率劇增。因此，眼圖應當提供所有相關參數的自動測量結果，如圖3所示。
無論如何，特別是上升時間和下落時間的測量均是一個重要的測量項目。為了確定20%和80%處的幅度閾值，測試接收機必須先測出被測信號的全幅度。如圖3所示，可以看出，由于被測設備終接不良導致低電平處和高電平處的垂直伸展度有明顯的差異。利用圖中右側的直方圖(紅線)測量方法，使儀器能夠進行可靠而又可多次重復的電平測量（790mV = 100%），而后再進行上升時間和下落時間測量以及信號的上溢和下溢（振鈴）測量，這樣就可以得到相關參數的測量結果。
對于分析SDI發送設備的工作狀態而言，眼圖的定性觀測是非常有用的第一步。但是只有對所有相關的SMPTE指定參數進行全面的測試和測量才能有助于構建可靠的傳輸基礎設施和良好的信號連接。借助于儀器對信號幅度、上升時間和下落時間、上溢和下溢以及峰至峰抖動的自動測量，能夠幫助工程師迅速地定性評估傳輸鏈路的工作狀況。B&P