نمط العين

تتمثل الخطوة الأولى في حساب نمط العين عادةً في الحصول على شكل الموجة المراد تحليلها في صورة كمية. يمكن تحقيق ذلك بقياس نظام كهربائي فعلي باستخدام راسم إشارة ذي نطاق ترددي كافٍ، أو بإنشاء بيانات اصطناعية باستخدام برنامج محاكاة الدوائر لتقييم سلامة الإشارة لتصميم مقترح. كما يمكن استخدام مزيج من الطريقتين: محاكاة تأثيرات دائرة أو خط نقل عشوائي على الإشارة المقاسة، ربما لتحديد ما إذا كانت الإشارة ستظل مفهومة بعد مرورها عبر كابل طويل. يمكن أيضًا تطبيق الاستيفاء في هذه المرحلة لزيادة عدد العينات لكل وحدة فاصل زمني (UI) وإنتاج رسم بياني سلس وخالٍ من الفجوات، ما يجعله أكثر جاذبية بصريًا وأسهل فهمًا.

بعد ذلك، يجب تحديد موضع كل عينة ضمن واجهة المستخدم. توجد عدة طرق للقيام بذلك، اعتمادًا على خصائص الإشارة وقدرات جهاز راسم الإشارة والبرنامج المستخدم. تُعد هذه الخطوة بالغة الأهمية لتصوير الارتعاش بدقة في العين.

تُجمع العينات بعد ذلك في رسم بياني ثنائي الأبعاد ، حيث يمثل المحور السيني الزمن داخل واجهة المستخدم، بينما يمثل المحور الصادي الجهد. ثم يُجرى توحيد هذا الرسم البياني بقسمة قيمة كل خانة فيه على قيمة الخانة الأكبر. ويمكن تطبيق تحويلات لونية ، أو مقياس لوغاريتمي، أو غيرها من التحويلات الرياضية لإبراز أجزاء مختلفة من التوزيع، ويُضاف تدرج لوني إلى العين النهائية للعرض.

قد يتطلب تمثيل الإشارة بدقة كميات هائلة من البيانات؛ إذ تُستخدم عشرات إلى مئات الملايين من وحدات واجهة المستخدم (UIs) بشكل متكرر لنمط عين واحد. في المثال أدناه، تُظهر العين التي تستخدم اثني عشر ألف وحدة واجهة مستخدم الشكل الأساسي للعين فقط، بينما تُظهر العين التي تستخدم ثمانية ملايين وحدة واجهة مستخدم تفاصيل أدق بكثير على الحواف الصاعدة والهابطة.

• 
  نمط العين لاثني عشر ألف واجهة مستخدم لإشارة بسرعة 1.25 جيجابت/ثانية
• 
  نمط العين لثمانية ملايين وحدة زمنية (UI) لإشارة بسرعة 1.25 جيجابت/ثانية

يجب أن يتكون نمط العين لإشارة NRZ من مستويين متميزين بوضوح مع انتقالات سلسة بينهما.

يجب أن يتكون نمط العين لإشارة MLT-3 من ثلاثة مستويات متميزة بوضوح (عادةً -1، 0، +1 من الأسفل إلى الأعلى). يجب أن يكون المستوى 0 عند جهد صفر فولت، وأن يكون الشكل العام متناظرًا حول المحور الأفقي. يجب أن يكون للحالتين +1 و-1 نفس السعة. يجب أن تكون هناك انتقالات سلسة من الحالة 0 إلى الحالتين +1 و-1؛ ومع ذلك، يجب ألا تكون هناك انتقالات مباشرة من الحالة -1 إلى الحالة +1 (مما قد يشير إلى أن الإشارة هي PAM-3 وليست MLT-3).

يجب أن يتكون نمط العين لإشارة PAM من N مستوى متميز بوضوح (بحسب ترتيب PAM، على سبيل المثال، يجب أن يحتوي PAM-4 على أربعة مستويات وPAM-3 على ثلاثة). يجب أن يكون الشكل العام متناظرًا حول المحور الأفقي، وأن تكون المسافة بين جميع المستويات منتظمة.

يؤدي التركيز المطبق على الإشارة إلى إنتاج مستوى إضافي لكل قيمة من قيم الإشارة، وهو أعلى (للتأكيد المسبق) أو أقل (لإزالة التأكيد) من القيمة الاسمية.

قد يُشتبه في نمط العين لإشارة ذات تأكيد على أنها إشارة PAM للوهلة الأولى؛ إلا أن التدقيق يكشف عن بعض الاختلافات الرئيسية. وأبرزها أن الإشارة المؤكدة لها مجموعة محدودة من الانتقالات المسموح بها:

• تحويل الحالة القوية إلى الحالة الضعيفة المقابلة (نمط بت 1-1 أو 0-0)
• الانتقال من الحالة القوية إلى الحالة القوية المعاكسة (الانتقال الثاني لنمط بت 1-0-1 أو 0-1-0)
• الانتقال من الحالة الضعيفة إلى الحالة القوية المعاكسة (الانتقال الثاني لنمط بت 1-1-0 أو 0-0-1)

لن تنتقل الإشارة المُعززة أبدًا من حالة ضعيفة إلى الحالة القوية المقابلة، أو من حالة ضعيفة إلى حالة ضعيفة أخرى، أو تبقى في نفس الحالة القوية لأكثر من وحدة واجهة مستخدم واحدة. كما أن مستويات إشارة PAM عادةً ما تكون متساوية التباعد، بينما تكون مستويات الإشارة المُعززة عادةً أقرب إلى مستوى الإشارة الاسمي.

يزداد الفقد في مسارات لوحات الدوائر المطبوعة والكابلات مع التردد بسبب الفقد العازل ، مما يجعل القناة تعمل كمرشح تمرير منخفض . ويؤدي ذلك إلى زيادة زمن صعود/هبوط الإشارة. إذا كان معدل نقل البيانات مرتفعًا بدرجة كافية أو كانت القناة ذات فقد كبير، فقد لا تصل الإشارة إلى قيمتها الكاملة أثناء انتقال سريع من 0 إلى 1 إلى 0 أو من 1 إلى 0 إلى 1، ولا تستقر إلا بعد سلسلة من البتات المتطابقة. ينتج عن ذلك إغلاق رأسي للعين.

تُظهر الصورة أدناه  إشارة NRZ بسرعة 1.25 جيجابت/ثانية بعد مرورها عبر قناة ذات فقد عالٍ - كابل محوري RG-188 بطول 3.7 متر تقريبًا . يزداد الفقد في هذه القناة بشكل خطي تقريبًا من 0.1 ديسيبل عند التيار المستمر إلى 9 ديسيبل عند تردد 6 جيجاهرتز.  

يُظهر الخطان العلوي والسفلي للعين الجهد النهائي الذي تصل إليه الإشارة بعد عدة بتات متتالية بنفس القيمة. ولأن القناة تعاني من أدنى حد من الفقد عند التيار المستمر، فإن سعة الإشارة القصوى لا تتأثر بشكل كبير. عند النظر إلى الحافة الصاعدة للإشارة (نمط 0-1)، نلاحظ أن الإشارة تبدأ بالاستقرار عند حوالي -300 بيكو ثانية ، لكنها تستمر في الارتفاع ببطء خلال مدة واجهة المستخدم. عند حوالي +300 بيكو ثانية، إما أن تبدأ الإشارة بالانخفاض مجددًا (نمط 0-1-0) أو تستمر في الارتفاع ببطء (نمط 0-1-1).

مع ازدياد الخسائر عالية التردد، يتدهور الشكل العام للعين تدريجياً إلى شكل جيبي (بمجرد التخلص من التوافقيات عالية التردد للبيانات، كل ما يتبقى هو التردد الأساسي) وينخفض ​​في السعة.

قد تتسبب العيوب في خطوط النقل، مثل عدم تطابق المعاوقة، في ظهور انعكاسات مرئية كعيوب في حواف الإشارة. غالباً ما تجعل الانعكاسات ذات التأخير الزمني الأكبر من وحدة UI واحدة الإشارة غير قابلة للقراءة تماماً بسبب تداخل الرموز (ISI) ؛ ومع ذلك، يمكن رؤية الانعكاسات ذات التأخير الزمني الأقصر بسهولة في شكل العين.

في الصورة أدناه، يوجد في الخط وصلة قصيرة مفتوحة الدائرة بطول بوصة واحدة تقريبًا (25 مم) ، مما يُسبب تأثيرًا أوليًا لانخفاض المعاوقة (انخفاض السعة) يتبعه انعكاس موجب من نهاية الوصلة بتأخير يبلغ حوالي 320 بيكو ثانية أو 0.4 وحدة زمنية. يمكن ملاحظة ذلك بوضوح على شكل "قفزة" في الحافة الصاعدة، حيث ترتفع الإشارة إلى جزء من قيمتها الكاملة، ثم تستقر لمدة تأخير ذهاب وإياب الوصلة القصيرة، ثم ترتفع إلى قيمتها الكاملة عند وصول الانعكاس. 

في الصورة أدناه، تمت إضافة ثلاثة بوصات إضافية من الكابل إلى نهاية نفس الجزء القصير. يوجد نفس "الارتفاع" ولكنه الآن أطول بأربعة أضعاف، مما ينتج عنه انعكاسات عند حوالي 1280 بيكو ثانية أو 1.6 وحدة فاصل زمني. ينتج عن ذلك تداخل شديد بين الرموز (حيث يصل انعكاس كل وحدة فاصل زمني خلال الوحدة الزمنية التالية)، مما يؤدي إلى إغلاق العين تمامًا.