眼图观察测量实验

一、實驗目的及要求: 1)實驗目的: 學會觀察眼圖及其分析方法2)實驗要求: 1 分析電路的工作原理，敘述其工作過程；2 敘述眼圖的產生原理以及它的作用；3 繪出實驗觀察到的眼圖形狀。二、實驗原理：我們知道衡量整個通信系統的傳輸品質，最直觀的方法就是用眼圖來觀察傳輸畸變和雜訊干擾。我們知道，在實際的通信系統中，數位信號經過非理想的傳輸系統必定要產生畸變，信號通過通道後，也會引入雜訊和干擾，也就是說，總是在不同程度上存在碼間串擾。在碼間串擾和雜訊同時存在情況下，系統性能很難進行定量的分析，常常甚至得不到近似結果。為了便於評價實際系統的性能，常用觀察眼圖進行分析。眼圖可以直觀地估價系統的碼間干擾和雜訊的影響，是一種常用的測試手段。什麼是眼圖?所謂“眼圖”，就是由解調後經過低通濾波器輸出的基帶信號，以碼元定時作為同步信號在示波器螢幕上顯示的波形。干擾和失真所產生的傳輸畸變，可以在眼圖上清楚地顯示出來。因為對於二進位信號波形，它很像人的眼睛的過程眼圖。在圖15-1中畫出兩個無雜訊的波形和相應的“眼圖”，一個無失真，另一個有失真（碼間串擾）。(無失真及有失真時的波形及眼圖):(a) 無碼間串擾時波形; 無碼間串擾眼圖(b) 有碼間串擾時波形; 有碼間串擾眼圖圖15-1中可以看出，眼圖是由虛線分段的接收碼元波形疊加組成的。眼圖中央的垂直線表示取樣時刻。當波形沒有失真時，眼圖是一隻“完全張開”的眼睛。在取樣時刻，所有可能的取樣值僅有兩個：+1或-1。當波形有失真時，在取樣時刻信號取值分佈在小於+1或大於-1附近，“眼睛”部分閉合。這樣，保證正確判決所容許的雜訊電平就減小了。換言之，在隨機雜訊的功率給定時，將使誤碼率增加。“眼睛”張開的大小就表明失真的嚴重程度。為便於說明眼圖和系統性能的關係，我們將它簡化成圖15-2的形狀。(眼圖的重要性質,其中U=U+U)由此圖可以看出：(1)最佳取樣時刻應選擇在眼睛張開最大的時刻；(2)眼睛閉合的速率，即眼圖斜邊的斜率，表示系統對定時誤差靈敏的程度，斜邊愈陡，對定位誤差愈敏感；(3)在取樣時刻上，陰影區的垂直寬度表示最大信號失真量；(4)在取樣時刻上，上下兩陰影區的間隔垂直距離之半是最小雜訊容限，雜訊瞬時值超過它就有可能發生錯誤判決；(5)陰影區與橫軸相交的區間表示零點位置變動範圍，它對於從信號平均零點位置提取定時資訊的解調器有重要影響。實驗室理想狀態下的眼圖如圖15-3所示。衡量眼圖品質的幾個重要參數有：1、眼圖開啟度(U-2U)/U指在最佳抽樣點處眼圖幅度“張開”的程度。無畸變眼圖的開啟度應為100%。2、“眼皮”厚度2U/U指在最佳抽樣點處眼圖幅度的閉合部分與最大幅度之比，無畸變眼圖的“眼皮”厚度應等於0。3、交叉點發散度T/T指眼圖過零點交叉線的發散程度，無畸變眼圖的交叉點發散度應為0。4、正負極性不對稱度 指在最佳抽樣點處眼圖正、負幅度的不對稱程度。無畸變眼圖的極性不對稱度應為0。最後，還需要指出的是：由於雜訊暫態電平的影響無法在眼圖中得到完整的反映，因此，即使在示波器上顯示的眼圖是張開的，也不能完全保證判決全部正確。不過，原則上總是眼睛張開得越大，誤判越小。在圖15-3中給出從模擬示波器上觀察到的比較理想狀態下的眼圖照片。(實驗室理想狀態下的眼圖):三、實驗步驟：(實驗內容):1、眼圖觀察及分析實驗；2、模擬眼圖觀察測量實驗；3、若是2KPN碼或FSK解調碼，也可與上相同的接法，用以觀察眼圖。若觀察HDB3碼或AMI碼眼圖時，可看到三電平眼圖。(實驗步驟):(32KPN碼或PSK譯碼的眼圖觀察框圖):1、打開實驗箱右側電源開關，電源指示燈亮，按動帶鎖開關使L2（紅燈）點亮表示系統正常工作；2、連接SP614和SP109或SP809，送入基帶信號；3、用模擬示波器CH1觀察SP105，CH2觀察SP615,調節示波器特性調節電位器，可以觀察到有碼間串擾和無碼間串擾時的眼圖；4、當連接SP809是將PSK解調模組解調還原的數位基帶信號送入眼圖電路。用上述方法便可以觀察PSK解碼的眼圖。四、實驗結果：(觀察到的眼圖波形):(觀測到的升餘弦波形):五、結果說明：1、SP708:為PSK解調電路的解調還原輸出的數位基帶信號。2、SP615:為升余弦波波形，眼圖觀察測量點。 眼圖觀測方法：用示波器的一根探頭（觸發TRTIGGER檔）放在SP105上（同步時鐘），另一根探頭放在SP615上（數位基帶信號的升余弦波），調整示波器的掃描週期，使SP615的