眼图观察测量实验

实验12眼图观察和测量实验一、实验目的1.学会观察眼图及其分析方法，并调整透射滤波器特性。二。实验仪器1.眼图观察电路(右下角)2.时钟和基带数据生成模块，位数：g3。噪声模块，位号e4。一个100米双踪示波器三、实验原理在整个通信系统中，通常使用眼图方法来估计和改善(通过调整)传输系统的性能。我们知道，在实际的通信系统中，数字信号必然会由于非理想的传输系统而失真，并且还会引入噪声和干扰，即总是存在不同程度的符号间干扰。在码间干扰和噪声同时存在的情况下，很难对系统性能进行定量分析，而且往往得不到近似的结果。为了方便地评估实际系统的性能，经常使用观察眼图进行分析。眼图是一种常用的测试方法，可以直接评估系统中符号间干扰和噪声的影响。什么是视力表？所谓“眼图”是指在接收滤波器输出的基带信号解调后，以符号时钟为同步信号，在示波器屏幕上反复扫描基带信号的一个或几个符号周期的波形。由干扰和失真引起的传输失真可以清楚地显示在视力表上。因为二进制信号波形与人眼非常相似，所以被称为眼图。在图12-1中，画出了两个无噪声波形和相应的“眼图”，一个没有失真，另一个有失真(符号间干扰)。从图12-1中可以看出，眼图由虚线分段的接收符号波形的叠加组成。眼图中心的垂直线表示采样时间。当波形没有失真时，眼图就是一只“完全张开”的眼睛。在采样时，只有两个可能的采样值：1或-1。当波形失真时，“眼睛”部分关闭，采样时的信号值分布在小于1或大于-1的范围内。通过这种方式，确保正确决策的噪声水平得以降低。换句话说，给定随机噪声的功率，误码率将增加。“眼睛”开口的大小表示扭曲的严重程度。为了说明眼图和系统性能之间的关系，我们将其简化为图12-2的形状。从图中可以看出：(1)最佳采样时间应该在眼睛最睁开的时候；(2)闭眼率，即眼图斜边的斜率，表明系统对定时误差的敏感性。斜边越陡，对定位误差越敏感。(3)在采样时间，阴影区域的垂直宽度代表最大信号失真；(4)采样时，上下阴影区域垂直距离的一半为最小噪声容限，如果瞬时噪声值超过该值，可能会出现错误判断；(5)阴影区域与水平轴相交的间隔表示零位置的变化范围，这对从信号的平均零位置提取定时信息的解调器有重要影响。实验室的理想眼图如图12-3所示。测量眼图质量的几个重要参数包括：1.眼开度(U-2U)/U指最佳采样点眼图振幅的“张开”程度。不失真视力表的开度应为100%。其中U=U U-2.“眼睑”厚度2U/U指眼图振幅的闭合部分与最佳采样点的最大振幅之比。未变形眼图的“眼睑”厚度应该等于0。2.相交散度T/T指眼图过零点的交线的发散度。未失真眼图交点的发散度应为0。3.正负极性不对称指最佳采样点眼图正负振幅的不对称程度。未失真眼图的极性不对称应该为0。最后，应该指出，由于噪声瞬时电平的影响不能完全反映在眼图中，即使示波器上显示的眼图是打开的，判断也不能完全正确P16:眼图观察信号输入点。P17:接收滤波器输出的升余弦波形的测试点(眼图观察测量点)。V.实验步骤1.插入相关实验模块：关闭系统电源后，按如下方式放置实验模块：模块名职位编号时钟和基带数据生成模块G噪声模块E相应的数字可以在底板右上角的“实验模块位置分布表”中看到。请注意，模块插头与底板插座的防冻端口一致。2.信号线连接根据下表，使用专用导线连接信号线：源端目的端连接效应4P01(G)3P01(东)将待传输的编码数据发送到高斯白噪声信道；3P02(G)P16(底板)将噪声信号送入眼图观察电路；3.加电打开系统电源开关，背板上的电源指示灯将正常显示。如果电源指示灯不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。4.实验内容设置拨号器“4SW 02”(G)设置为“00011”，4P01产生32K 511位M序列；5.眼图观察(1)将示波器的一个探头CH1置于“4P 02”(G)上，另一个探头CH2置于“P17”上(底板)，选择示波器触发模式为CH1。(2)通过调节示波器的扫描旋钮，可以观察到几个并排的眼图波形。眼图的上水平线由连续1引起的连续正电平产生，下水平线由连续0码引起的连续负电平产生，中间的过零波形由1.0交替码产生。无噪声眼图波形观察(1)调节3W01(E)电位计，并将3TP01噪声电平设置为0，使传输通道无噪声；(2)调整接收滤波器r(w) H(可视为全信道传输滤波器(w) H)的特性，以形成等效的理想低通滤波器。观察眼图并调整电位计W06，直到眼图波形的过零位置重合，线条变细且清晰。此时的眼图是没有符号间干扰和噪声的眼图。在调节电位器W06的过程中，可以发现眼图波形的过零线有时是分散的，此时的眼图是没有噪声的有符号间干扰的眼图，线越分散，符号间干扰越大。在调整过程中，我们还可以发现眼图波形的过零点在W06的许多不同位置重合。由于W06的不同位置和相应的不同特性，这就证明了没有符号间干扰的传输特性不是唯一的。()当Hwl有噪声时，观察眼图波形并调整3W01(E)以逐渐增加噪声水平。在提高噪声水平的过程中，应注意观察眼图的形状变化，分析噪声水平对眼图的影响，并通过不同状态的眼图反过来分析当前传输通道的噪声。l调整眼图电路参数后观察眼图调整W06(底板)电位计，以改变眼图通道传输滤波器的带宽。在调整过程中，分析信道带宽对眼图电路的影响，结合眼图理论分析带宽和符号间干扰。6.关闭并断开实验结束时，关闭电源，移除信号连接，并根据需要放置实验模块。六、实验报告要求1.分析电路的工作原理，描述其工作过程。2.描述眼图的原理及其功能。回答：实验13数字频率合成实验一、实验目的1.加深对锁相环基本工作原理的理解；2.熟悉锁相数字频率合成器的电路组成和工作原理。二。实验仪器1.数字频率合成模块，位数：B2.时钟和基带数据生成模块，位数：G1套3.100 m双踪示波器三、实验原理1.锁相环的组成和工作原理(1)锁相环的基本组成图13-1是锁相环的基本组成框图。它主要由相位检测器、PD是一个相位比较器，用于检测输出信号0 V (t)和输入信号i V (t)之间的相位差q (t)，并将q(t)转换成电压V (t) d输出。V (t) d被称为误差电压，通常V (t) d被视为DC分量或低频交流量。环路滤波器低频作为一种低通滤波电路，滤除无用的组合频率分量和由于局部放电的非线性而在V (t) d中产生的干扰，并产生仅反映q (t)大小的控制信号V (t) C。4046锁相环芯片包括一个鉴相器(相位比较器)和一个压控振荡器，环路滤波器由外部RC元件组成。(2)锁相环锁相原理锁相环是一种消除频率误差的反馈控制电路。其基本原理是利用相位误差电压消除频率误差。根据反馈控制原理，如果由于某种原因，压控振荡器的频率被改变为不同于输入频率，这肯定会改变压控振荡器和压控振荡器之间的相位差q (t)，该相位差q(t)被转换为误差电压V (t) d至PD。该误差电压经低频滤波后得到电压(t) c，压控振荡器的振荡频率经电压(t) c改变，使其接近输入信号的频率，最终达到输入信号的频率。当循环到达最终状态时，它被称为锁定状态。当然，由于控制信号与相位差成比例，即V (t) d与q (t)成比例，所以在锁定状态下q (t)不能为零，换句话说，在锁定状态下V (t) O和V (t) i之间仍然存在相位差。虽然存在较大的残余相位误差，但频率误差可以减小到零，因此当环路锁定时，压控振荡器的输出频率等于外部参考频率(输入信号频率)，即压控振荡器的频率锁定在外部参考频率。3.数字频率合成器的基本工作原理频率合成技术是现代通信的产物，对频率源的频率稳定性和精度、频谱纯度和频带利用率提出了越来越高的要求。它可以使用高度稳定的标准频率源(如晶体振荡器)来合成大量性能相同的离散频率。直接锁相频率合成器的结构如图13-2所示。在该图中，fR是高度稳定的参考脉冲信号(例如由晶体振荡器输出的信号)，并且压控振荡器(VCO)在n分频后输出频率为fN的脉冲信号。在相位检测器中比较前向反射和后向反射。当循环被锁定时，则：数字锁相环频率合成器的原理图如图13-3所示，35U02(4046)锁相环的功能框图如图13-4所示。35U02(MC14522)和35U03(MS14522)构成两级预分频器，35U02.35U03分别对应总分频比n的10位和10位分频器。模块上的两个4位红色拨动开关35SW01.35SW02分别控制10位和1位分频比。它们以8421BCD代码形式输入。将开关向上切换到“1”，向下切换到“0”。使用时，35SW01.35SW02的输入数据根据所需的分频比N预设，例如，当N=7时，35SW01设置为“0000”，35W02设置为“0111”；当N=17时，35SW01设置为“0001”，35SW02设置为“0111”。然而，应当注意，当35SW02被设置为“1111”时，比特分割比N1=15，并且当35SW01被设置为“0001”时，此时的总分割比是N=25。因此，为了便于计算，建议单个比特的预设分频比不应超过9。当程序分频器的分频比n设置为1时，即35SW01设置为“0000”，35SW02设置为“0001”。这时，电路是一个基本的锁相环电路。当两级程序分频器的N值可以由外部输入控制时，该电路是一个锁相数字频率合成器电路。外部引线装置：引脚功能简介引脚1 (PDO3):相位比较器2输出的相位差信号是上升沿控制逻辑。引脚2 (PDO1):相位比较器1输出的相位差信号，采用异或门结构，即鉴相特性为PDO1=PDI1PDI2引脚3 (PDI2):相位比较器输入信号，通常是来自压控振荡器的参考信号。引脚4 (VCOO):压控振荡器的输出信号。引脚5 (INH):控制信号输入。如果INH为低电平，则允许压控振荡器操作和源极跟随器输出。相反，如果INH值高，电路将处于功耗状态。引脚6 (CI):用引脚7连接一个电容来控制压控振荡器的振荡频率。引脚7 (CI):在引脚7和引脚6之间连接一个电容，以控制压控振荡器的振荡频率。引脚8 (GND):接地。引脚9 (VCOI):压控振荡器的输入信号。引脚10 (SFO):源极跟随器输出。引脚11 (R1):外部电阻接地，分别控制压控振荡器的最高和最低振荡频率。引脚12 (R2):外部电阻接地，分别控制压控振荡器的最高和最低振荡频率。引脚13 (PDO2):相位比较器输出的三态相位差信号，使用PDI1。PDI2上升沿控制逻辑。引脚14 (PDI1):相位比较器输入信号。PDI1输入允许内部放大约0.1V的小信号或方波信号，然后通过整形电路输出到相位比较器。引脚15 (VI):内部独立齐纳齐纳齐纳二极管的负极，稳压值v 5 8v，与TTL电路配合可作为辅助电源。引脚16 (VDD):正电源，通常为5V、10V、15V。四、各测点和可调部件的作用35SW01:分频比十位设置开关，输入8421 BCD码。35SW02:分频比的单位数设置开关，输入8421 BCD码。35P01:压控振荡器输入参考信号铆钉孔，即相位比较器输入信号。相位比较器输入信号，通常PD是来自VCO的参考信号。35p02:压控振荡器输出信号的铆钉孔。五、实验内容和步骤1.插入相关实验模块关闭系统电源后，按如下方式放置实验模块：模块名职位编号时钟和基带数据生成模块G数字频率合成模块E相应的数字可以在底板右上角的“实验模块位置分布表”中看到。请注意，模块插头与底板插座的防冻端口一致。2.信号线连接根据下表，使用专用导线连接信号线：源端目的端连接效应P09(地板)35P01(东)向数字频率合成输入端发送10K参考时钟信号；4.加电打开系统电源开关，背板上的电源指示灯将正常显示。如果电源指示灯不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。5.实验内容设置DDS信号源在“采样”功能下工作，即“d04d