实验二 信道与眼图实验

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)(a) 二进制系统(b) 随机数据输入后的二进制系统三、實驗步驟：、眼圖觀察及分析實驗；、模擬眼圖觀察測量實驗；观察眼图SP109 SP614 SP615CPLD 32PN 码'()H ω观察眼图SP708PSK 译码SP614SP615'()H ω1、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。

通信原理实验报告学院：信息工程学院专业：通信工程学号：201416416姓名：李瑞鹏实验一 带通信道模拟及眼图实验一、实验目的1、 了解眼图与信噪比、码间干扰之间的关系及其实际意义；2、 掌握眼图观测的方法并记录研究。

二、实验器材1、 主控&信号源、9号、13号、17号模块 各一块2、 双踪示波器 一台3、 连接线 若干三、实验原理1、实验原理框图带通信道模拟框图2、实验原理框图带通信道是将直接调制的PSK 信号和经过升余弦滤波后调制的PSK 信号送入带通信道，比较两种状况的眼图。

然后，改变带通信道的带宽重复观测。

四、实验步骤概述：该项目是通过分别改变噪声幅度和带通信道频率范围，观测信道的眼图输出变化情况，了解和分析信道输出原因.1、关电，按表格所示进行连线。

2PSK 调制信号加升余弦滤波的带通信道模拟【250KHz~262KHz带通信道】。

3、此时系统初始状态为：PN15为8K。

4、实验操作及波形观测。

（1）以CLK时钟信号为触发源对比观测LPF-BPSK观测点，观察输出眼图波形。

（2）调节17号板W1噪声幅度调节，调节噪声幅度，观察眼图波形变化。

17号模块测试点TP4可以观察添加的白噪声。

（3）在主控菜单中改变带通信道频率范围，观察输出眼图变化，并分析原因。

五、实验报告1、完成实验并思考实验中提出来的问题。

2、分析实验电路工作原理，简述其工作过程。

3、整理信号在传输过程中的各点波形。

实验二HDB3码型变换实验一、实验目的1、了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。

2、掌握HDB3码的编译规则。

3、了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。

二、实验器材1、主控&信号源、2号、8号、13号模块各一块2、双踪示波器一台3、连接线若干三、实验原理1、HDB3编译码实验原理框图HDB3编译码实验原理框图2、实验框图说明我们知道AMI编码规则是遇到0输出0，遇到1则交替输出+1和-1。

而HDB3编码由于需要插入破坏位B，因此，在编码时需要缓存3bit的数据。

武夷学院实验报告
课程名称：通信原理实验项目名称：眼图观测实验姓名：专业：通信工程班级：一班学号：同组成员：无
实验结果：
实验线路图如图1所示：
图1
打开示波器，进过调节可以得到图2所示的波形图，再调节可以得到最大“眼睛”的眼图如图3所示。

图2 图3 由图2、图3可以看出，示波器显示的眼图的线迹不完全重合，“眼睛”也没有张开到最大，可以判断这次的眼图是在有一定噪声和码间干扰下得到的。

可以由上图可以知道，此时并不是最佳抽样时刻，还可以看出斜率小于0.5，可见对位定时误差也不是很敏感；图中的阴影部分较大抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度较大；图中央的横轴位置没有与眼睛的横对角线重合，表明判决门限略低于零电平；上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限，可见其值也不大。

实验操作成绩（百分制）__________ 实验指导教师签字：__________
实验报告成绩（百分制）__________。

实验名称数字解调与眼图学院信息科学与工程学院专业班级姓名学号数字解调与眼图一、实验目的1. 掌握2DPSK相干解调原理。

2. 掌握2FSK过零检测解调原理。

二、实验内容1. 用示波器观察2DPSK相干解调器各点波形。

2. 用示波器观察2FSK过零检测解调器各点波形。

3．用示波器观察眼图。

三、基本原理可用相干解调或差分相干解调法（相位比较法）解调2DPSK信号。

在相位比较法中，要求载波频率为码速率的整数倍，当此关系不能满足时只能用相干解调法。

本实验系统中，2DPSK载波频率等码速率的13倍，两种解调方法都可用。

实际工程中相干解调法用得最多。

2FSK信号的解调方法有：包络括检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。

图4-1 数字解调方框图（a）2DPSK相干解调（b）2FSK过零检测解调本实验采用相干解调法解调2DPSK信号、采用过零检测法解调2FSK信号。

2DPSK模块内部使用+5V、+12V和-12V电压，2FSK模块内部仅使用+5V电压。

图4-1为两个解调器的原理方框图，其电原理图如图4-2所示（见附录）。

2DPSK解调模块上有以下测试点及输入输出点：• MU 相乘器输出信号测试点• LPF 低通、运放输出信号测试点• Vc 比较器比较电压测试点• CM 比较器输出信号的输出点/测试点• BK 解调输出相对码测试点• AK-OUT 解调输出绝对码的输出点/测试点（3个）• BS-IN 位同步信号输入点2FSK解调模块上有以下测试点及输入输出点：• FD 2FSK过零检测输出信号测试点• LPF 低通滤波器输出点/测试点• CM 整形输出输出点/测试点• BS-IN 位同步信号输入点• AK-OUT 解调输出信号的输出点/测试点（3个）2DPSK解调器方框图中各单元与电路板上元器件的对应关系如下：•相乘器U29：模拟乘法器MC1496•低通滤波器R31；C2•运放U30：运算放大器UA741•比较器U31：比较器LM710•抽样器U32:A：双D触发器7474•码反变换器U32:B：双D触发器7474；U33:A：异或门74862FSK解调器方框图中各单元与电路板上元器件对应关系如下：•整形1 U34:A：反相器74HC04•单稳1、单稳2 U35：单稳态触发器74123•相加器U36：或门7432•低通滤波器U37：运算放大器LM318；若干电阻、电容•整形2 U34:B：反相器74HC04•抽样器U38:A：双D触发器7474在实际应用的通信系统中，解调器的输入端都有一个带通滤波器用来滤除带外的信道白噪声并确保系统的频率特性符合无码间串扰条件。

眼图实验报告眼图实验报告引言：眼图是一种常用的电信测量工具，用于分析数字信号的质量和稳定性。

通过观察信号在示波器屏幕上的显示，我们可以获得信号的波形、噪声和时钟抖动等信息。

本实验旨在通过眼图分析方法，对数字信号进行测量和评估。

一、实验目的本实验的主要目的是通过眼图实验，了解数字信号的质量和稳定性，并掌握使用眼图进行信号分析的方法。

二、实验原理眼图是一种通过示波器观察信号波形的方法。

在示波器屏幕上，我们可以看到一系列的“眼睛”，每个“眼睛”代表了一个数据位。

通过观察这些“眼睛”的开闭程度和位置，我们可以判断信号的质量和稳定性。

在眼图中，水平轴代表时间，垂直轴代表信号的电压。

每个“眼睛”由上下两条边界线和中间的开放区域组成。

边界线的位置和开放区域的大小反映了信号的噪声和时钟抖动情况。

边界线越平整，开放区域越大，表示信号质量越好；反之，表示信号质量较差。

三、实验步骤1. 连接示波器和信号源：将信号源的输出与示波器的输入相连。

2. 设置示波器参数：根据实际情况，设置示波器的触发模式、时间基准和垂直尺度等参数。

3. 调整示波器触发：通过调整示波器的触发模式和触发电平，使信号能够稳定地显示在示波器屏幕上。

4. 观察眼图：调整示波器的水平和垂直尺度，观察眼图的显示情况。

注意观察边界线的平整程度和开放区域的大小。

5. 分析眼图：根据眼图的显示结果，分析信号的质量和稳定性。

可以通过观察边界线的位置和开放区域的大小，判断信号是否存在噪声和时钟抖动。

6. 记录实验数据：将实验中观察到的眼图结果记录下来，以备后续分析和比较。

四、实验结果与分析通过眼图实验，我们观察到了不同信号的眼图，并进行了分析。

在实验中，我们发现开放区域较大、边界线平整的眼图代表了较好的信号质量和稳定性，而开放区域较小、边界线波动较大的眼图则表示信号质量较差。

实验中，我们还观察到了一些常见的眼图特征。

例如，当信号存在噪声时，眼图的开放区域会变小，边界线会变得不规则；当信号存在时钟抖动时，眼图的边界线会出现波动。

眼图观测实验报告一、实验目的1、了解和掌握眼图的形成过程和意义。

2、掌握光纤通信系统中的眼图观测方法。

二、实验器材主控&信号源模块25号光收发模块示波器三、实验原理1、实验原理框图2、实验框图说明本实验是以数字信号光纤传输为例，进行光纤通信测量中的眼图观测实验；为方便模拟真实环境中的系统传输衰减等干扰现象，我们加入了可调节的带限信道，用于观测眼图的张开和闭合等现象。

如眼图测试实验系统框图所示，系统主要由信号源、光发射机、光接收机以及带限信道组成；信号源提供的数字信号经过光发射机和接收机传输后，再送入用于模拟真实衰减环境的带限信道；通过示波器测试设备，以数字信号的同步位时钟为触发源，观测TP1测试点的波形，即眼图。

3、眼图基本概念及实验观察方法所谓眼图，它是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形。

眼图包含了丰富的信息，反映的是系统链路上传输的所有数字信号的整体特征。

利用眼图可以观察出码间串扰和噪声的影响，分析眼图是衡量数字通信系统传输特性的简单且有效的方法。

被测系统的眼图观测方法：通常观测眼图的方法是，如下图所示，以数字序列的同步时钟为触发源，用示波器YT模式测量系统输出端，调节示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，则屏幕中显示的即为眼图。

眼图的形成示意图一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每个状态组发送的此时要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在示波器屏幕上。

八种状态如下所示：眼图参数及系统性能眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。

眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响，当光收端机输出端信噪比很大时眼图的张开度主要受码间干扰的影响，因此观察眼图的张开度就可以估算出光收端机码间干扰的大小。

其中，垂直张开度水平张开度从眼图中我们可以得到以下信息：（1）最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻。

（2）眼图斜边的斜率表示了定时误差灵敏度。

斜率越大，对位定时误差越敏感。

班级通信1403 学号 201409732 姓名裴振启指导教师邵军花日期实验2 眼图观察测量实验一、实验目的学会观察眼图及其分析方法，调整传输滤波器特性。

二、实验仪器1. 眼图观察电路2．时钟与基带数据发生模块，位号：G3．PSK调制模块，位号A4．噪声模块，位号B5．PSK解调模块，位号C6．复接/解复接、同步技术模块，位号：I7．20M双踪示波器1台三、实验原理在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善（通过调整）传输系统性能。

所谓“眼图”，就是由解调后经过接收滤波器输出的基带信号，以码元时钟作为同步信号，基带信号一个或少数码元周期反复扫描在示波器屏幕上显示的波形称为眼图。

干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显示出来。

因为对于二进制信号波形，它很像人的眼睛故称眼图。

在图2-1中画出两个无噪声的波形和相应的“眼图”，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。

图2-1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波形叠加组成的。

眼图中央的垂直线表示取样时刻。

当波形没有失真时，眼图是一只“完全张开”的眼睛。

在取样时刻，所有可能的取样值仅有两个：+1 或-1。

当波形有失真时，“眼睛”部分闭合，取样时刻信号取值就分布在小于+1或大于-1附近。

这样，保证正确判决所容许的噪声电平就减小了。

换言之，在随机噪声的功率给定时，将使误码率增加。

“眼睛”张开的大小就表明失真的严重程度。

眼图图2-1 无失真及有失真时的波形及眼图(a)无码间串扰时波形；无码间串扰眼图(b)有码间串扰时波形；有码间串扰眼图通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告在图2-2中给出从示波器上观察到的比较理想状态下的眼图照片。

本实验主要是完成PSK 解调输出基带信号的眼图观测实验。

(a) 二进制系统 (b) 随机数据输入后的二进制系统图2-2实验室理想状态下的眼图四、各测量点和可调元件作用底板右边“眼图观察电路”W06：接收滤波器特性调整电位器。

实验九 眼图观察实验实 验 内 容1、PN 码/CMI 码的眼图。

2、噪声、码间干扰对眼图的影响。

3、眼图的垂直张开度与水平张开度。

一、实验目的1、熟悉基带信号的眼图观察方法。

2、学会用眼图判断数字信道的传输质量。

3、分析眼图的垂直张开度与水平张开度。

二、眼图观察电路眼图是在同步状态下，各个周期的随机信码波形，重叠在一起所构成的组合波形。

其形状类似一只眼睛故名眼图。

其形成是由于人眼的视觉暂留作用把随机信号在荧屏上反复扫描的波形复合起来。

眼图是用来观察数字传输系统是否存在码间干扰的最简单、直观的方法。

将示波器置于外同步状态，平台的输出时钟接往示波器的通道1，伪随机码接往示波器的通道2，缓慢调整示波器的“同步”旋钮，当时钟与信码的相位同步时即可在示波器屏幕上观察到眼图。

眼图的垂直张开度反映信码幅度的变化量，可用来表示系统的抗噪声能力，垂直张开度越大，抗噪声能力越强。

水平张开度则反映信码的码间干扰。

水平张开度越大，表示信码的码间干拢越小。

垂直张开度与水平张开度越大，越有利于信码再生器的判决，还原出来信码的误码率就越小。

垂直张开度E 0=21V V 水平长开度E1=21t t图9-1 模型化眼图平台上专门设置有眼图观察电路，它是一级由运算放大器和RC 网络组成的低通滤波 器，把输入数字信号的高频分量滤除，得到一个模拟的升余弦波，以获得眼图观察效果。

输入的PN 码数字信号由U101 CDLD 可编程模块二内的数字信号产生电路产生，经过2U101FPGA/CPLD模块选择开关K01和PN码/CMI码选择开关K02的3~2送入眼图观察电路。

在进行眼图分析时还可用跳线选择其它数字信号，输入眼图观察电路。

图9-2是眼图观察电路（包括信号源在内）的方框图。

图9-3是眼图观察电路图。

图9-2中U301、U302 FPGA可编程模块是供学生编程使用的，学生可以在计算机上编程用软件下载方法在U302中产生各种数字信号，信号输出的引脚已连接FPGA/CPLD可编程模块选择开关K01的对应引脚。

部分响应系统一、实验目的1．通过实验掌握第一类部分响应系统的原理及实现方法； 2．掌握基带信号眼图的概念及绘制方法。

二、实验原理 1.部分响应系统为了提高系统的频带利用率，减小定时误差带来的码间干扰，升余弦传输特性在这两者的选择是有矛盾的。

理想低通传输特性可以有最高的频带利用率2=s η，但拖尾的波动比较大，衰减也比较慢。

若能改善这种情况，并保留系统的带宽等于奈奎斯特带宽，就能在保证一定的传输质量前提下显著地提高传输速率。

这是有实际意义的，特别是在高速大容量传输系统中。

部分响应传输系统就具有这样的特点。

部分响应传输系统是通过对理想低通滤波器冲激响应的线性加权组合，来控制整个传输系统冲激响应拖尾的波动幅度和衰减。

当然，这样做会引入很强的码间干扰，但这种码间干扰是可控制的，是已知的，因此很容易从接收信号的抽样值中减去。

由于这种组合并不影响系统的传输带宽，因此频带利用率高。

第一类部分响应系统是在相邻的两个码元间引入码间干扰。

由于理想低通系统的传递函数为其冲激响应为ssT t T t t h //sin )(ππ=，如果用)(t h 以及)(t h 的时延s T 的波形作为系统的冲激响应，那么它的系统带宽肯定限制在⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-s s TT 21,21，也就是说，系统的频带利用率为2bit/Hz 。

接着来看系统的冲激响应函数)(t g ：s ss s s s s T t T t T tT T t c T tc T t h t h t g /11sin)(sin sin )()()(-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=-+=ππππsT f 21||<其他⎩⎨⎧=0)(sTf H可以看到，这个系统的冲激响应的衰减是理想低通冲激响应函数衰减的sT t /11-，它比理想低通系统冲激响应函数衰减快，因此相对于对定时精度的要求降低，它的系统响应为可以看到，第一类部分响应系统并不满足抽样点无码间干扰的条件，其每个抽样点仅受前一个码元的影响，因此可以通过减去前一码元的干扰来确定当前抽样点值，从而正确判决。