眼图观测实验

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：无一、实验准备[1]：实验目的1、掌握眼图观测的方法。2、掌握相关眼图的测量方法。实验内容1、观测眼图。2、测量沿途的判决电平、噪声容限。实验模块1、通信原理11号模块2、双踪示波器模块实验原理在实际系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图。二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。过零点失真最佳抽样时刻}噪声容限最大信号失真量可以抽样的时间图23-1眼图的一般描述在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用图7.6所示的图形来描述。由此图可以看出：（1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。（2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感。（3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。（4）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。（5）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；（6）横轴对应判决门限电平。测试点说明1、输入点说明NRZIN：数字信号输入。BSIN：为输入信号NRZIN的位时钟。2、输出点说明NRZOUT：将FilterOUT信号抽样判决后恢复出的数字信号。BSOUT：NRZOUT信号的位时钟。FilterOUT：NRZOUT经信道传输后的信号。二、实验过程记录[2]：实验步骤：I、观测眼图：1、按如下方式连线:源端口目标端口连线说明信号源：“PN”奈奎斯特模块:“NRZIN”提供被抽样信号信号源：“CLK1”奈奎斯特模块:“BSIN”提供抽样时钟2、参考如下方式连接示波器和测试点：示波器通道目标测试点说明通道１BSOUT位同步时钟通道２FilterOUT眼图观测点启动仿真开关，开启各模块的电源开关。3、将“信号源模块”上的拨码开关S4设为1011，使测试点“PN”输出16K时钟。4、、将“信号源模块”和11号板的电源开关拨下。轻按“奈奎斯特模块”的“选择”按键，直到上面的“16K”的指示灯亮。用示波器的CH1通道观测“奈奎斯特模块”测试点“BSOUT”，用CH2通道观测“奈奎斯特模块”的测试点“FilterOUT”。调节示波器的触发释抑直到观测到眼图。II、判决电平、噪声容限测量：1、眼图中间的位置相对于GND位置的电平值即为判决门限。2、测量眼图最佳判决点处的峰峰值的1/2即为噪声容限。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：__________三、实验小结：[3]知识点小结：眼图是通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。具体做法是：用一个示波器跨接在抽样判决器的输入端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接收码元的周期同步。这样就可以从示波器上显示的波形来观察码间串扰和信道噪声等因素影响的情况，从而估计系统系能的优劣。如果存在码间串扰，示波器的扫描迹线就不完全重合，“眼睛”的线迹会显得杂乱，而且张开的较小；如果码间串扰小到可以忽略，则眼图将会是标准的“大眼睛”。当存在噪声时，眼图的线迹就变成比较模糊的带状的线，噪声越大，线条越粗越模糊，“眼睛”张开得越小。同时我们还可以利用眼图来找到最佳判决门限，求出噪声容限，改善系统性能。接收二进制双极性波形时，在一个码元周期内只能看到一只眼睛；若是M进制的双极性波形，则在一个码元周期内可以看到纵向显示的（M-1）只眼睛。若接收的是经过码型变换后得到的AMI码或HDB3码，眼图中间将会出现一根代表0的水平线，因为它们的波形都具有三电平。实验心得：这次的实验不同于以往，我们是在电脑上用仿真软件进行的实验，不用担心出现接触不良、实验仪器故障的情况。先找出实验所需的单元并放在窗口适当的位置，我们这次实验要用的就有1、11号单元还有示波器三种；然后是接线，只要先单击选中一个接口，拖动至与之相连的接口再单击即可；最后就是选择所需的频率，并打开电源开关，点击运行，双击示波器就可以看到波形图了。不过我的电脑貌似有点小故障，起初总是不能调出眼图，线迹总是显得杂乱，一点眼睛的轮廓都看不出来。说是存在噪声吧，这个仿真系统应该是理想的，噪声的影响也不会太大。所以我就重启电脑重新进行实验。总的来说，结果还不错，实验多遍让我对这个软件更加熟悉，这也是隔了这么久我还能写出具体步骤的原因吧。实验报告成绩（百分制）__________