数字通信原理实验箱眼图观察测量实验
介绍了数字通信原理实验箱中眼图观察测量实验。
一、实训目的
学会查看眼图及其解析方法
二、数字通信原理实训箱实训电子线路作业原理
我们知道衡量整个通信系统的传输重量（kg），直观的方法就是用眼图来查看传输畸变和噪声干扰。
我们知道，在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，信号经过信道后，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是在不一样程度上存在码间串扰。在码间串扰和噪声同时存在情况下，系统功能很难实行定量的解析，常常甚至得不到近似成果。为了便利评价实际系统的功能，常用查看眼图实行解析。
眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测量试验手段。
什么是眼图?
所谓"眼图"，就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显露的波动线。干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显露出来。因为对于二进制信号波动线，它很像人的眼睛的过程眼图。
在图12-1中画出两个无噪声的波动线和相应的"眼图"，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。
图12-1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波动线叠加包括的。眼图中央的垂直线表示取样时刻。当波动线没有失真时，眼图是一只"完全张开"的眼睛。在取样时刻，全部可能的取样值仅有两个：+1或-1。当波动线有失真时，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，"眼睛"部分闭合。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（W）（W）给定时，将使误码率多加。"眼睛"张开的大小就表明失真的严重程度。
为便利说明眼图和系统功能的关系，我们将它简化成图12-2的形状。
由此图可以看出：(1)佳取样时刻应选用在眼睛张开大的时刻；(2)眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感；(3)在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示大信号失真量；(4)在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；(5)阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动界限，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。实训室理想状态下的眼图如图12-3所示。
衡量眼图重量（kg）的几个重要功能数值有：
1.眼图开启度(U-2ΔU)/U
指在佳抽样点处眼图幅度"张开"的程度。无畸变眼图的开启度应为100%。
图12-1 无失真及有失真时的波动线及眼图
(a) 无码间串扰时波动线；无码间串扰眼图
(b) 有码间串扰时波动线；有码间串扰眼图
图12-2 眼图的重要性质
其中U=U++U-
2."眼皮"厚度2ΔU/U
指在佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与大幅度之比，无畸变眼图的"眼皮"厚度应等于0。
3.交叉点发散度ΔT/T
指眼图过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉点发散度应为0。
4.正负极性不对称度
指在佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。无畸变眼图的极性不对称度应为0。
后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电平的影响无法在眼图中得到完整的反映，--即使在示波器上显露的眼图是张开的，也不能完全保证判决全部正确。不过，原则上总是眼睛张开得越大，误判越小。
在图12-3中给出从示波器上查看到的对比理想状态下的眼图照片。
图12-3 实训室理想状态下的眼图
三、实训内容
1.眼图查看及解析实训
2.拟真眼图查看测量实训
四、实训步骤
1． 打开实训箱右侧电源开关，电源指示灯亮。
2． 薄膜键盘选用"PSK调制解调"中某个数字基带信号。
3． 开关J701的1-2脚相连，将CPLD的可编程信号发生器产生的32Kbit/s数字基带信号直接送入眼图电子线路，查看TP708测量点的眼图波动线；
4． 开关J701的2-3脚相连，将PSK解调模型块解调还原的数字基带信号送入眼图电子线路。
5． 调动好PSK调制解调电子线路，在PSK模仿传输信道中不加入噪声的情况下（即K302的2-3脚连），查看TP708测量点的眼图波动线；
6． 调动好PSK调制解调电子线路，在PSK模仿传输信道中加入噪声（即K302的1-2脚连），慢慢调动噪声信号的幅值（噪声模型块中电位器W101），查看TP708测量点，即受干扰信号的眼图波动线（注意噪声幅度不要太大，否则PSK将无法解调出基带信号）；
7． 低通滤波器电子线路如图12-6。
五、测量点说明
1．TP705:为PSK解调电子线路的解调还原输出的数字基带信号。
2．TP708:为升余弦波波动线，眼图查看测量点。
眼图查看方法：用示波器的一根探头（触发TRTIGGER档）放在TP901上（同步时钟），另一根探头放在TP708上（数字基带信号的升余弦波），调动示波器的扫描周期，使TP708的升余弦波波动线的余辉反复重叠，则可查看到眼图波动线；
眼图波动线如图12-4所示。
图12－4 查看到的眼图波动线
升余弦波波动线如图12-5所示。
图12-5 查看到的升余弦波动线
图12-6 低通滤波器电原理图
六、实训报告要求
1.解析电子线路的作业原理，叙述其作业过程。
2.叙述眼图的产生原理以及它的作用。
3.绘出实训查看到的眼图形状。
学会查看眼图及其解析方法
二、数字通信原理实训箱实训电子线路作业原理
我们知道衡量整个通信系统的传输重量（kg），直观的方法就是用眼图来查看传输畸变和噪声干扰。
我们知道，在实际的通信系统中，数字信号经过非理想的传输系统必定要产生畸变，信号经过信道后，也会引入噪声和干扰，也就是说，总是在不一样程度上存在码间串扰。在码间串扰和噪声同时存在情况下，系统功能很难实行定量的解析，常常甚至得不到近似成果。为了便利评价实际系统的功能，常用查看眼图实行解析。
眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测量试验手段。
什么是眼图?
所谓"眼图"，就是由解调后经过低通滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同步信号在示波器屏幕上显露的波动线。干扰和失真所产生的传输畸变，可以在眼图上清楚地显露出来。因为对于二进制信号波动线，它很像人的眼睛的过程眼图。
在图12-1中画出两个无噪声的波动线和相应的"眼图"，一个无失真，另一个有失真(码间串扰)。
图12-1中可以看出，眼图是由虚线分段的接收码元波动线叠加包括的。眼图中央的垂直线表示取样时刻。当波动线没有失真时，眼图是一只"完全张开"的眼睛。在取样时刻，全部可能的取样值仅有两个：+1或-1。当波动线有失真时，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，"眼睛"部分闭合。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（W）（W）给定时，将使误码率多加。"眼睛"张开的大小就表明失真的严重程度。
为便利说明眼图和系统功能的关系，我们将它简化成图12-2的形状。
由此图可以看出：(1)佳取样时刻应选用在眼睛张开大的时刻；(2)眼睛闭合的速率，即眼图斜边的斜率，表示系统对定时误差灵敏的程度，斜边愈陡，对定位误差愈敏感；(3)在取样时刻上，阴影区的垂直宽度表示大信号失真量；(4)在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决；(5)阴影区与横轴相交的区间表示零点位置变动界限，它对于从信号平均零点位置提取定时信息的解调器有重要影响。实训室理想状态下的眼图如图12-3所示。
衡量眼图重量（kg）的几个重要功能数值有：
1.眼图开启度(U-2ΔU)/U
指在佳抽样点处眼图幅度"张开"的程度。无畸变眼图的开启度应为100%。
图12-1 无失真及有失真时的波动线及眼图
(a) 无码间串扰时波动线；无码间串扰眼图
(b) 有码间串扰时波动线；有码间串扰眼图
图12-2 眼图的重要性质
其中U=U++U-
2."眼皮"厚度2ΔU/U
指在佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与大幅度之比，无畸变眼图的"眼皮"厚度应等于0。
3.交叉点发散度ΔT/T
指眼图过零点交叉线的发散程度，无畸变眼图的交叉点发散度应为0。
4.正负极性不对称度
指在佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。无畸变眼图的极性不对称度应为0。
后，还需要指出的是：由于噪声瞬时电平的影响无法在眼图中得到完整的反映，--即使在示波器上显露的眼图是张开的，也不能完全保证判决全部正确。不过，原则上总是眼睛张开得越大，误判越小。
在图12-3中给出从示波器上查看到的对比理想状态下的眼图照片。
图12-3 实训室理想状态下的眼图
三、实训内容
1.眼图查看及解析实训
2.拟真眼图查看测量实训
四、实训步骤
1． 打开实训箱右侧电源开关，电源指示灯亮。
2． 薄膜键盘选用"PSK调制解调"中某个数字基带信号。
3． 开关J701的1-2脚相连，将CPLD的可编程信号发生器产生的32Kbit/s数字基带信号直接送入眼图电子线路，查看TP708测量点的眼图波动线；
4． 开关J701的2-3脚相连，将PSK解调模型块解调还原的数字基带信号送入眼图电子线路。
5． 调动好PSK调制解调电子线路，在PSK模仿传输信道中不加入噪声的情况下（即K302的2-3脚连），查看TP708测量点的眼图波动线；
6． 调动好PSK调制解调电子线路，在PSK模仿传输信道中加入噪声（即K302的1-2脚连），慢慢调动噪声信号的幅值（噪声模型块中电位器W101），查看TP708测量点，即受干扰信号的眼图波动线（注意噪声幅度不要太大，否则PSK将无法解调出基带信号）；
7． 低通滤波器电子线路如图12-6。
五、测量点说明
1．TP705:为PSK解调电子线路的解调还原输出的数字基带信号。
2．TP708:为升余弦波波动线，眼图查看测量点。
眼图查看方法：用示波器的一根探头（触发TRTIGGER档）放在TP901上（同步时钟），另一根探头放在TP708上（数字基带信号的升余弦波），调动示波器的扫描周期，使TP708的升余弦波波动线的余辉反复重叠，则可查看到眼图波动线；
眼图波动线如图12-4所示。
图12－4 查看到的眼图波动线
升余弦波波动线如图12-5所示。
图12-5 查看到的升余弦波动线
图12-6 低通滤波器电原理图
六、实训报告要求
1.解析电子线路的作业原理，叙述其作业过程。
2.叙述眼图的产生原理以及它的作用。
3.绘出实训查看到的眼图形状。
