(精品)实验四数字解调与眼图解析
通信原理课程教案实验四数字同步及眼图
实验四数字同步及眼图实验(理论课:教材第13章P404）实验内容1.位定时、位同步提取实验2.信码再生实验3.眼图观察及分析实验4.仿真眼图观察测量实验一、实验目的1.掌握数字基带信号的传输过程。
2.熟悉位定时产生与提取位同步信号的方法。
3.学会观察眼图及其分析方法。
二、实验电路工作原理（一）、眼图概念一个实际的基带传输系统，尽管经过十分精心的设计，但要使其传输特性完全符合理想情况是不可能的。
码间干扰是不可能完全避免的，码间干扰问题与信道特性、发送滤波器、接受滤波器特性等因素有关。
因而计算由于这些因素所引起的误码率就十分困难，尤其是在信道特性不能完全确知的情况下，甚至得不到一种合适的定量分析方法。
在码间干扰和噪声同时存在的情况下，系统性能的定量分析，就是想得到一个近似的结果都是十分繁杂的。
那么，怎样来衡量整个系统的传输质量呢? 眼图，就是一种可以直观地、方便地估价系统性能一种方法。
这种方法具体做法是：用一个示波器接在接受滤波器的输出端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接受码元的周期同步。
这时就可以从示波器显示的图形上，观察出码间干扰和噪声的影响，从而估计出系统性能的优劣程度。
所谓眼图是指示波器显示的这种图像。
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，它很像一只人的眼睛而得名。
如图4－3所示。
（二）、同步信号的作用与电路工作原理数字通信系统能否有效地工作，在相当大的程度上依赖于发端和收端正确地同步。
同步的不良将会导致通信质量的下降，甚至完全不能工作。
通常有三种同步方式：即载波同步、位同步和群同步。
在本实验中主要位同步。
实现位同步的方法有多种，但可分为两大类型：一类是外同步法。
另一类是自同步法。
所谓外同步法，就是在发端除了要发送有用的数字信息外，还要专门传送位同步信号，到了接收端得用窄带滤波器或锁相环进行滤波提取出该信号作为位同步之用。
所谓自同步法，就是在发端并不专门向收端发送位同步信号，而收端所需要的位同步信号是设法从接收信号中或从解调后的数字基带信号中提取出来。
实验四：数字解调与眼图
实验四：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过零检测解调器各点波形；3.掌握2FSK过零检测解调原理。
二、设计过程或实验原理概述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。
本实验系统中，2DPSK载波频率等码速率的13倍。
2FSK信号解调方法有：络括检波法，相干解调法，鉴频法，过零检测法。
三、实验仪器.设备实验箱、电源、示波器四、实验内容步骤及数据本实验使用数字信源单元、数字调制单元、载波同步单元、2DPSK解调单元及2FSK解调单元，它们之间的信号连结方式如图4-5所示,其中实线是指已在电路板上布好的,虚线是实验中要手工连接的。
实际通信系统中，解调器需要的位同步信号来自位同步提取单元。
本实验中尚未用位同步提取单元,所以位同步信号直接来自数字信源。
在做2DPSK解调实验时，位同步信号送给2DPSK解调单元，做2FSK解调实验时则送到2FSK解调单元。
数字信源数字调制2FSK解调2D P SK解调载波同步BS-OUTNRZ-OUT(AK)CAR-OUT2FSK2DPSKBS-INBS-IN图4-5 数字解调实验连接图1. 复习前面实验的内容并熟悉2DPSK解调单元及2FSK解调单元的工作原理，接通实验箱电源。
将数字调制单元单刀双掷开关K7置于左方NRZ端。
2. 检查要用到的数字信源、数字调制及载波同步单元是否工作正常，保证载波同步单元处于同步态！3. 2DPSK解调实验（1）将数字信源单元的BS-OUT用信号连线连接到2DPSK解调单元的BS-IN 点,以信源单元的FS信号作为示波器外同步信号，将示波器的CH1接数字调制单元的BK，CH2（建议使用示波器探头的x10衰减档）接2DPSK解调单元的MU。
MU与BK同相或反相，其波形应接近图4-3所示的理论波形。
（2）示波器的CH2接2DPSK解调单元的LPF，可看到LPF与MU同相。
当一帧内BK中“1”码“0”码个数相同时，LPF的正、负极性信号电平与0电平对称，否则不对称。
Agilent——眼图、抖动、相噪
Agilent——眼图、抖动、相噪2009-02-25 22:31随着数据速率超过Gb/s水平，工程师必须能够识别和解决抖动问题。
抖动是在高速数据传输线中导致误码的定时噪声。
如果系统的数据速率提高，在几秒内测得的抖动幅度会大体不变，但在位周期的几分之一时间内测量时，它会随着数据速率成比例提高，进而导致误码。
新兴技术要求误码率(BER)，亦即误码数量与传输的总码数之比，低于一万亿分之一(10-12)。
随着数据通信、总线和底板的数据速率提高，市场上已经出现许多不同的抖动检定技术，这些技术采用各种不同的实验室设备，包括实时数字示波器、取样时间间隔分析仪(TIA)、等时取样示波器、模拟相位检波器和误码率测试仪(BERT)。
为解决高数据速率上难以解决的抖动问题，工程师必需理解同步和异步网络中使用的各种抖动分析技术本文重点介绍3 Gb/s以上新兴技术的数据速率。
低于3 Gb/s的实时示波器可以捕获连续的数据流，可以同时在时域和频域中分析数据流；在更高的数据速率上，抖动分析要更具挑战性。
本文将从数字工程师的角度，介绍应对SONET/SDH挑战的各种经验。
抖动分析基本上包括比较抖动时钟信号和参考时钟信号。
参考时钟是一种单独的黄金标准时钟，或从数据中重建的时钟。
在高数据速率时，分析每个时钟的唯一技术是位检测和误码率测试；其它技术则采用某种取样技术。
如图1所示，眼图是逻辑脉冲的重叠。
它为测量信号质量提供了一种有用的工具，即使在极高的数据速率时，也可以在等时取样示波器上简便生成。
边沿由…1‟到…0‟转换和…0‟到…1‟转换组成，样点位于眼图的中心。
如果电压(或功率)高于样点，则码被标为逻辑…1‟；如果低于样点，则标为…0‟。
系统时钟决定着各个位的样点水平位置。
图1: 具有各项定义的眼图E1是逻辑…1‟的平均电压或功率电平，E0是逻辑…0‟的平均电压或功率电平。
参考点t = 0在左边的交点进行选择，右边的交点及其后是位周期TB。
利用眼图了解数字音频信号传输系统性能
电子科技大学 出版社 ， ２ Ｏ ０ ３ ． ［ ２ 】 李建 兴 ． 现 代通 信 系统 与仿 真 ［ Ｍ ］ ． 机械
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ｌ ｋ出版社 ， ２ ０ ０ ５ ．
的时刻 ，此 时的信 噪比最大 。
（ ２ ）眼图斜边 的斜 率反映 出系统对定 时
到重 要 的 作 用 。 而 利用 眼 图 测 量 法 ， 是 检 验 系 统传输性能最简便及行之有效的方法之一 。
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Ｓ 姊 ｌ ： 采集 一长率 教糖披形
我 们知 道，在 数字 音频 信 号的传 输 中，
主要 的测试指标有 ：数字信号 的幅值 ；传输 阻 抗、信号延时、抖动等 。在实际应用 中，传输 成
图（ ａ ）
统 中涵盖 了光传输 、电传输等 设备 。随着使 用 时 间的推延 ，设备和线路 的老化 ，元器件性 能
发生变化等原因 ， 势 必造 成 系统 性 能有 所 下 降 ，
这时候对系统建立一套行之有效的测试 ，分析 方法将对 系统的维护，保证信号的有效传输起
所得基础数据 的积 累和比较，可 以更准确地掌 握传输 设备 的运 行规 律，从而进 一步总结维护
经验 。
５结束语
在 实际使 用 中，大 多数数 字音 频信 号 的
传 输 异 常 故 障 ，通 过 示 波 器 ，利 用 眼 图 的 日常 测 量 可 以预 防 ， 同时 ，我 们 也 可 以利 用 眼 图 ，
把所有｝ ｌ ： 特麓 赫
接地、隔离、滤波或更换传输线 ，加强线 间转
换匹配等方法加 以抑制。 而 由于传输线的衰减、 时延和阻抗失配等因素引起的反射干扰和码 间 干扰将 使信 号眼图产 生畸变，这类信号称为乘 性干扰 ，它往往使码 元间产生抖动 。此时可以 观察：周期性抖 动， 常来 自于开关电源和串扰，
眼图实验报告
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。
数字解调实验实验报告
一、实验目的1. 理解数字解调的基本原理和方法。
2. 掌握数字解调实验的基本步骤和操作技巧。
3. 分析数字解调过程中的信号波形和性能指标。
4. 熟悉数字通信系统中的调制解调技术。
二、实验原理数字解调是数字通信系统中的关键环节，其主要任务是从接收到的数字信号中恢复出原始信息。
本实验主要涉及以下几种数字解调技术：1. 相干解调：利用接收到的信号与本地产生的参考信号进行相位同步，从而恢复出原始信息。
2. 非相干解调：不依赖接收信号与参考信号的相位同步，直接从信号中提取信息。
3. 锁相环解调：利用锁相环技术实现相位同步，从而提高解调性能。
三、实验仪器与设备1. 数字信号发生器：用于产生实验所需的数字信号。
2. 双踪示波器：用于观察信号波形。
3. 数字解调器：用于实现数字解调功能。
4. 计算机及实验软件：用于数据处理和分析。
四、实验内容与步骤1. 相干解调实验（1）设置数字信号发生器，产生一个基带信号（例如：2KHz的方波信号）。
（2）将基带信号调制为BPSK信号，载波频率为1MHz。
（3）将已调信号输入数字解调器，设置相干解调参数。
（4）观察解调后的信号波形，分析解调性能。
2. 非相干解调实验（1）设置数字信号发生器，产生一个基带信号（例如：2KHz的方波信号）。
（2）将基带信号调制为FSK信号，两个载波频率分别为1MHz和1.1MHz。
（3）将已调信号输入数字解调器，设置非相干解调参数。
（4）观察解调后的信号波形，分析解调性能。
3. 锁相环解调实验（1）设置数字信号发生器，产生一个基带信号（例如：2KHz的方波信号）。
（2）将基带信号调制为BPSK信号，载波频率为1MHz。
（3）将已调信号输入数字解调器，设置锁相环解调参数。
（4）观察解调后的信号波形，分析解调性能。
五、实验结果与分析1. 相干解调实验结果通过观察解调后的信号波形，可以发现相干解调能够有效地恢复出原始信息。
同时，相干解调对信号的相位同步要求较高，若相位差较大，解调性能会受到影响。
实验四 光纤通信系统测量中的眼图分析方法测试实验
实验四 光纤通信系统测量中的眼图分析方法测试实验一、实验目的1、了解眼图的形成过程2、掌握光纤通信系统中眼图的测试方法二、实验仪器1、ZYE4301F 型光纤通信原理实验箱1台2、20MHz 模拟双踪示波器1台3、万用表1台三、实验原理眼图是衡量数字光纤通信系统数据传输特性的简单而又有效的方法。
眼图可以在时域中测量，并且可以用示波器直观的显示出来。
图1是测量眼图的系统框图。
测量时，将“伪随机码发生器”输出的伪随机码加在被测数字光纤通信系统的输入端，该被测系统的输出端接至示波器的垂直输入，用位定时信号（由伪随机码发生器提供）作外同步，在示波器水平输入用数据频率进行触发扫描。
这样，在示波器的屏幕上就可以显示出被测系统的眼图。
伪随机脉冲序列是由n 比特长，2n 种不同组合所构成的序列。
例如，由n=2比特长的4种不同有组合、n=3比特长的8种不同的组合、n=4比特长16种不同的组合组成，直到伪随机码发生器所规定的极限值为止，在产生这个极限值以后，数据序列就开始重复，但它用作为测试的数据信号，则具有随机性。
如图2所示的眼图，是由3比特长8种组合码叠加而成，示波器上显示的眼图就是这种叠加的结果。
分析眼图图形，可以知道被测系统的性能，下面用图3所示的形状规则的眼图进行分析： 1、当眼开度VV V ∆-为最大时刻，则是对接收到的信号进行判决的最佳时刻，无码间干扰、信号无畸变时的眼开度为100％。
2、由于码间干扰，信号畸变使眼开度减小，眼皮厚度V V∆增加，无畸变眼图的眼皮厚度应该等于零。
图1眼图的测试系统3、系统无畸变眼图交叉点发散角b T T∆应该等于零。
4、系统信道的任何非线性都将使眼图出现不对称，无畸变眼图的正、负极性不对称度-+-++-V V V V 应该等于零。
5、系统的定时抖动（也称为边缘抖动或相位失真）是由光收端机的噪声和光纤中的脉冲失真产生的，如果在“可对信号进行判决的时间间隔T b ”的正中对信号进行判决，那么在阈值电平处的失真量ΔT 就表示抖动的大小。
眼图的定义、原理及模型
▪ 图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，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，在随机噪声的功率给定时，将 使误码率增加。“眼睛”张开的大小就指明失真 的严重程度。
散度应为0。 4.正负极性不对称度 ▪ 指在最佳抽样点处眼图正、负幅度的不对称程度。无畸变
眼图的极性不对称度应为0。
▪ 最后，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， 因此，即使在示波器上显示的眼图是张开 的，也不能完全保证判决全部准确。不过， 原则上总是眼睛张开得越大，实际判决越 准确。所以，还是可以通过眼图的张开度 来衡量和比较基带信号的质量，并以此为 依据来调整信号在信道中的传输特性，使 信号在通信系统信道中传输尽最大可能接 近于最佳工作状态。
眼图的定义、原理及模型
▪ 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，信号通过 信道后，也会引入噪声和干扰，也就是说， 总是在不同程度上存在码间干扰的。在码 间干扰和噪声同时存在情况下，系统性能 很难进行定量的分析，常常甚至得不到近 似结果。为了便于实际评价系统的性能， 常用所谓“眼图”。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 用的测试手段。
END
以上有不当之处，请大家给与批评指正， 谢谢大家！
11
▪ 衡量眼图质量的几个重要参数有： 1.眼图开启度(U-2ΔU)/U ▪ 指在最佳抽样点处眼图幅度“张开”的程度。无畸变眼图
数字解调实验报告
数字解调实验报告一、实验目的数字解调是数字通信系统中的关键环节，本次实验的主要目的是深入理解数字解调的原理和方法，通过实际操作和数据分析，掌握数字解调的过程和性能评估指标，并能够运用所学知识解决实际问题。
二、实验原理数字解调是将接收到的数字调制信号还原为原始数字信息的过程。
常见的数字调制方式包括幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等。
以二进制相移键控（BPSK）为例，其调制原理是通过改变载波的相位来表示二进制数字“0”和“1”。
在解调过程中，通常采用相干解调的方法，即首先将接收到的信号与本地同频同相的载波相乘，然后通过低通滤波器滤除高频分量，最后进行抽样判决，恢复出原始的数字信息。
三、实验设备和环境1、计算机一台2、数字通信实验软件3、信号发生器4、示波器四、实验步骤1、打开数字通信实验软件，设置调制方式为 BPSK，生成一定长度的随机二进制数字序列作为原始信息。
2、对原始信息进行 BPSK 调制，得到调制后的信号。
3、在信道中加入高斯白噪声，模拟实际通信中的噪声干扰。
4、对接收端的信号进行相干解调，恢复出原始信息。
5、计算误码率，分析噪声对解调性能的影响。
五、实验数据及结果分析1、绘制调制前后的信号波形原始二进制数字序列具有明显的随机性。
调制后的信号在相位上发生了变化，“0”和“1”对应不同的相位。
2、不同噪声强度下的误码率随着噪声强度的增加，误码率逐渐升高。
当噪声功率较小时，误码率较低，解调性能较好；当噪声功率超过一定阈值时，误码率急剧上升，解调性能严重下降。
3、分析解调结果与理论值的差异实验结果与理论分析基本相符，但由于实际实验中存在各种非理想因素，如噪声的随机性、系统的非线性等，导致实际误码率略高于理论值。
六、实验中遇到的问题及解决方法1、噪声设置不合理最初设置的噪声强度过大，导致误码率过高，无法准确分析解调性能。
通过逐步减小噪声强度，找到了合适的范围，使实验结果更具参考价值。
数字解调 实验报告
数字解调实验报告数字解调实验报告引言：数字解调是一种将数字信号转换为模拟信号的过程，它在通信领域中起着重要的作用。
本实验旨在通过实际操作，探索数字解调的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是：1. 了解数字解调的基本原理；2. 学习使用数字解调器进行信号解调；3. 掌握解调后信号的分析和处理方法。
二、实验原理数字解调是将经过调制的数字信号还原为原始的模拟信号的过程。
常见的数字解调方式有频移键控（FSK）、相移键控（PSK）和振幅移键控（ASK）等。
三、实验步骤1. 准备工作：将实验所需设备连接好，包括信号发生器、数字解调器和示波器等；2. 设置信号发生器：根据实验要求，设置合适的频率和幅度；3. 连接信号发生器和数字解调器：将信号发生器的输出接入数字解调器的输入端；4. 设置数字解调器：根据实验要求，选择合适的解调方式和参数；5. 连接数字解调器和示波器：将数字解调器的输出接入示波器的输入端；6. 观察示波器波形：通过示波器观察解调后的信号波形，并进行分析和处理。
四、实验结果与分析在本实验中，我们选择了频移键控（FSK）作为数字解调的方式。
通过设置信号发生器的频率和幅度，我们成功地生成了一个调制信号。
将该信号输入到数字解调器中，并连接示波器进行观察。
观察结果显示，解调后的信号波形与原始模拟信号非常接近，证明了数字解调的有效性。
进一步分析解调后的信号，我们发现其中包含了原始信号的频率和振幅信息。
通过对解调后的信号进行频谱分析，我们可以得到原始信号的频谱特征。
这对于信号处理和通信系统设计具有重要意义。
五、实验总结通过本次实验，我们对数字解调的原理和应用有了更深入的了解。
我们学会了使用数字解调器进行信号解调，并掌握了解调后信号的分析和处理方法。
数字解调在通信领域中具有广泛的应用，对于提高通信质量和可靠性起着重要作用。
然而，本实验只是对数字解调的基础探索，还有许多进一步的研究和应用值得我们深入探讨。
04 码间串扰——眼图(补充)
补充材料：信号的眼图当接收信号同时受到码间串扰和噪声的影响时，系统性能的定量分析较为困难，一般可以利用示波器，通过观察接收信号的“眼图”对系统性能进行定性的、可视的估计。
用示波器跨接在待测信号的输出端，调整示波器锯齿波水平扫描周期，使其与接收符号的周期同步，再将接收波形输入示波器的垂直放大器，就可以从显示器上看到眼图。
在传输二进制信号波形时, 示波器显示的图形很像人的眼睛，因此被称为“眼图”。
由眼图可以观察出符号间干扰和噪声的影响，如图1所示：图1 眼图模型最佳抽样时刻应是“眼睛”张开最大的时刻。
当存在噪声时，眼图的线迹会变成比较模糊的带状的线，噪声越大，线条越宽，“眼睛”张开得越小，阴影区的垂直高度表示信号的畸变范围。
图中央抽样时刻的横轴位置对应于最佳判决门限，上下两阴影区的间隔距离之半为噪声的容限, 噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。
眼图斜边的斜率决定了系统对抽样定时误差的灵敏程度：斜率越大，对定时误差越灵敏。
下面以三个BPSK码元为例，给出用Matlab生成的眼图，其中发射端采用sinc成型滤波器。
三个码元的可能组合为8种形式，即[-1 -1 -1 ; -1 -1 1; -1 1 -1 ; -1 1 1; 1 -1 -1; 1 -1 1; 1 1 -1; 1 1 1]。
将8种可能的信号组合形成的时域波形逐一画到同一张图上，即可得到三个符号时的眼图，当信道存在噪声时，接收信号的眼图中也将叠加噪声。
无噪声和有噪声干扰下的眼图如下所示：(a) 无噪声(b)有噪声图2 三个符号时的眼图同理，考虑五个码元周期时，眼图形状如下：(a)无噪声(b)有噪声图3 五个符号时的眼图实际系统中，符号序列的长度是无限的，因此其眼图实际上是更多待定信号波形的叠加。
不同的传输信号幅度将产生不同的眼图，同时眼图还与发端滤波器的时域波形有关。
下图给出了多进制信号的眼图：图4 多进制信号的眼图。
眼图实验报告的数据.
实验五眼图一、实验目的:1、理解受限信道上的数据传输率;2、观察眼图,分析不同参数设置对眼图的影响。
二、实验原理当一个信号通过一个受限的信道时, 它的波形将发生变化。
如图 5-1所示, 当数据传输率提高时,波形的失真也增大,甚至使得数据不能传输。
图 5-1 受限信道中的波形的前后变化眼图通常用于实时观察一个数字数据序列, 它能够表达出很多有关传输质量的信息,而做这些仅一个常用的示波器和一位时钟序列就可以了。
通过观察眼图,可以测量出传输的质量及接收到的数据中发生错误的可能性。
其原理图如图 5-2所示:图 5-2 眼图产生的原理一个典型的眼图通常是用来显示传输在一个受限信道上的二进制序列, 而这个受限的信道是忽略了噪音的。
如图 5-3所示:图 5-3眼图三、实验设备1、主机 TIMS-301F2、 TIMS 基本插入模块(1 TIMS-153序列产生器(Sequence generator(2 TIMS-148音频振荡器(Audio Oscillator(3 TIMS-153 可调低通滤波器(Tuneable LPF3、计算机4、 PICO 虚拟设备四、实验步骤:1、将 TIMS 系统中的音频振荡器 (Audio Oscillator 、序列产生器 (Sequence generator 、可调低通滤波器 (Tuneable LPF 三个模块按图 5-4连接。
2、 PICO 软件的设置:打开 PICO 软件,设置眼图参数。
在“ Settings ” 菜单中选择“ Options ”选项,如下图所示:在弹出的窗口菜单中,在“ Sco pe options”里的“ Data to display”项选择“ Accumulate ” 。
如下图所示:在 Trigger 项中应作如下图的设置:2、顺时针设置可调低通滤波器(Tuneable LPF 上的 TUNE 和 GAIN 按钮, 使其调至最大选择 WIDE 带宽模式。
通信原理实验,码型变换,移相键控调制与解调,眼图,抽样定理,.
实验一码型变换实验一、基本原理在数字通信中, 不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统, 我们称它为基带传输系统,基本结构如图所示。
干扰基带传输系统的基本结构基带信号是代码的一种电表示形式。
在实际的基带传输系统中, 并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。
对传输用的基带信号的主要要求有两点:(1对各种代码的要求,期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型; (2 对所选码型的电波形要求, 期望电波形适宜于在信道中传输。
AMI :AMI 码的全称是传号交替反转码。
这是一种将信息代码 0(空号和 1(传号按如下方式进行编码的码:代码的 0仍变换为传输码的 0, 而把代码中的 1交替地变换为传输码的 +1, -1, +1, -1,……。
HDB3:HDB 3码是对 AMI 码的一种改进码,它的全称是三阶高密度双极性码。
其编码规则如下:先检察消息代码(二进制的连 0情况,当没有 4个或 4个以上连 0串时,按照 AMI 码的编码规则对信息代码进行编码; 当出现 4个或 4个以上连 0串时, 则将每 4个连 0小段的第 4个 0变换成与前一非 0符号 (+1或 -1 同极性的符号, 用V 表示 (即 +1记为 +V, -1记为 -V ,为使附加 V 符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性,还必须保证相邻 V 符号也应极性交替。
当两个相邻 V 符号之间有奇数个非 0符号时,用取代节“ 000V ” 取代 4连 0信息码; 当两个相邻 V 符号间有偶数个非 0符号时, 用取代节“ B00V ” 取代 4连 0信息码。
CMI :CMI 码是传号反转码的简称,其编码规则为:“ 1”码交替用“ 11”和“ 00”表示; “ 0”码用“ 01”表示。
BPH :BPH 码的全称是数字双相码,又称 Manchester 码,即曼彻斯特码。
它是对每个二进制码分别利用两个具有 2个不同相位的二进制新码去取代的码,编码规则之一是: 0→ 01(零相位的一个周期的方波1→ 10(π相位的一个周期的方波二、实验结果CMIBPHHDB3 AMI三、结果分析各码型波形如上所示, 我们发现许多波形产生了不同程度的畸变, 表现是幅值不是单一的水平线, 而成了曲线。
数字调制和解调实验
移动通信实验报告15电信2班 梁欣欣17号 王灿尚28号 郑钊鑫37号实验四 数字调制和解调实验一、QPSK 调制解调实验一、实验目的1. 了解QPSK 调制和解调的基本原理； 2．熟悉软件完成QPSK 的过程。
二、实验内容1．熟悉QPSK 调制和解调过程； 2．通过示波器测试QPSK 各点的波形； 三、实验原理BPSK 是用两种相位(0,π)来表示两种信息，而四相移相键控（QPSK ）是利用载波的四个不同相位来表征数字信息，每一个载波相位代表两个比特的信息。
因此对于输入的二进制数字序列应该先进行分组。
将每两个比特编为一组，采用相应的相位来表示。
当初始相位取0时，四种不同的相位为：0,π/2,π,3π/2 分别表示数字信息：11.01.00、10；当初始相位为4/π时，四种不同的相位为：4/π、4/3π、4/5π、4/7π分别表示11.01.00、10。
这两种QPSK 信号可以通过图4-12-1的矢量图来表征。
(a) 初始相位为0(b) 初始相位为л/4图4-12-1 QPSK 信号的矢量图表示QPSK 信号可以表示为：t T Q t t I t e ωωsin )(cos )()(0-=，其中I (t )称为同相分量，Q (t )称为正交分量。
根据上式可以得到QPSK 正交调制器的方框图，如图4-12-2所示。
图4-12-2 QPSK 系统调制器原理框图从图4-12-2可以看出，QPSK 调制器可以看作为两个BPSK 调制器构成，输入的二进制信息序列经过串并转换，分成两路速率减半的序列I (t )和Q (t )，然后对t ωcos 和t ωsin 进行调制，相加后即可得到QPSK 信号。
经过串并变换之后的两个支路，一路为单数码元，另一路是偶数码元，这两个支路为正交，一个称为同相支路，即I 支路，另一个称为正交支路，即Q 支路。
QPSK 信号可以采用两个正交的载波信号实现相干解调。
通过载波恢复电路，产生相干载波，分别将同相载波和正交载波提供给同相支路和正交支路的相关器，经过积分、判决和并串转换，即可恢复原来的二进制信息。
数字解调实验报告
数字解调实验报告数字解调实验报告概述：数字解调是一种将数字信号转化为模拟信号的过程，它在通信领域中起着重要的作用。
本实验旨在通过实际操作，了解数字解调的原理和应用，并通过实验结果来验证理论知识。
实验设备和方法：本次实验使用了数字解调器、信号发生器和示波器等设备。
首先，将信号发生器的输出接入数字解调器的输入端，然后将数字解调器的输出接入示波器进行观测。
在实验过程中，我们调整信号发生器的频率和幅度，以及数字解调器的参数，来观察解调效果。
实验过程：1. 预备工作：在进行实验之前，我们需要对实验设备进行连接和调试。
首先，将信号发生器的输出端与数字解调器的输入端相连，然后将数字解调器的输出端与示波器相连。
接下来，我们需要调整信号发生器的频率和幅度，以及数字解调器的参数，使其适应实验需求。
2. 实验一：频移键控解调（FSK）在这个实验中，我们将使用频移键控解调技术来解调信号。
首先，我们设置信号发生器的频率为f1和f2，分别代表两个不同的数字信号。
然后，我们将数字解调器的参数设置为FSK模式，并将示波器调整到合适的观测范围。
通过观察示波器上的波形，我们可以确定数字解调器是否能够正确解调信号。
3. 实验二：相干解调（ASK）在这个实验中，我们将使用相干解调技术来解调信号。
首先，我们设置信号发生器的频率为f1和f2，分别代表两个不同的数字信号。
然后，我们将数字解调器的参数设置为ASK模式，并将示波器调整到合适的观测范围。
通过观察示波器上的波形，我们可以确定数字解调器是否能够正确解调信号。
实验结果与分析：通过实验，我们观察到了数字解调器正确解调信号的情况。
在频移键控解调实验中，当信号发生器的频率为f1时，示波器上显示出了对应的解调信号；当信号发生器的频率为f2时，示波器上也显示出了对应的解调信号。
在相干解调实验中，我们同样观察到了正确解调信号的情况。
结论：通过本次实验，我们深入了解了数字解调的原理和应用，并通过实验结果验证了理论知识的正确性。
实验四 数字解调与眼图
实验四数字解调与眼图一、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。
本实验采用相干解调法解调2DPSK信号、采用过零检测法解2FSK信号。
图4-1为两个解调器的方框图。
图 4-l 数字解调方框图（a）2DPSK相干解调（b）2FSK过零检测解调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。
本实验系统中为简化实验设备，发端即数字调制的输出端没有带通滤波器、信道是理想的，故解调器输入端就没加带通滤波器。
下面对2DPSK相干解调电路中的一些具体问题加以说明。
·电位器R26可以改变相乘器的增益。
相乘器增益太大时运放 U30可能会出现畸变。
调节R26时使MU的峰峰值不大于5V，此时运放输出信号的峰峰值也不大于5V，MU的波形接近图4-2所示的理论波形，但略有区别。
·信源是周期为24bit的周期信号，当24bit的相对码BK中“l”码和“0”码个数不相等时，相乘器U29的输出信号均值不等于0，此信号经电容C16隔直、低通滤波、反相放大器放大后得到的LPF信号就是一个均值为0但正负不对称的信号。
在实际的2DPSK通信系统中，抽样判决器输入信号是一个均值为 0且正负对称的信号，因此最佳判决电平为0。
本实验系统中，Vc 决定判决电平。
当 Vc =0而相对码 BK 中“1”码和“0”码个数差别太大时，会出现误判决，即解调器出现误码。
因为此时LPF信号的正电平或负电平非常接近0电平，抽样脉冲（位同步信号）稍不理想就会造成误码。
4实验四 数字调制与眼图
实验四数字调制与眼图一、实验目的1．掌握2DPSK相干解调原理。
2．掌握2PSK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载波频率等于码速率的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：包络检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。
(b)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 解调器输出相对码测试点·AK-OUT 解调器输出绝对码输出点/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 整形输出点/测试点·BS-IN 位同步信号输入点·AK-OUT 解调器输出绝对码输出点/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7486 2FSK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：·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。
如何看眼图
如何看眼图2007年06月24日星期日11:01 A.M.在实际数字互连系统中，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，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。
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。
在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。
当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，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，反映了码间串扰的强弱。
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。
通常眼图可以用上图所示的图形来描述，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，斜率越大，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。
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实验四数字解调与眼图一、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。
本实验系统中为简化实验设备，发端即数字调制的输出端没有带通滤波器、信道是理想的，故解调器输入端就没加带通滤波器。
下面对2DPSK相干解调电路中的一些具体问题加以说明。
• MU的波形接近图4-3所示的理论波形，略有区别。
•信源是周期为24bit的周期信号，当24bit的相对码BK中“1”码和“0”码个数不相等时，相乘器U29的输出信号MU及低通滤波器输出信号LPF是正负不对称的信号。
在实际的2DPSK通信系统中，抽样判决器输入信号是一个均值为0且正负对称的信号，因此最佳判决电平为0。
本实验系统中，Vc决定判决电平。
当Vc=0而相对码BK中“1”码和“0”码个数差别太大时，可能出现误判决，即解调器出现误码。
因为此时LPF信号的正电平或负电平非常接近0电平，抽样脉冲（位同步信号）稍不理想就会造成误码。
电位器R39用来调节判决电平，当BK中“1”码与“0”码个数差别比较大时出现误码时，可调节R39使Vc等于LPF 信号的中值（最佳判决门限）。
实际通信系统中的2DPSK相干解调器（或差分相干解调器）不需要调节判决电平。
•比较器的输出CM为TTL电平信号，它不能作为相对码直接送给码反变器，因为它并不是一个标准的单极性非归零码，其单个“1”码对应的正脉冲的宽度可能小于码元宽度、也可能大于码元宽度。
另外，当LPF中有噪声时，CM中还会出现噪声脉冲。
•异或门74LS86输出的绝对码波形的高电平上叠加有小的干扰信号，经U34整形后即可去掉。
DPSK相干解调器模块各点波形示意图如图4-3所示。
图4-3 2DPSK相干解调波形示意图2FSK解调器工作原理及有关问题说明如下：•图4-4为2FSK过零检测解调器各点波形示意图，图中设“1”码载频等于码速率的两倍，“0”码载频等于码速率。
•整形1和整形2的功能与比较器类似，在其输入端将输入信号叠加在2.5V上。
74HC04的状态转换电平约为2.5V，可把输入信号进行硬限幅处理。
整形1将正弦2FSK信号变为TTL电平的2FSK信号。
整形2和抽样电路共同构成一个判决电平为2.5V的抽样判决器。
图4-4 2FSK过零检测解调器各点波形示意图•单稳1、单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发，它们与相加器一起共同对TTL电平的2FSK信号进行微分、整流处理。
电位器R43和R44决定上升沿脉冲宽度及下降沿脉冲宽度（应基本相等）。
• R48可以调节滤波器的频率特性及LPF信号幅度，LPF不是TTL电平信号且不是标准的非归零码，必须进行抽样判决处理。
U34对抽样判决输出信号进行整形。
四、实验步骤本实验使用数字信源单元、数字调制单元、载波同步单元、2DPSK解调单元及2FSK解调单元，它们之间的信号连结方式如图4-5所示,其中实线是指已在电路板上布好的,虚线是实验中要手工连接的。
实际通信系统中，解调器需要的位同步信号来自位同步提取单元。
本实验中尚未用位同步提取单元,所以位同步信号直接来自数字信源。
在做2DPSK解调实验时，位同步信号送给2DPSK解调单元，做2FSK解调实验时则送到2FSK解调单元。
数字信源数字调制2FSK解调2DPSK解调载波同步BS-OUTNRZ-OUT(AK)CAR-OUT2FSK2DPSKBS-INBS-IN图4-5 数字解调实验连接图1. 复习前面实验的内容并熟悉2DPSK解调单元及2FSK解调单元的工作原理，接通实验箱电源。
将数字调制单元单刀双掷开关K7置于左方NRZ端。
2. 检查要用到的数字信源、数字调制及载波同步单元是否工作正常，保证载波同步单元处于同步态。
3. 2DPSK解调实验（1）将数字信源单元的BS-OUT用信号连线连接到2DPSK解调单元的BS-IN点,以信源单元的FS信号作为示波器外同步信号，将示波器的CH1接数字调制单元的BK，CH2（建议使用示波器探头的x10衰减档）接2DPSK解调单元的MU。
MU 与BK同相或反相，其波形应接近图4-3所示的理论波形。
（2）示波器的CH2接2DPSK解调单元的LPF，可看到LPF与MU同相。
当一帧内BK中“1”码“0”码个数相同时，LPF的正、负极性信号电平与0电平对称，否则不对称。
LPF波形LPF正负极性信号电平与0电平对称 LPF正负极性信号电平与0电平不对称，保证VC处在0电平（当BK中“1”（3）示波器的CH1接VC，调节电位器R39与“0”等概时LPF的中值即为0电平），此即为抽样判决器的最佳门限。
（4）观察数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK之间的关系，再观察数字调制单元中AK信号与2DPSK解调单元的MU、LPF、BK、AK-OUT信号之间的关系。
数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的BK波形AK与2DPSK解调单元的MU波形AK与2DPSK解调单元的LPF波形AK与2DPSK解调单元的BK波形AK与2DPSK解调单元的AK-OUT波形（5）断开、接通电源若干次，使发端CAR信号与载波同步CAR-OUT信号的相位关系出现跳变，重新进行步骤（4）中的观察。
信号反相信号同相重复上一步，输出结果截图如下：数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的MU波形数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的LPF波形数字调制单元的BK与2DPSK解调单元的BK波形AK与2DPSK解调单元的MU波形AK与2DPSK解调单元的LPF波形AK与2DPSK解调单元的BK波形AK与2DPSK解调单元的AK-OUT波形（6）将数字调制单元单刀双掷开关K7置于右方（M序列）端，此时数字调制器输入的基带信号是伪随机序列（本系统中是M序列）信号。
用示波器观察2DPSK 解调单元LPF点，即可看到无噪声状态下的眼图。
无噪声状态眼图4. 2FSK解调实验将数字调制单元单刀双掷开关K7还原置于左方NRZ端。
将数字信源单元的BS-OUT用信号连线换接到2FSK解调单元的BS-IN点,示波器探头CH1接数字调制单元中的AK，CH2分别接2FSK解调单元中的FD、LPF、CM及AK-OUT，观察2FSK 过零检测解调器的解调过程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。
LPF的波形应接近图4-4所示的理论波形。
2FSK解调单元的FD2FSK解调单元的LPF2FSK解调单元的CM2FSK解调单元的AK-OUT 五、实验报告要求1. 设绝对码为1001101，相干载波频率等于码速率的1.5倍，根据实验观察得到的规律，画出CAR-OUT与CAR同相、反相时2DPSK相干解调MU、LPF、BS、BK、AK波形示意图，总结2DPSK克服相位模糊现象的机理。
答：2DPSK克服相位模糊现象：DPSK原码经变换为差分码序列｛bk｝，延迟一码元为｛bk-1｝，接收端正确检测后，经反变换再恢复，此时若本地相干载波反相，则相干解调后得到｛bk｝的反码，经码型反变换，即可清除相位模糊现象。
2.设信息代码为1001101，2FSK的两个载频分别为码速率的四倍和两倍，根据实验观察得到的规律，画出2FSK过零检测解调器输入的2FSK波形及FD、LPF、BS、AK波形（设低通滤波器及整形2都无倒相作用）。