实验四 眼图
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。
光纤通信原理实验课件PPT光纤通信原理实验教学课件
实验二 电话光纤传输系统实验
1、若模拟电话光纤传 输时有噪声，可根据 模拟信号光纤传输步 骤进行调试。
2、若数字电话光纤传输时
！ 有噪声，可根据数字光纤 传输步骤进行调试。
注意事项
38
实验二 电话光纤传输系统实验
思考题
1、能否用一根光纤传输两路模拟信号，如 果可以，如何实现？如果不行，说明理由。
实
验
2 连接导线：T504与T101连接。
准
备
3
将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到 数字、1310nm和1310nm。
10
实验一 数字信号光纤传输实验
实验步骤
4
接上交流电源线，先开交流开关，再 开直流开关K01，K02。
实
验 准 备
5
接通数字信号源模块、光发模块(K10) 的直流电源。
6
用万用表监控R110两端电压，调节半导 体激光器驱动电流，使之小于25mA。
实验步骤
模拟电话光纤传输系统实验
1
用实验十一调试方法调节，使1310nm光纤 通信系统能够正常传输模拟信号。
实 验 准
2
连接导线：T401与T111连接，T412与T121 连接，T402与T411连接。并接上电话机。
备
3
用光纤跳线将1310nm光发端机与1310nm 光收端机连接起来。
26
实验二 电话光纤传输系统实验
18
实验二 电话光纤传输系统实验
了解电话及语音信号通过光纤传输的全
实
过程
验
目
的
握模拟电话、数字电话光纤传输的工作
原理
19
实验二 电话光纤传输系统实验
ZY12OFCom13BG3 光纤通信原理实验箱
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。
眼图实验(含总结)
实验报告20 年度春季学期数字通信原理课程名称实验二眼图实验名称实验名称：眼图实验目的：理解升余弦滚降系统的特性；理解眼图的含义。
实验要求：1.绘制滚降系数分别为0,0.5,1的升余弦系统的时域波形和频谱，并分析之。
2.画出滚降系数为1的升余弦系统的眼图。
实验过程：1.打开MATLAB新建一个文件，然后按照老师所给的PPT的实验教程指南打上以下的程序：Ts=1;N=17;dt=Ts/N;df=1.0/(20.0*Ts);t=-10*Ts:dt:10*Ts;f=-2/Ts:df:2/Ts;a=[0,0.5,1];for n=1:length(a)for k=1:length(f)if abs(f(k))>0.5*(1+a(n))/TsXf(n,k)=0;elseif abs(f(k))<0.5*(1-a(n))/TsXf(n,k)=Ts;elseXf(n,k)=0.5*Ts*(1+cos(pi*Ts/(a(n)+eps)*(abs(f(k))-0.5*(1-a(n))/Ts)));end;end;xt(n,:)=sinc(t/Ts).*(cos(a(n)*pi*t/Ts))./(1-4*a(n)^2*t.^2/Ts^2+eps);endsubplot(211);plot(f,Xf);axis([-1 1 0 1.2]);xlabel('f/Ts');ylabel('升余弦滚降频谱');subplot(212);plot(t,xt);axis([-10 10 -0.5 1.1]);xlabel('t');ylabel('升余弦滚降波形');图1 升余弦滚降函数代码2.之后点击运行，然后能看见结果：图2 升余弦滚降3.然后在按照老师所给的实验操作指南，打上眼图的源代码，如下：图3眼图源代码（1）图4 眼图源代码（4）4.之后自己编写一段sigexpand函数，然后运行它之后在运行眼图代码，得到结果如下：图5 眼图运行结果实验小结：通过本次对眼图与升余弦滚降系统的特性分析让我对于其的结构理解、更加的深刻，我不断地翻阅书籍和网上的相关知识得到了滚降系数α：在无码间串扰条件下所需带宽W 和码元传输速率Rs 的比值（即奈奎斯特频率），将本来很模糊的概念到最后的融会贯通。
眼图形成原理
眼图形成原理在数位通讯系统的实体层（Physical Layer）中，资料的定义是以逻辑位准的1与0来做判断，但在一般示波器上，撷取到的信号是一段相当短的时间，例如示波器的整个显示幕宽度为100ns，则表示在示波器的有效频宽、取样率及记忆体配合下，得到了100ns下的波形资料，但在这么短的时间中，所分析的资料并不具有代表性，例如信号在每一百万位元会出现一次突波（Spike），在此时间内，出现的机率很小，因此会错过某些重要的讯息。
若可以以重复叠加的方式，将新的信号不断的加入显示幕中，但却仍然记录着前次的波形，只要累积的时间够久，就可以形成一个眼形的图案，如(图一)所示，它就好像把一组讯号切成三位元的二进位逻辑叠在一起一般。
其中要注意的是，一个完整的眼图应该包含所有的八组状态（即000至111），且每一个状态发生的次数要尽量一致，否则，将有某些讯息无法呈现在显示幕中，如(图二)所示。
为了达到量测结果的有效性，一般会采用随机编码（Pseudo Random Bit Sequence；PRBS）的方式，这种编码的好处是当操作完一个回路后，所有的状态将会平均分配，使得眼图的形状是对称的，其中又因不同的位元组长度而分成2^7、2^15、2^23、2^31数种规格，而编码产生的方式，可以由硬体或软体来达成，硬体的方式是采用数位逻辑电路达成，软体则是在先将资料存在编码器内部的记忆体中，经由时脉触发记忆体中的字串讯号，随机编码的另一用途，是量测待测物在各种条件下的误码率（Bit Error Ratio；BER），此时需要有同样编码行为的错误分析仪（Error Analyzer）搭配才可以达到此量测目的。
《图一由八个状态所形成的眼图示意图》《图二因缺乏某组状态将无法形成完整的眼图》硬体介绍最简单且直接能分析出眼图的仪器非示波器莫属，而在取样的方法上，又分成即时（Real time）及重复性（Repetition）两大类，而一般的示波器，大抵都是以前者为主，后者主要是因应Gigabit速度以上的测试，如Infiniband、光纤通讯等，其分类上大致可以从操作的频宽来作区隔，即时取样主要在DC至6GHz范围内，而重复取样则针对100MHz以上至65Ghz为主。
眼图有关知识详细解释
眼图综述报告-----------李洋目录1. 眼图的形成 (2)1.1 传统的眼图生成方法 (2)1.2 实时眼图生成方法 (3)1.3 两种方法比较 (4)2. 眼图的结构与参数介绍 (4)2.1 眼图的结构图 (4)2.2 眼图的主要参数 (5)2.2.1 消光比 (5)2.2.2 交叉点 (5)2.2.3 Q因子 (6)2.2.4 信号的上升时间、下降时间 (6)2.2.5 峰—峰值抖动和均方根值抖动 (6)2.2.6 信噪比 (6)3. 眼图与系统性能的关系 (7)4. 眼图与BER的关系 (7)4. 如何获得张开的眼图 (8)5. 阻抗匹配的相关知识 (9)5.1 串联终端匹配 (9)5.2 并联终端匹配 (10)6. 眼图常见问题分析 (10)7. 总结 (17)1.眼图的形成眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，其形状类似于眼睛，故叫眼图。
在用余辉示波器观察传输的数据信号时，使用被测系统的定时信号，通过示波器外触发或外同步对示波器的扫描进行控制，由于扫描周期此时恰为被测信号周期的整数倍，因此在示波器荧光屏上观察到的就是一个由多个随机符号波形共同形成的稳定图形。
这种图形看起来象眼睛，称为数字信号的眼图。
示波器测量的一般信号是一些位或某一段时间的波形，更多的反映的是细节信息。
而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特性。
如下图：1.1 传统的眼图生成方法采样示波器的CLK通常可能是用户提供的时钟,恢复时钟,或者与数据信号本身同步的码同步信号.图：采样示波器眼图形成原理1.2 实时眼图生成方法实时示波器通过一次触发完成所有数据的采样,不需附加的同步信号和触发信号.通常通过软件PLL方法恢复时钟。
图：实时示波器眼图形成原理另一种示意图:图：实时示波器眼图形成原理1.3 两种方法比较1.传统的方法比实时眼图生产方法测量的速度要慢100至1000倍。
2.传统的眼图生成方法测量精度没有实时眼图生成方法高。
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。
眼图观察实验
眼图观察实验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。
Vt11垂直张开度E= 水平长开度E1= 0tV22V V 12 t 1 t 2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 U101 CPLD可编程模块二 70 CMI码 34 产生电路 35 5 36 31 PN2 2KB/S PN 32 码产生电路CMIOUTCMI MCMI 数字信号眼图FCMI 测试点测试点TP902 TP903 HPN2 FPN2 眼 HPN2 CMI码 1 图 HPN32 2 PN32 3 K02 观 FPN32 察 HC1 1KHz方波电产生电路 FC1 路 HC2 FC2 32KHz方波产生电路 U301 U302 FPGA可编程模块一 39 CMI码产生电路 47 2KB/S PN 码产生电路 48 32KB /S PN 码产生电路 ? ? ? ? 图9-2 眼图观察方框图 ? ? FPGA/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。
七年级科学眼和视觉4
课后小结
• • • • • •
眼球的结构 视觉的形成 视觉的限制 近视和远视 色盲 爱护眼睛
THE
END
第六节
眼和视觉
仙降镇中
夏
眼球的结构
近视的成因 远视的成因 视力的矫正
眼球的结构
睫状体 １ 虹 膜 ２ 角 膜 ３ 瞳 孔 ４ 晶状体 ５
玻璃体 ６
巩 ７膜
脉络膜 ８ 视网膜 ９
视神经 10
正 常 眼 远处物体反射的光线经 过晶状体的折射后形成 的物像落在视网膜上
近 视 眼 晶状体曲度过大或眼 球前后径过长使物像 落在视网膜的前方
正 常 眼 远处物体反射的光线经 过晶状体的折射后形成 的物像落在视网膜上
远 视 眼 晶状体曲度过小或眼 球前后径过短使物像 落在视网膜的后方
近 视
矫 正
远 视
矫 正Biblioteka 人类视觉上的限制• 实验1 近点和远点
• 实验2 感觉盲点 • 盲点是视神经在视网 膜上穿过的地方,无感 光细胞
近视
远视
色盲
1766年9月6日，道尔顿生于英国。家境十分清贫。12岁时，因要帮父母想法挣钱来 养家糊口而停学。停学后，他仍顽强地坚持自学。 本村学校一位教师见道尔顿勤奋好学，便把他招去当了助理教师。起先，淘气的学生 瞧不起这位比自己大不了多少的“小先生”，因为道尔顿那年只15岁。他们挖空心思地 找来一些难题，想给“小先生”一个下马威。没料到“小先生”面对难题，不费吹灰之 力一一解出。于是学生们对他心悦诚服了.没干多久，，他到坎达尔中学当了数学教师。 在这儿，除了教书，几乎所有时间，他都用来读书。数理化方面的书他看，法文等外 文也学在该校干了一些年，他被提升为校长。他曾专门拜一个叫戈夫的盲人为师，学习 气象学、数学、希腊文等。 1794年，28岁的道尔顿在科学研究方面取得了不少成就，在科技界已崭露头角。有一 天，他突然想起今天是妈妈的生日，想买点礼物给老人，以示祝贺。 他精心挑选了一双挺高级的丝袜子。他一溜烟跑口家去。“妈妈，您看这双袜子多好！ 您穿上一定是既大方又舒适。” 妈妈一看，顿时哈哈大笑，对客人们说：“都来看，我儿子把我当年轻人了，给我买 了双樱桃红色的袜子。” 道尔顿感到奇怪，赶紧解释：“不，妈妈，我知道您年纪大了，不适合穿色彩鲜艳的， 所以就选了双灰色的，可您硬要说是红色的。” 一位客人接过袜子，递到道尔顿的眼皮底下说：“这明明是樱桃红嘛，怎么会是灰色 呢！你是还没睡醒吧？”说得满屋子的人哄堂大笑。 道尔顿的哥哥接过袜子一看：“弟弟，不错，妈妈完全可以穿，这灰色多好看啊！” 在场的人几乎都看了这双袜子。结果形成了两派意见：一派是道尔顿兄弟，硬说社袜 子是灰色的；一派是其他人，都说袜于是樱桃红色的。 道尔顿有点疑惑了：“难道我们眼睛有问题了。我看着明明是灰色，怎么别人都说是 红色？” 袜子颜色之争一事过后，人们都只当件怪事讲讲而已，他却不同，一心想解开这个谜。
眼图测量分析
眼圖之量測分析引言眼圖是一項時間分析工具，讓使用者能夠清楚看見時間和強度的誤差。
在真實生活中，諸如抖動之類的誤差非常難以量化，因為經常改變，而且非常小。
因此，眼圖非常利於尋找最大抖動以及電壓強度的誤差，如圖一所示。
圖一、眼圖檢視的抖動和電壓雜訊示意圖誤差增加時，眼圖中心的白色空間就會縮小。
那個空間由兩項特性所定義：眼寬(Eye Width)和眼高(Eye Height)。
圖二中白色空間的寬度就稱為眼寬。
因此，眼圖由數量足夠的樣本構成（數百萬個時間段落轉換），眼寬就是用來度量在任何指定的時間期間內、資料線穩定的時間長度的良好工具。
這樣可以了解可允許的保存時間和建立時間有多少。
最後完成的眼圖中的白色空間的高度就稱為眼高。
如果眼圖由數量足夠的樣本構成（數百萬個時間段落轉換），眼高可以指出接收器的VIH和VIL必須位於何處，才能正確地對資料取樣。
數位訊號轉換的品質越好，眼圖中的開放白色空間越大。
換言之，眼寬和眼高應該盡可能地大。
圖二、眼圖的高度及寬度示意圖實驗原理其形狀似人的眼睛，因此被稱爲眼圖。
而檢視數位傳輸器的輸出三個時間段落，即可建構出眼圖。
圖三中的眼圖是將所有可能的0與1的組合疊在一條線段上，而完成建構。
圖三、數位訊號對應之眼圖在數位系統中，時間是最重要的因素之一。
數位通訊的可靠性和準確性都是根據其時間功能的品質而定。
在真實世界的數位通訊系統中，有許多時間上的誤差，其中最重要的兩個是抖動(Jitter)和飄移(Drift)。
分別以抖動(Jitter)及飄移(Drift)敘述之：一、抖動(Jitter)抖動(Jitter)是指與事件的理想時間的誤差，通常是從參考訊號的過零點(Zero-Crossing)進行測量。
抖動通常歸因於串音(Cross-Talk)、同時切換輸出，以及其它週期性發生的干擾訊號。
由於抖動會隨著時間而變化，如圖四所示，因此對抖動的測量及量化有多種進行方式，從目測幾秒鐘內的抖動範圍，到以數據進行的測量（例如根據長時間的標準誤差）。
通原实验 基带传输及眼图观测
实验17 基带传输及眼图观测一、实验目的1.掌握眼图观测方法；2.学会用眼图分析通信系统性能；二、实验原理1.什么是眼图?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。
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，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串扰。
在码间串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。
为了便于评价实际系统的性能，常用观察眼图进行分析。
眼图可以直观地估价系统的码间干扰和噪声的影响，是一种常用的测试手段。
在下图眼图示意图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)。
在图中可以看出，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。
图17-1 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2.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，当信道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评估系统干扰的大小。
眼图分析方法
信号完整性分析基础系列之一“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。
通常眼图可以用下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。
图一眼图（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。
Commsim仿真部分-指导书
S/N:DN-3807-03526-3143-00128实验一 模拟线性调制系统(AM)一、 概述连续波调制是以正弦波为载波c(t)的调制方式，分为线性调制和非线性两大类。
调制信号m(t)为模拟信号时为模拟调制。
本实验主要介绍并验证了常规AM 调制和DSB 调制。
二、 原理1． AM 调制原理任意AM 已调信号可以表示为S am (t)=c(t)m(t)当)()(0t f A t m +=；)cos()(0θω+=t t c c 且A 0不等于0时称为常规调幅，其时域表达式为：)cos()]([)()()(00θω++==t t f A t m t c t s c amA 0是外加的直流分量，f(t)是调制信号，它可以是确知信号也可以是随机信号，为方便起见通要使输出已调信号的幅度与输入调制信号f(t)呈线性对应关系，应满足max 0)(t f A ≥，否则会出现过调制现象三、 步骤a) 点击菜单栏comm 选Modulators 中的AM 。
参数设置为：b) 点击菜单栏comm 选Complex Math 中的Complex to Real/Phase 。
c) 构造复杂模块Input 、Bias 。
复杂模块的具体图解：1、Input1）点击菜单栏comm选signal sources 中的sinusoid。
参数设置为：2)在工具栏Signal Producer中选Step 。
3)在工具栏Arithmetic中选SummingJunction。
1)工具栏Signal Producers中选const。
参数设置为：2) 在工具栏Arithmetic 中选SummingJunction 。
实验二 抑制载波双边带调制（DSB ）一、概述在常规调幅时，由于已调波中含有不携带信息的载波分量，故调制效率较低，为了提高调制效率，在常规调幅的基础上抑制载波分量，使总功率全部包含在双边带中，这种调制方式称为抑制载波双边带调制。
光纤通信第二次实验要点
题目实验一：数字光收端机的灵敏度及动态范围的测量；实验二：CMI编译码、5B6B编码原理及光传输实验；实验三：加扰、解扰原理及光传输实验；实验四：光纤信道眼图观察学生姓名________ _____ ____ ___________课程____________光纤通信 ______________学号____________ _____________专业______________通信工程________________目录一、实验一：《数字光收端机的灵敏度及动态范围的测量》································P2-4二、实验二：《CMI编译码、5B6B编码原理及光传输实验》································P5-8三、实验三：《加扰、解扰原理及光传输实验》································P9-11四、实验四《光纤信道眼图观察》·······························P12-14五、附录——《原始数据报告单》·······························P15实验1 数字光收端机的灵敏度及动态范围的测量一、实验目的1.熟悉数字光收端机灵敏度及动态范围的概念2.掌握数字光收端机灵敏度及动态范围的测试方法二、实验仪器1.光纤通信实验箱2.20M 双踪示波器3.光功率计（FC-FC 单模尾纤）4.可调衰减器（FC-FC ）5.信号连接线 2根三、理论原理及测量方法1.灵敏度灵敏度是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所允许接收的最小光功率。
四眼睛显微镜
四、照相机与眼睛【学习目标】知道照相机、眼睛的成像原理，知道近视眼、远视眼产生和矫正，让学生经历阅读与探究等学习过程，培养个人用眼的好习惯。
【重点难点】教学重点：知道照相机、眼睛的成像原理。
教学难点：近视眼、远视眼（老光眼）的成像特点和产生原因。
【学习过程】阅读分析a 照相机与眼睛：引导学生阅读课本照相机与眼睛，初步了解两者的结构由学生对照凸透镜成像的特点，解释照相机和眼睛的原理b 视力的缺陷：引导学生分析图4-28近视眼和远视眼，知道近视眼和远视眼产生的原因。
典型例题例1 下图左所示是用照相机拍照的示意图.A是照相机的 ,人的头顶在底片成像的位置是__________点,物距是__________(用字母表示).例2 如图右所示,甲图所示的是__________眼,需用___________镜来矫正,乙图所示的是___________眼,需用_________镜来矫正.例3 在探究近视眼视力矫正问题时用下图的装置模拟眼睛，烧瓶中的着色液体相当于玻璃体，烧瓶左侧紧靠瓶壁的凸透镜相当于晶状体，右侧内壁相当于视网膜。
下面的四幅图是一些同学描绘近视眼矫正的方法和光路，其中能达到近视眼矫正目的的是( )五、望远镜与显微镜【学习目标】知道望远镜和显微镜的成像原理，知道望远镜和显微镜的发明和发展对人类的重要作用。
【重点难点】重点：通过实验让学生感知望远镜和显微镜的作用.难点：望远镜、显微镜的基本结构和成像性质。
照相机与眼睛望远镜与显微镜练习班级姓名成绩1．照相机的镜头相当于一个_______________，照像时物体到透镜的距离应_________2f，这时胶片上所成的像是__________、___________、_________像。
2．人的眼睛象一架神奇的照相机，相当于照相机的镜头，相当于照相机内的胶片。
来自物体的光经成像于上，再通过视神经把信息传到大脑，产生视觉，人眼中所成的像相对于景物事说是_________、___________的_________像，眼睛是靠调节______ ____的平凸程度来改变_______ 而获得清晰的像。
systemview数字通信系统仿真实验四 实验报告
[实验四] 数字基带传输系统
一、实验目的
1、掌握数字基带信号传输的无失真条件。
2、掌握奈奎斯特第一准则。
3、掌握通过眼图分析法来衡量基带传输系统性能的方法。
二、实验内容
1、学习掌握数字基带信号传输的无失真条件。
2、通过仿真验证奈奎斯特第一准则。
3、通过仿真观测系统眼图。
三、实验结果分析
实验内容1：验证奈奎斯特第一准则仿真原理图：
图4-1验证奈奎斯特第一准则仿真原理图结果如下：
图4-2 输入信号的波形
图4-3 输出信号的波形
图4-4 输入信号与输出信号的波形叠加
图4-5 经过升余弦滤波器整形后的信号波形
图4-6 经过升余弦滤波器整形后的信号与原信号的叠加波形
结果分析：由输入信号与输出信号的波形叠加可观察到收发波形基本一致，加入一定幅度的噪声仍然能正常传输，奈奎斯特第一准则得到验证。
改变噪声幅度，错误波形可能增多。
实验内容2：用于观察眼图的基带传输系统仿真原理图：
结果如下：
图4-8 二元码眼图（噪声幅度为0.1V）
图4-9 二元码眼图（噪声幅度为1V）
图4-10 三元码眼图
图4-11 四元码眼图
结果分析：增大噪声幅度，眼图的“眼睛”张开的幅度变小，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”，传输四元码时，会显示三只“眼睛”。
眼图观察测量实验
实验六：眼图观察测量实验
一．实验目的
1．学会眼图观察与测量方法 2．学会利用眼图对传输特性进行调整 二．实验仪器
1．RZ8621D 实验箱一台 2．20MHz 双踪示波器一台 3．平头小起子一个 三．实验电路连接
CPLD PSK 解调FSK 解调
TP708
图6-1 眼图观察实验方框图
四．实验预习测量点说明
实验前请预习规格化眼图的五项重点参量的定义，及观察眼图时示波器连接方法。
1、位同步提取是采用CPLD 软件编程实现位脉冲的提取及码元再生。
眼图观察是通过改变低通滤波器的传递函数H(f)使眼图图形随之改变。
用CPLD 实现位同步提取的功能框图如图6-2所示。
图6-2 数字锁相法位同步提取框图
数字锁相环框图中，频率为Nf B 的晶振产生方波振荡经两并联的窄脉形成电路，形成的输出信号为反向的方波。
分别加到扣除门和附加门，扣除门为常开门，附加门为常闭门。
因。
实验四 眼、耳
第三节
内耳(迷路)
位置：前庭蜗器的主要部分，全部在颞骨岩部的骨质内，位于鼓室和内耳道底之间。
形态：前半蜗牛形；后半呈三个 半圆形。
功能：位觉和听觉 感受器所在。
内耳(迷路)
分部：
骨迷路 膜迷路
膜迷路内充 满内淋巴
内淋巴管由椭圆囊球囊 管发出，穿经前庭内侧 骨迷路与膜迷路 壁，至颞骨岩部后面， 二者之间的间隙 在硬脑膜下扩大为内淋 充满外淋巴。内、 巴囊。内淋巴可经此囊 外淋巴互不相通。 渗透到周围血管丛。
第二节 眼副器
一、眼睑
二、 结膜
三、泪器
四、眼球外肌
五、眶内脂肪及筋膜
保护、运动和支持作用
1、眼睑
分上睑和下睑，眼球前方, 保 护眼球的屏障。
上睑 下睑
睑裂
为上、下睑之间的裂隙，内外侧角分 别为内眦和外眦。
外眦
内眦
2、结膜
一层薄而透明的粘膜，覆盖在眼球的前面，富 有血管。按其所在部位可分为两部：睑结膜 和 球结膜。
泪小管
泪囊 鼻泪管
泪腺分泌泪液
结膜囊
上、下泪点
上、下泪小管 泪囊
鼻泪管
下鼻道
4、眼球外肌
六条运动眼球的肌。
位于眼球周围的骨骼肌，7条，包括一条上睑提肌和
上睑提肌 内直肌 外直肌 下直肌
右眼外侧面观
上斜肌
上直肌
下斜肌
上斜肌
上睑提肌
上直肌 外直肌
内直肌
下直肌
上面观
上斜肌
(向下外)
上直肌
(向上内)
前庭窗
蜗窗
耳蜗位于骨迷路前部，前庭内前方，形如蜗牛壳。蜗底朝向后内（对向内耳道底）；
尖端朝向前外，称蜗顶。
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实验四 数字基带信号的眼图实验一、实验目的1、掌握无码间干扰传输的基本条件和原理，掌握基带升余弦滚降系统的实现方法；2、通过观察眼图来分析码间干扰对系统性能的影响，并观察在输入相同码率的NRZ 基带信号下，不同滤波器带宽对输出信号码间干扰大小的影响程度；3、熟悉MA TLAB 语言编程。
二、实验器材计算机，MATLAB 软件三、实验原理1、基带传输特性基带系统的分析模型如图1所示，要获得良好的基带传输系统，就应该图1 基带系统的分析模型抑制码间干扰。
设输入的基带信号为()nsna t nT δ-∑，sT 为基带信号的码元周期，则经过基带传输系统后的输出码元为()nsna h t nT -∑。
其中1()()2j th t H ed ωωωπ+∞-∞=⎰（1）理论上要达到无码间干扰，依照奈奎斯特第一准则，基带传输系统在时域应满足：10()0,s k h kT k =⎧=⎨⎩，为其他整数(2)频域应满足：()0,ss T T H πωωω⎧≤⎪=⎨⎪⎩，其他 (3)图2 理想基带传输特性此时频带利用率为2/Baud Hz ,这是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。
由于理想的低通滤波器不容易实现，而且时域波形的拖尾衰减太慢，因此在得不到严格定时时，码间干扰就可能较大。
在一般情况下，只要满足：222(),s i s s s si H H H H T T T T T ππππωωωωω⎛⎫⎛⎫⎛⎫+=-+++=≤⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑ (4)基带信号就可实现无码间干扰传输。
这种滤波器克服了拖尾太慢的问题。
从实际的滤波器的实现来考虑，采用具有升余弦频谱特性()H ω时是适宜的。
(1)(1)1sin (),2(1)()1,0(1)0,s s s s s s T T T T H T T ππαπαωωαπαωωπαω⎧⎡⎤-+--≤≤⎪⎢⎥⎣⎦⎪⎪-⎪=≤≤⎨⎪⎪+>⎪⎪⎩(5)这里α称为滚降系数，01α≤≤。
所对应的其冲激响应为：()222sin cos()()14s s s stT t T h t t t T T παππα=-(6)此时频带利用率降为2/(1)Baud/Hz α+，这同样是在抽样值无失真条件下，所能达到的最高频率利用率。
换言之，若输入码元速率'1/s s R T >，则该基带传输系统输出码元会产生码间干扰。
2、眼图所谓眼图就是将接收滤波器输出的，未经再生的信号，用位定时以及倍数作为同步信号在示波器上重复扫描所显示的波形（因传输二进制信号时，类似人的眼睛）。
干扰和失真所产生的畸变可以很清楚的从眼图中看出。
眼图反映了系统的最佳抽样时间，定时的灵敏度，噪音容限，信号幅度的畸变范围以及判决门限电平，因此通常用眼图来观察基带传输系统的好坏。
图3 眼图示意图可以用MA TLAB自带眼图函数eyediagram来观察眼图四、实例演示1、当滚降系数分别为0、0.5、1时升余弦滚降系统的频谱及其各自对应的时域波形。
（1）程序clear allTs=1;N=17;dt=Ts/N;df=1.0/(20.0*Ts);t=-10*Ts:dt:10*Ts;f=-2/Ts:df:2*Ts;a=[0,0.5,1];for n=1:length(a)for k=1:length(f)if abs(f(k))>0.5*(1+a(n))/TsXf(n,k)=0;elseif abs(f(k))<0.5*(1-a(n))/TsXf(n,k)=Ts;elseXf(n,k)=0.5*Ts*(1+cos(pi*Ts/(a(n)+eps)*(abs(f(k))-0.5*(1-a(n))/Ts)));endendxt(n,:)=sinc(t/Ts).*(cos(a(n)*pi*t/Ts))./(1-4*a(n)^2*t.^2/Ts^2+eps);endsubplot(2,1,1) plot(f,Xf);axis([-1 1 0 1.2]); xlabel('f/Ts');ylabel('升余弦滚降频谱'); subplot(2,1,2) plot(t,xt);axis([-10 10 -0.5 1.1]) xlabel('t');ylabel('升余弦滚降波形'); （2） 仿真结果图1 升余弦滚降系统的频谱和时域波形 2.利用MA TLAB 画出输入为双极性不归零码的基带信号波形及眼图。
其参数要求NRZ 码元为2进制、码元速率为50B ，采样频率1000Hz 、升余弦滚降滤波器参考码元周期为10ms 、滚降系数为0.2。
clear all;alpha=0.2; %设置滚降系数，取值范围在[0,1]Ts=1e-2; %升余弦滚降滤波器的参考码元周期, Ts=10ms,无ISI 。
Fs=1e3; %采样频率，单位Hz 。
注意：该数值过大将严重增加程序运行时间 Rs=50; %输入码元速率，单位BaudM=2;M=2; %输入码元进制Num=100; %输入码元序列长度。
注意：该数值过大将严重增加程序运行时间。
Samp_rate=Fs/Rs; %采样率，应为大于1的正整数，即要求Fs,Rs 之间呈整数倍关系-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.8100.51f/Ts升余弦滚降频谱-10-8-6-4-20246810-0.500.51t升余弦滚降波形Eye_num=2; %在一个窗口内可观测到的眼图个数。
%产生双极性NRZ码元序列%NRZ=sign(randn(1, Num));NRZ=2*randint(1,Num,M)-M+1;figure(1);stem(NRZ);axis([0 50 -1.1 1.1])xlabel('时间');ylabel('幅度');hold on;grid on;title('双极性NRZ码元序列');%对双极性NRZ码元序列进行抽样k=1;for ii=1:Numfor jj=1:Samp_rateSamp_data(k)=NRZ(ii);k=k+1;endend%基带升余弦滚降系统冲激响应[ht,a] = rcosine(1/Ts,Fs,'fir',alpha);%将信号送入基带升余弦滚降系统，即做卷积操作st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);figure(2)plot(st);axis([0 2000 -4 4])xlabel('时间');ylabel('信号幅度');hold on;grid on;title('经过升弦滚降系统后的码元')%画眼图，在同一个图形窗口重复画出一个或若干个码元figure(3);for k = 10:floor(length(st)/Samp_rate)-10%不考虑过渡阶段信号，只观测稳定阶段ss = st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);plot(ss);hold on;endxlabel('时间');ylabel('信号幅度');hold on;grid on;title('基带信号眼图')五、实验内容1、其参数要求NRZ 码元为2进制、码元速率为50B ，升余弦滚降滤波器参考码元周期为20ms 、滚降系数为0.2。
利用MA TLAB 画出输入为双极性不归零码的基带信号波形及眼图。
clear all;alpha=0.2; %设置滚降系数，取值范围在[0,1]Ts=2e-2; %升余弦滚降滤波器的参考码元周期, Ts=20ms,无ISI 。
Fs=1e3; %采样频率，单位Hz 。
注意：该数值过大将严重增加程序运行时间5101520253035404550-1-0.500.51时间幅度双极性NRZ 码元序列1002003004005006007008009001000-2-1012时间信号幅度经过升弦滚降系统后的码元-1.5-1-0.50.511.5时间信号幅度基带信号眼图Rs=50; %输入码元速率，单位BaudM=2;M=2; %输入码元进制Num=100; %输入码元序列长度。
注意：该数值过大将严重增加程序运行时间。
Samp_rate=Fs/Rs; %采样率，应为大于1的正整数，即要求Fs,Rs之间呈整数倍关系Eye_num=2; %在一个窗口内可观测到的眼图个数。
%产生双极性NRZ码元序列%NRZ=sign(randn(1, Num));NRZ=2*randint(1,Num,M)-M+1;figure(1);stem(NRZ);axis([0 50 -1.1 1.1])xlabel('时间');ylabel('幅度');hold on;grid on;title('双极性NRZ码元序列');%对双极性NRZ码元序列进行抽样k=1;for ii=1:Numfor jj=1:Samp_rateSamp_data(k)=NRZ(ii);k=k+1;endend%基带升余弦滚降系统冲激响应[ht,a] = rcosine(1/Ts,Fs,'fir',alpha);%将信号送入基带升余弦滚降系统，即做卷积操作st=conv(Samp_data,ht)/(Fs*Ts);figure(2)plot(st);axis([0 2000 -4 4])xlabel('时间');ylabel('信号幅度');hold on;grid on;title('经过升弦滚降系统后的码元')%画眼图，在同一个图形窗口重复画出一个或若干个码元figure(3);for k = 10:floor(length(st)/Samp_rate)-10%不考虑过渡阶段信号，只观测稳定阶段ss = st(k*Samp_rate+1:(k+Eye_num)*Samp_rate);plot(ss);hold on;endxlabel('时间'); ylabel('信号幅度'); hold on; grid on;title('基带信号眼图')-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81时间幅度双极性NRZ 码元序列-4-3-2-101234时间信号幅度经过升弦滚降系统后的码元-2-1.5-1-0.500.511.52时间信号幅度基带信号眼图2、如果实验内容1中升余弦滚降滤波器参考码元周期为50ms若1中的其他参数不变，请利用MA TLAB画出输入为双极性不归零码的基带信号波形及眼图。