实验四 光纤通信系统测量中的眼图分析方法测试实验
眼图观察测量实验
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。
光接收机的动态范围及眼图观测
光接收机的动态范围及眼图观测一、实验目的1.了解光收端机动态范围的指标要求。
2.掌握光收端机眼图的观测方法。
二、实验内容1.了解光收端机眼图的观测方法。
2.用示波器观察眼图。
三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。
2.示波器1台。
3.万用表1部。
4.光纤跳线1根。
四、实验原理（一） 动态范围在实际的光纤通信线路中，光接收机的输入光信号功率是固定不变的，当系统的中继距离较短时，光接收机的输入光功率就会增加。
一个新建的线路，由于新器件和系统设计时考虑的富余度也会使光接收机的输入光功率增加。
为了保证系统的正常工作，对输入信号光功率的增加必须限制在一定的范围内，因为信号功率增加到某一数值时将对接收机性能产生不良影响。
在模拟通信系统中，输入信号过大将使放大器超载，输出信号失真，降低信噪比。
在数字通信系统中，当输入信号功率增加到某一数值时，将使系统出现误码。
应该指出，在数字通信系统中，放大器输出信号的失真在测试时应与模拟系统区别开来。
为了保证数字通信系统的误码特性，光接收机的输入光信号只能在某一定范围内变化，光接收机这种能适应输入信号在一定范围内变化的能力称为光接收机的动态范围，它可以表示为：max min10lg ()P D dB P （式 18-1） 式中，Pmax 是光接收机在不误码条件下能接收的最大信号平均光功率；Pmin 是光接收机的灵敏度，即最小可接收光功率。
一般来说，要求光接收机的动态范围大一点较好，但如果要求过大则会给设备的生产带来一些困难。
如何才能保证光接收机的动态范围呢？从光接收机内部来说，就是通过它的自动增益控制（AGC ）来实现的。
光接收机的AGC 与电接收机的AGC 有相同之处，也有不同之处。
相同之处都是要控制放大器的放大倍数。
不同之处是在APD 光接收机中，还可以通过对APD 倍增因子的控制来扩大接收机的动态范围。
（二） 眼图原理眼图方法虽然简单，却是评估数字传输系统数据处理能力的一种极为有效的测量方法。
眼图观测实验 光纤通信_实验5实验报告
课程名称：光纤通信实验名称：实验5 眼图观测实验姓名：班级：学号：实验时间：指导教师：得分：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、实验内容1、观测数字光纤传输系统中的眼图张开和闭合效果。
2、记录眼图波形参数，分析系统传输性能。
三、实验器材1.主控&信号源模块2.25号光收发模块3.示波器四、实验原理1、实验原理框图眼图测试实验系统框图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。
眼图测试方法框图●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：八种状态示意图眼图合成示意图如下所示：眼图合成示意图一般在无串扰等影响情况下从示波器上观测到的眼图与理论分析得到的眼图大致接近。
●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。
2.眼图实验报告
信息学院班级第批第组姓名同组成员
实验名称
眼图实验
实验设备
（1）通信原理实验箱（2）函数信号发生器
实验目的
通过实验，加深对理论知识的理解，掌握用“眼图”观察数字基带信号以判断传输系统性能的方法。
实验内容
在预设“BPSK”传输系统内，观测不同发送信号的眼图，学会眼图的观测方法，加深对理论知识的理解。
实验报告要求
1、分别观测输入信号为0/1码和M序列时的眼图信号。
2、分析整理实验观测到的数据，并将测试数据记录在此报告单上。
3、用描点法画出输入信号为“0/1”码时，系统观测点的眼图。
4、实验报告一律用16开大小的纸书写，并以此单为封面，装订成册。每人应自备坐标方格纸，实验波形图要求用铅笔在绘图纸上绘出。实验报告必须在实验结束后一周之内交到实验室。
完成时间：200年月日
图眼观察测量实验(通信基础实验)
实验报告单实验名称：图眼观察测量实验实验项目：实验目的：1. 学会观察眼图及其分析方法，调整传输滤波器特性。
实验器材：1. 眼图观察电路（底板右下侧）2．时钟与基带数据发生模块，位号：G3. 噪声模块，位号E4．100M双踪示波器1台实验原理：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。
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。
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。
在图12-1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12-1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。
为便于说明眼图和系统性能的关系，我们将它简化成图12-2的形状。
由此图可以看出：(1)最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大的时刻；(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最大信号失真量；(4)在取样时刻上，上下两阴影区的间隔垂直距离之半是最小噪声容限，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范围，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。
眼图观测实验报告
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。
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。
光纤通信实验
实验地点：信息楼10314在实验过程中注意以下几点：1、在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。
2、光电器件是静电敏感器件，请不要用于触摸。
3、做完实验后请将光纤用相应的防尘帽罩住。
4、在使用信号连接导线时应捏住插头的头部进行插拔，切勿直接拽线。
5、不能带电进行信号连接导线的插拔！6、光纤器件属易损件，应轻拿轻放，插光纤的时候要先对准，用力要轻，切忌倾斜、用力过大或弯折。
7、实验完成后整理好设备、接线。
实验光接收机的动态范围及眼图观测一、实验目的1.了解光收端机动态范围的指标要求。
2.掌握光收端机眼图的观测方法。
二、实验内容1.了解光收端机眼图的观测方法。
2.用示波器观察眼图。
三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。
2.示波器1台。
3.万用表1部。
4.光纤跳线1根。
四、实验原理（一）动态范围在实际的光纤通信线路中，光接收机的输入光信号功率是固定不变的，当系统的中继距离较短时，光接收机的输入光功率就会增加。
一个新建的线路，由于新器件和系统设计时考虑的富余度也会使光接收机的输入光功率增加。
为了保证系统的正常工作，对输入信号光功率的增加必须限制在一定的范围内，因为信号功率增加到某一数值时将对接收机性能产生不良影响。
在模拟通信系统中，输入信号过大将使放大器超载，输出信号失真，降低信噪比。
在数字通信系统中，当输入信号功率增加到某一数值时，将使系统出现误码。
应该指出，在 数字通信系统中，放大器输出信号的失真在测试时应与模拟系统区别开来。
为了保证数字通信系统的误码特性，光接收机的输入光信号只能在某一定范围内变化， 光接收机这种能适应输入信号在一定范围内变化的能力称为光接收机的动态范围，它可以表 示为：D = 10lg —max（dB ）min 式中，Pmax 是光接收机在不误码条件下能接收的最大信号平均光功率；Pmin 是光接收 机的灵敏度，即最小可接收光功率。
一般来说，要求光接收机的动态范围大一点较好，但如 果要求过大则会给设备的生产带来一些困难。
眼图观察测量实验
实验12 眼图观察测量实验一、实验目得1、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(底板右下侧)2.时钟与基带数据发生模块,位号:G 3.噪声模块,位号E 4.100M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与改善(通过调整)传输系统性能。
我们知道,在实际得通信系统中,数字信号经过非理想得传输系统必定要产生畸变,也会引入噪声与干扰,也就就是说,总就是在不同程度上存在码间串扰。
在码间串扰与噪声同时存在情况下,系统性能很难进行定量得分析,常常甚至得不到近似结果。
为了便于评价实际系统得性能,常用观察眼图进行分析。
眼图可以直观地估价系统得码间干扰与噪声得影响,就是一种常用得测试手段。
什么就是眼图?所谓“眼图”,就就是由解调后经过接收滤波器输出得基带信号,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得波形称为眼图。
干扰与失真所产生得传输畸变,可以在眼图上清楚地显示出来。
因为对于二进制信号波形,它很像人得眼睛故称眼图。
在图12-1中画出两个无噪声得波形与相应得“眼图”,一个无失真,另一个有失真(码间串扰)。
图12-1中可以瞧出,眼图就是由虚线分段得接收码元波形叠加组成得。
眼图中央得垂直线表示取样时刻。
当波形没有失真时,眼图就是一只“完全张开”得眼睛。
在取样时刻,所有可能得取样值仅有两个:+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得噪声电平就减小了。
换言之,在随机噪声得功率给定时,将使误码率增加。
“眼睛”张开得大小就表明失真得严重程度。
为便于说明眼图与系统性能得关系,我们将它简化成图12-2得形状。
由此图可以瞧出:(1)最佳取样时刻应选择在眼睛张开最大得时刻;(2)眼睛闭合得速率,即眼图斜边得斜率,表示系统对定时误差灵敏得程度,斜边愈陡,对定位误差愈敏感; (3)在取样时刻上,阴影区得垂直宽度表示最大信号失真量;(4)在取样时刻上,上下两阴影区得间隔垂直距离之半就是最小噪声容限,噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决;(5) 阴影区与横轴相交得区间表示零点位置变动范围,它对于从信号平均零点位置提取定时信息得解调器有重要影响。
眼图测试
实验二数字光纤通信系统信号眼图测试一．实验目的1.了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理；2.学习通过数字示波器调试、观测眼图;3.掌握判别眼图质量的指标;4.熟练使用数字示波器和误码仪。
二．实验原理眼图是估计数字传输系统性能的一种十分有效的实验方法。
这种方法已广泛应用于数字通信系统，在光纤数字通信中也是评价系统性能的重要实验方法。
眼图是在时域进行的用示波器显示二进制数字信号波形的失真效应的测量方法。
图2.1是测量眼图的装置图。
由Aς5233X误码仪产生一定长度的伪随机二进制数据流（AMI码、H∆B3码、PZ码、NPZ码）调制单模光产生相应的伪随机数据光脉冲并通过光纤活动连接器注入单模光纤，经过光纤传输后，再与光接收机相接。
光接收机将从光纤传输的光脉冲变为电脉冲，并输入到Aς4451（500MHζ）示波器，示波器显示的扫描图形与人眼相似，因此称为眼图。
用眼图法测量系统时应有多种字型，可以采用各比特位上0和1出现的概率相等的随机数字信号进行测试。
Aς5233X误码仪用来产生伪随机数字序列信号。
在这里“伪随机”的意义是伪随机码型发生器产生N比特长度的随机二进制数字信号是数字序列在N 比特后发生重复，并不是测试时间内整个数字序列都是随机的，因此称为“伪随机”。
伪随机序列如果由2比特位组成，则共有四种组合，3比特数字信号有8种组合，N比特数字信号有2N个组合。
伪随机数字信号的长度为2N-1，这种选择可保证字型不与数据率相关。
例如N可取7、10、15、23、31等。
如果只考虑3比特非归零码，应有如图2.2所示的8种组合。
将这8种组合同时叠加，就可形成如图2.3所示的眼图。
图2.1 眼图测量装置许多数字通信系统的重要性能可以从眼图测试中得到。
为了理解眼图测量原理，考虑图2.4所示简化的眼图，可以得到关于信号幅度失真、定时抖动和系统上升时间等系统性能参数。
接收信号的最佳取样时间是纵向眼开度最大的时刻t1。
光纤通信实验报告
OptiSystem实验一、OptiSystem简介OptiSystem是一款创新的光通讯系统模拟软件包，它集设计、测试和优化各种类型宽带光网络物理层的虚拟光连接等功能于一身，从长距离通讯系统到LANS 和MANS都适用。
OptiSystem有一个基于实际光纤通讯系统模型的系统级模拟器，并具有强大的模拟环境和真实的器件和系统的分级定义。
它的性能可以通过附加的用户器件库和完整的界面进行扩展，从而成为一系列广泛使用的工具。
全面的图形用户界面提供光子器件设计、器件模型和演示。
丰富的有源和无源器件库，包括实际的、波长相关的参数。
参数扫描和优化允许用户研究特定的器件技术参数对系统性能的影响。
OptiSystem满足了急速发展的光子市场对于一个强有力而易于使用的光系统设计工具的需求，深受系统设计者、光通信工程师、研究人员的青睐。
OptiSystem软件允许对物理层任何类型的虚拟光连接和宽带光网络的分析，从远距离通讯到MANS和LANS都适用。
它可广泛应用下列场合：1．物理层的器件级到系统级的光通讯系统设计；2．CATV或者TDM⁄WDM网络设计；3．SONET⁄SDH的环形设计；4．传输装置、信道、放大器和接收器的设计；5．色散图设计；6．不同接受模式下误码率（BER）和系统代价（Penalty）的评估；7．放大系统的BER和连接预算计算。
实验1 OptiSystem快速入门：以“激光外调制”为例一、实验目的1、掌握软件的简单操作2、了解软件的元件库3、掌握建立新的project（新的工作界面）4、掌握搭建系统：将元件从元件库中拖入project、连线、搭建系统5、掌握设置参数6、掌握软件的运行、观察结果、导出数据二、实验过程1.建立一个新文件。
（File>New）2.将光学器件从数据库里拖入主窗口进行布局.3.光标移至有锁链图标出现时，进行连线。
（如图1所示）4．设置连续波激光器参数。
（1）点击frequency>mode, 出现下拉菜单，选中script。
光纤数值孔径测量实验
1实验一光纤数值孔径（N A）测量实验一、实验目的：1. 了解光纤导光的原理；2. 掌握测量石英光纤的数值孔径原理与方法；3. 掌握光电探测的基本原理及光功率计设计原理；4.掌握用CCD、matlab测量高斯光斑大小的方法及原理。
二、实验装置激光器及电源，导轨，读数旋转台，光纤，光纤耦合架，导轨滑块、支撑杆和套筒，光电探头，电阻盒，5V电源，万用表，CCD，电脑。
三、实验原理1、光纤数值孔径测量光纤，也称光纤波导，它的典型结构是多层同轴圆柱体，如图1，自内向外由纤芯、包层、涂敷层三部分组成。
纤芯位于光纤的中心部位。
纤芯和包层主要成分都是高纯度的二氧化硅，不同的是它们掺入的少量掺杂剂不同。
纤芯掺杂剂如五氧化二磷(P2O5)和二氧化锗（G e O2），掺杂的作用是提高纤芯的折射率。
包层掺杂剂有氟和硼，掺杂剂的作用是降低包层的折射率。
光纤纤芯折射率是稍大于包层折射率，纤芯的直径一般为4~60微米（单模光纤直径小于10um，多模光纤直径一般50－62.5um），为了使光纤具有较好的柔性，包层外径约为125um。
包层的外面涂敷一层很薄的涂敷层。
涂敷层材料一般为环氧树脂或硅橡胶。
该层的作用是增强光纤的机械强度。
为了加强光纤的机械强度，有的光纤在涂敷层之外加上套塑进行保护。
多模光纤损耗大、色散较强，因而脉冲畸变严重；而单模光纤损耗和色散性能都较佳，对光脉冲的影响较小。
光纤长距离通讯中的光纤是用单模光纤，就是这个原因。
实验用的单模石英光纤，它的芯和包层是由不同掺杂比例的石英材料拉制而成，保护层是环氧树脂。
光纤为什么能导光，能传送大量的信息？光纤是利用光的光的反射、折射和全反射等特性来导光的。
折射率小的物质称为光疏介质，折射率大的物质称为光密介质，当光从光密介质入射到光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,折射光完全消失，只剩下反射光，这时的入射角就叫临界角。
入射角大于或等于临界角时，折射光线消失,发生了全反射现象。
光纤信道眼图观察讲解
实验报告光纤信道眼图观察实验者姓名：合作者姓名：专业：班级：学号：指导老师：实验日期：目录一实验目的 (2)二实验原理 (3)三基本操作过程？ (4)四仪器与设备 (4)五安全注意事项 (4)六实验内容、数据记录与处理 (4)七思考题 (5)八结果与讨论 (5)参考文献*一、实验目的1.了解眼图产生原理。
2.用示波器观测扰码的光纤信道眼图。
二、实验原理本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。
电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。
在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块： 8位的自编数据功能和扰码功能。
涉及的电接收部分就是收端均衡滤波器电路、时钟提取、再生、相应的解扰功能。
眼图观测的实验结构如下图所示：图1.1.1 CMI码光纤通信基本组成结构在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善传输系统性能。
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。
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，以码元同可以在眼1.1.2 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；有码间串扰眼图在图6.6.2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6.6.2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。
光纤通信实验报告华北电力大学
2、LED的P-I 特性测量
I(mA)
10
20
30
40
50
P
130.3nW
368.9nW
656.5nW
1009nW
1.339μW
I(mA)
60
答：、CMI码的编码规则：A、对于二进制“0”被编码成为前后得A1和A2（A1为“0”电平，A2为“1”电平）两种幅值的电平，每种幅值占单位时间间隔的一半（T/2），即在CMI码中为“01”码。B、对于二进制“1”用幅值电平A1和A2来编码。A1或A2都占满了一个单位时间间隔（T），即在CMI码流中为“00”或“11”码；对于相继的二进制“1”，这两个电平相互交替。这也就是前一个二进制“1”编为A1，（即“00”）则后一个二进制“1”就编A2，反之，前一个二进制“1”编为A2，（即“11”）则后一个二进制“1”就编A1，即在CMI码流中以“00”和“11”信号相互交替。
3、关掉开关，关闭交流电源，拔下交流电源插头。
实验结果及分析
1光纤通信系统的码型变换
Tp114
Tp110
Tp504
Tp507
分析：
Tp110为伪随机码波形，tp114为cmi编码后的波形；504和507分别为接受码波形和cmi译码后的波形。
2光纤通信系统眼图测试
分析：
垂直张开度 水平张开度
思考题解答
高级：提供执行完整OTDR测试和测量需要的所有工具，并且用户可以控制所有测试参数。
创建参考/模板：将当前测试光纤结果与先前所获并分析的参考曲线进行比较，可以在测试大量光纤时达到省时的目的。下图为自动模式下测量曲线示意图：
光纤结构观察与数值孔径测量实验
光纤结构观察与数值孔径测量实验GCS-FIB 光纤结构观察与数值孔径测量实验实验特点：光纤作为重要的导光器件，认识测量光纤的参数是学习相关课程的重要环节。
本实验使用400X 的光学系统对不同种类光纤（单模、多模、保偏光纤）端面进行观察并使用大恒图像处理软件对图像进行计算分析，测量模场直径和数值孔径。
光纤耦合机械调整部件均使用大恒高精度机械调整部件。
知识点：光纤几何参数，数值孔径（NA），模场直径涉及课程：光纤通信原理，光电检测对学生的要求：有搭建普通物理实验的经验，具有通信和光通信的基本知识。
原理示意图：技术指标光纤：单模 9/125 多模：50/125 65/125 光纤观察仪：400倍光学放大，内部LED寿命100,000小时光学元件：材料: K9精退火焦距(f): ±2%直径 (Φ): -0.20mm中心厚 (Tc): ±0.1mm中心偏: 3’光圈: 1~5局部光圈: 0.2~0.5表面质量: 60-40 scratch-dig 机械和调整部件：直线精度: 0.1mm 分辨率：0.001mm实验内容：●激光光纤耦合●各种光纤端面特征识别●各种光纤模场直径测量●光纤数值孔径（NA）测量实验效果原理示意图实验配置：钢结构安装测量技术实例摘要：超高层钢结构安装测量技术关键词：钢结构，测量一、工程概况咸阳丽彩广场C座商住楼工程位于咸阳市宝泉路3号，总建筑面积为39721㎡，建筑总高度为114.32m，抗震设防烈度8度。
地下两层，地上31层，结构类型为钢框架－钢支撑体系。
二、控制点的布置及施测1、从实际情况，施工场地狭小，对场外布控有影响，故采用内控天顶垂准测量。
2、布设的控制点均引用现有控制轴线D轴、3轴、10轴。
根据实际情况对钢结构分两步控制测量。
3、±０.000以下钢结构：±０.000以下有一节钢柱，在土建基础底板浇筑完后，利用现有控制轴线，在基础底板上投放出各轴线或各轴线的引线，来对各钢柱进行垂直度控制。
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。
光纤通信测量课内实验
光纤通信测量课内实验实验一光接口指标测试实验目的：1、对平均发送光功率、灵敏度、动态范围进行测试，2、根据测试结果判断光端机光接口的工作状态。
实验内容：1、测量光发送机的平均发送光功率2、测量光接受机的灵敏度和动态范围预备知识：了解光接口的性能指标都有那些实验仪器：光端机传输分析仪光功率计光衰减器实验原理：光端机的平均发送光功率是指给光端机电接口输入223-1或215-1的伪随机码时，光端机输出端S点测量的平均光功率。
单位：绝对功率电平“dBm” 。
速率为2.048Mbit/s和8.448Mbit/s的端机，要求送215-1序列的伪随机码，对于34.368Mbit/s 和139.264Mbit/s的光端机，要求送223-1序列的伪随机码。
其码型应符合电接口的码型要求，即：2.048Mbit/s、8.448Mbit/s和34.368Mbit/s三种电接口的码型应为HDB3码，139.264Mbit/s接口的码型应为CMI码。
接收机灵敏度是指满足给定误码率（BER）的条件下，光端机接口R点能够接受的最小平均光功率电平值，单位是dBm。
表示了光端机接收微弱光信号的能力，代表设备的质量水准当误码率不劣于1×10-11时，在光端机或光中继器输入端连接器C之前R点测量的最小平均接收光功率（即接收灵敏度）值在满足给定误码率的条件下，光端机输入连接器R能接收的最大光功率电平值与最小光功率电平值（即接收灵敏度）之差动态范围是表示了光端机对输入信号变化的适应能力。
测试框图与测量灵敏度的图一样。
实验步骤：、一、平均发送光功率的测量1 按图连接电路。
2 误码仪（或传输特性测试仪）发送规定比特率、码型和长度的伪随机测试信号。
3 用标准测试光纤软线（其长度不短于2米）将待测光端机发送端输出活动连接器与光功率计输入活动连接器相连，此时从光功率计直接读出以dBm为单位的数值L T，而有的光功率计只能读得mw(P T)数，则可按下式换算成dBm，即：L T=10lg(10-3·P T)二、灵敏度和动态范围的测量1误码仪发送部分（传输特性测试仪的发送机）送出规定比特率、码型和长度的伪随机码测试信号。
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。
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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
V
V 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。
因此，系统的定时抖动用下式计算： 定时抖动＝
%100⨯∆Tb
T
图2 眼图的形成
图3 规则的眼图
四、实验内容
1、测量数字光纤通信系统传输各种数字信号的眼图
2、观察系统眼图，并通过眼图来分析系统的性能
五、实验步骤
1、按图1连接好示波器与实验箱。
连接导线：数字基带信号产生模块T403与光发送模块T501连接，
T402与示波器外触发端连接，T523与示波器的通道1连接。
2、选择示波器为外触发方式。
3、将双刀双掷开关J501，J502按下，使光发送模块传输数字信号。
4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K601,K602，五个发光二极管全亮。
5、接通数字基带信号发生模块(K40)，光发送模块(K50)的直流电源。
6、用万用表测量R516两端电压（红表笔插T502，黑表笔插T503）。
7、慢慢调节电位器W501，使驱动电流达到额定值，即V=30mV。
8、用示波器观察并画出光收端机的眼图。
9、做完实验后先抬起双刀双掷开关J502，然后依次关掉各直流开关，以及交流电开关，拆除导线。
10、将各实验仪器摆放整齐。
六、实验报告
1、记录，并画出光收端机的眼图波形。
2、求出系统眼图的眼开度、眼皮厚度、正负极性不对称度以及系统的定时抖动。
3、通过系统眼图，评估系统性能。
七、思考题
1、若光接收到标准的方波信号，则系统眼图如何改变？此时眼图的眼开度，眼皮厚度，正负极性不对
称度以及系统定时抖动各为多少？
2、数据64KB/s和256KB/s的眼图有何不同，试设计实验方法来验证其差异。
3、实际测量的眼图与课本上的眼图有什么不同？试分析原因。