通信原理实验报告(5)

38P01：PSK解调信号输入铆孔。

38TP01：压控振荡器输出2.048MHz的载波信号，建议用频率计监视测量该点上的频

率值有偏差时，此时可调节38W01，使其准确而稳定地输出2.048MHz的载波信号，即可解调输出数字基带信号。

38TP02：频率为1.024MHz的0相载波输出信号。

38TP03：频率为1.024MHz的π/2相载波输出信号，对比38TP02。

38P02：PSK解调输出铆孔。PSK方式的科斯塔斯环解调时存在相位模糊问题，解调出

的基带信号可能会出现倒相情况；DPSK方式解调后基带信号为相对码，相绝转换由下面的“复接/解复接、同步技术模块”完成。

3．复接/解复接、同步技术模块

39SW01：功能设置开关。设置“0010”，为32K相对码、绝对码转换。 39P01：外加基带信号输入铆孔。

39P07：相绝码转换输出铆孔。

五、实验内容及步骤

1．插入有关实验模块：

在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“ PSK调制模块” 、“噪声模块”、“PSK解调模块”、“同步提取模块”，插到底板“G、A、B、C、I”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。

2．PSK、DPSK信号线连接：

绝对码调制时的连接（PSK）：用专用导线将4P01、37P01；37P02、3P01；3P02、38P01连接。

相对码调制时的连接（DPSK）：用专用导线将4P03、37P01；37P02、3P01；3P02、38P01；38P02、39P01连接。 3．加电：

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。 4．基带输入信号码型设置：

拨码器4SW02设置为“00001 “，4P01产生32K的 15位m序列输出； 4P03输出为4P01波形的相对码。 5. 跳线开关设置：

跳线开关37K02 1-2、3-4相连。 6．载波幅度调节：

37W01：调节0相载波幅度大小，使37TP02峰峰值2～4V。(用示波器观测37TP02的幅度，载波幅度不宜过大，否则会引起波形失真)

37W02：调节π相载波幅度大小，使37TP03峰峰值2～4V（用示波器观测37TP03的幅度）。 7.相位调制信号观察：

（1）PSK调制信号观察：双踪示波器，触发测量探头测试4P01点，另一测量探头测试37P02，调节示波器使两波形同步，观察BPSK调制输出波形，记录实验数据。

（2）DPSK调制信号观察：双踪示波器，触发测量探头测试4P03点，另一测量探头测试37P02，调节示波器使两波形同步，观察DPSK调制输出波形，记录实验数据。 8．噪声模块调节：

调节3W01，将3TP01噪声电平调为0；调节3W02，使3P02信号峰峰值2～4V。 9．PSK解调参数调节：

调节38W01电位器，使压控振荡器工作在2048KHZ，同时可用频率计鉴测38TP01点。注意观察38TP02和38TP03两测量点波形的相位关系。 10．相位解调信号观测： （1）PSK调制方式

观察38P02点PSK解调输出波形，并作记录，并同时观察PSK调制端37P01的基带信号，比较两者波形相近为准（可能反向，如果波形不一致，可微调38W01）。 （2）DPSK调制方式

“同步提取模块”的拨码器39SW01设置为“0010”。

观察38P02和37P01的两测试点，比较两相对码波形，观察是否存在反向问题；观察39P07和4P01的两测试点，比较两绝对码波形，观察是否还存在反向问题。作记录。 11．加入噪声相位解调信号观测：

调节3W01逐步增加调制信号的噪声电平大小，看是否还能正确解调出基带信号。

六、实验结果记录与分析 绝对码载波幅度

相对码载波幅度

PSK调制信号

DPSK调制信号

PSK解调信号

DPSK解调信号

加噪声PSK解调信号

加噪声DPSK解调信号

实验八 眼图观察测量实验

一、实验目的

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．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK调制模块，位号A 3．噪声模块，位号B 4．PSK解调模块，位号C

5．复接/解复接、同步技术模块，位号：I 6．20M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8-1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8-1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8-2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。实验室理想状态下的眼图如图8-3所示。

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。无畸变眼图的开启度应为100%。

1 0 -1 +110信号波形100眼图01T(a)无失真时

(a)有失真时图8-1 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

最佳取样时间 ΔT(最佳取样点)

ΔU

U+

零点位置的失真U-

噪声容限

对定时误差的灵敏度取样失真Ta

图8-2 眼图的重要性质

其中U=U++U-

2．“眼皮”厚度2ΔU/U

指在最佳抽样点处眼图幅度的闭合部分与最大幅度之比，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正确。不过，原则上总是眼睛张开得越大，误判越小。

在图8-3中给出从示波器上观察到的比较理想状态下的眼图照片。本实验主要是完成PSK解调输出基带信号的眼图观测实验。

(a) 二进制系统 (b) 随机数据输入后的二进制系统 图8-3 实验室理想状态下的眼图

四、各测量点和可调元件作用

底板右边“眼图观察电路” W06：接收滤波器特性调整电位器。 P16：眼图观察信号输入点。

P17：接收滤波器输出升余弦波形测试点（眼图观察测量点）。

五、实验步骤

1．插入有关实验模块：

在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“ PSK调制模块” 、“噪声模块”、“PSK解调模块”，插到底板“G、A、B、C”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。 2．BPSK信号线连接：

用专用导线将4P01、37P01；37P02、3P01；3P02、38P01；38P02、P16连接（底板右边“眼图观察电路”）。

注意连接铆孔的箭头指向，将输出铆孔连接输入铆孔。 3．加电：

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。 4．跳线开关设置：

“PSK调制模块”跳线开关37K02的1-2、3-4相连。“时钟与基带数据发生模块”的拨码器4SW02：设置为“00001“，4P01产生32Kb/s的 15位m序列输出。 5．无噪声眼图波形观察：

（1）噪声模块调节：调节3W01，将3TP01噪声电平调为0； （2）调节3W02，调整3P02信号幅度为4V。

（3）调整好PSK调制解调电路状态，即37P01与38P02波形一致（可以反相），若不一致，可调整38W01电位器。

（4）调整接收滤波器Hr(?)（这里可视为整个信道传输滤波器H(?)）的特性，使之构成一个等效的理想低通滤波器。

（5）用示波器的一根探头CH1放在4P02（码元时钟）上，另一根探头CH2放在P17（数字基带信号的升余弦波）上，选择示波器触发方式为CH1，调整示波器的扫描旋纽，则可观察到若干个并排的眼图波形。眼图上面的一根水平线由连1引起的持续正电平产生，下面一根水平线由连0码引起的持续的负电平产生，中间部分过零点波形由1、0交替码产生。

观看眼图，调整电位器W06直到眼图波形的过零点位置重合、线条细且清晰，此时的眼

图为无码间串扰、无噪声时的眼图。在调整电位器W06过程中，可发现眼图波形过零点线条有时弥散，此时的眼图为有码间串扰、无噪声时的眼图，并且线条越弥散，表示码间串扰越大；在调整过程中，还可发现W06在多个不同位置，眼图波形的过零点都重合，由于W06不同位置，对应H(?)的不同特性，它正好验证了无码间串扰传输特性不是唯一的。 6．有噪声眼图波形观察：

调节3W01，增加噪声电平。因为噪声的影响，PSK解调输出的基带信号中将出现干扰的毛刺信号（实为电平毛刺，在后续再生信号中容易引起判决错误，出现误码），此时的眼图线条变粗、变模糊并且呈毛刺状。噪声越大，线条越粗，越模糊。

7．另外，噪声也可直接与基带眼图信号混合，然后观测眼图。此时用专用导线将4P01与P16及P17与3P01相连。即将基带眼图信号直接接入“噪声模块”，调节3W01，增加噪声电平，此时需在3P02铆孔观测眼图波形。 8. 关机拆线：

实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。 注：本实验电路要求输入的基带信号为32Kb/s速率。

六、实验结果记录与分析。

分析：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。

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