二、數(shù)字通信原理實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)電路工作原理
我們知道衡量整個(gè)通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，最直觀的方法就是用眼圖來觀察傳輸畸變和噪聲干擾。
我們知道，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過非理想的傳輸系統(tǒng)必定要產(chǎn)生畸變，信號(hào)通過信道后，也會(huì)引入噪聲和干擾，也就是說，總是在不同程度上存在碼間串?dāng)_。在碼間串?dāng)_和噪聲同時(shí)存在情況下，系統(tǒng)性能很難進(jìn)行定量的分析，常常甚至得不到近似結(jié)果。為了便于評(píng)價(jià)實(shí)際系統(tǒng)的性能，常用觀察眼圖進(jìn)行分析。
眼圖可以直觀地估價(jià)系統(tǒng)的碼間干擾和噪聲的影響，是一種常用的測(cè)試手段。
什么是眼圖?
所謂“眼圖”，就是由解調(diào)后經(jīng)過低通濾波器輸出的基帶信號(hào)，以碼元定時(shí)作為同步信號(hào)在示波器屏幕上顯示的波形。干擾和失真所產(chǎn)生的傳輸畸變，可以在眼圖上清楚地顯示出來。因?yàn)閷?duì)于二進(jìn)制信號(hào)波形，它很像人的眼睛的過程眼圖。
在圖12-1中畫出兩個(gè)無噪聲的波形和相應(yīng)的“眼圖”，一個(gè)無失真，另一個(gè)有失真(碼間串?dāng)_)。
圖12-1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(shí)刻。當(dāng)波形沒有失真時(shí)，眼圖是一只“完全張開”的眼睛。在取樣時(shí)刻，所有可能的取樣值僅有兩個(gè)：+1或-1。當(dāng)波形有失真時(shí)，在取樣時(shí)刻信號(hào)取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分閉合。這樣，保證正確判決所容許的噪聲電平就減小了。換言之，在隨機(jī)噪聲的功率給定時(shí)，將使誤碼率增加。“眼睛”張開的大小就表明失真的嚴(yán)重程度。
為便于說明眼圖和系統(tǒng)性能的關(guān)系，我們將它簡(jiǎn)化成圖12-2的形狀。
由此圖可以看出：(1)最佳取樣時(shí)刻應(yīng)選擇在眼睛張開最大的時(shí)刻；(2)眼睛閉合的速率，即眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對(duì)定時(shí)誤差靈敏的程度，斜邊愈陡，對(duì)定位誤差愈敏感；(3)在取樣時(shí)刻上，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號(hào)失真量；(4)在取樣時(shí)刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔垂直距離之半是最小噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過它就有可能發(fā)生錯(cuò)誤判決；(5)陰影區(qū)與橫軸相交的區(qū)間表示零點(diǎn)位置變動(dòng)范圍，它對(duì)于從信號(hào)平均零點(diǎn)位置提取定時(shí)信息的解調(diào)器有重要影響。實(shí)驗(yàn)室理想狀態(tài)下的眼圖如圖12-3所示。
衡量眼圖質(zhì)量的幾個(gè)重要參數(shù)有：
1.眼圖開啟度(U-2ΔU)/U
指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度“張開”的程度。無畸變眼圖的開啟度應(yīng)為100%。
圖12-1 無失真及有失真時(shí)的波形及眼圖
(a) 無碼間串?dāng)_時(shí)波形；無碼間串?dāng)_眼圖
(b) 有碼間串?dāng)_時(shí)波形；有碼間串?dāng)_眼圖
圖12-2 眼圖的重要性質(zhì)
其中U=U++U-
2.“眼皮”厚度2ΔU/U
指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度的閉合部分與最大幅度之比，無畸變眼圖的“眼皮”厚度應(yīng)等于0。
3.交叉點(diǎn)發(fā)散度ΔT/T
指眼圖過零點(diǎn)交叉線的發(fā)散程度，無畸變眼圖的交叉點(diǎn)發(fā)散度應(yīng)為0。
4.正負(fù)極性不對(duì)稱度
指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖正、負(fù)幅度的不對(duì)稱程度。無畸變眼圖的極性不對(duì)稱度應(yīng)為0。
最后，還需要指出的是：由于噪聲瞬時(shí)電平的影響無法在眼圖中得到完整的反映，因此，即使在示波器上顯示的眼圖是張開的，也不能完全保證判決全部正確。不過，原則上總是眼睛張開得越大，誤判越小。
在圖12-3中給出從示波器上觀察到的比較理想狀態(tài)下的眼圖照片。
圖12-3 實(shí)驗(yàn)室理想狀態(tài)下的眼圖
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.眼圖觀察及分析實(shí)驗(yàn)
2.仿真眼圖觀察測(cè)量實(shí)驗(yàn)
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1． 打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。
2． 薄膜鍵盤選擇“PSK調(diào)制解調(diào)”中某個(gè)數(shù)字基帶信號(hào)。
3． 開關(guān)J701的1-2腳相連，將CPLD的可編程信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的32Kbit/s數(shù)字基帶信號(hào)直接送入眼圖電路，觀察TP708測(cè)量點(diǎn)的眼圖波形；
4． 開關(guān)J701的2-3腳相連，將PSK解調(diào)模塊解調(diào)還原的數(shù)字基帶信號(hào)送入眼圖電路。
5． 調(diào)整好PSK調(diào)制解調(diào)電路，在PSK模擬傳輸信道中不加入噪聲的情況下（即K302的2-3腳連），觀察TP708測(cè)量點(diǎn)的眼圖波形；
6． 調(diào)整好PSK調(diào)制解調(diào)電路，在PSK模擬傳輸信道中加入噪聲（即K302的1-2腳連），慢慢調(diào)整噪聲信號(hào)的幅值（噪聲模塊中電位器W101），觀察TP708測(cè)量點(diǎn)，即受干擾信號(hào)的眼圖波形（注意噪聲幅度不要太大，否則PSK將無法解調(diào)出基帶信號(hào)）；
7． 低通濾波器電路如圖12-6。
五、測(cè)量點(diǎn)說明
1．TP705:為PSK解調(diào)電路的解調(diào)還原輸出的數(shù)字基帶信號(hào)。
2．TP708:為升余弦波波形，眼圖觀察測(cè)量點(diǎn)。
眼圖觀測(cè)方法：用示波器的一根探頭（觸發(fā)TRTIGGER檔）放在TP901上（同步時(shí)鐘），另一根探頭放在TP708上（數(shù)字基帶信號(hào)的升余弦波），調(diào)整示波器的掃描周期，使TP708的升余弦波波形的余輝反復(fù)重疊，則可觀察到眼圖波形；
眼圖波形如圖12-4所示。
圖12－4 觀測(cè)到的眼圖波形
升余弦波波形如圖12-5所示。
圖12-5 觀測(cè)到的升余弦波形
圖12-6 低通濾波器電原理圖
六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1.分析電路的工作原理，敘述其工作過程。
2.敘述眼圖的產(chǎn)生原理以及它的作用。
3.繪出實(shí)驗(yàn)觀察到的眼圖形狀。