实验八 M序列发生及眼图观测实验
马吕斯实验的实施步骤与结果解读
马吕斯实验的实施步骤与结果解读马吕斯实验是由法国物理学家霍普法尔·马吕斯于1851年提出的一种用于检测光的波动性的经典实验。
该实验被广泛认为是光学领域的里程碑，为光的波动论提供了有力的实验证据。
本文将详细介绍马吕斯实验的实施步骤及结果解读。
一、实验步骤1. 准备材料和装置马吕斯实验所需的材料包括一束单色光源（例如激光器）和一对平行的玻璃平面镜。
实验装置的组装需要注意保持光路的稳定性和平行性，以确保实验结果的准确性。
2. 设置实验装置将光源设在一固定位置上，使其射出的光线垂直照射在第一个玻璃平面镜上，反射后再照射在第二个平面镜上。
要确保光线以一固定的角度入射和反射，可以使用支架和角度调节器来固定和调整平面镜的位置和角度。
3. 观察干涉现象调整平面镜的角度和位置，使得射出的光线在两个平面镜之间产生干涉现象。
通过观察干涉条纹的形成和变化，可以判断光的波动性和相干性。
4. 测量干涉条纹使用适当的仪器（如干涉仪）来测量干涉条纹的间距和亮暗程度。
记录并整理数据，以便后续的结果解读和分析。
二、结果解读1. 干涉条纹的形成当两束来自同一光源的光线在平行的玻璃平面镜上发生反射后重新相遇时，由于光的波动性质，会产生干涉现象。
具体来说，光波的波峰和波谷会相互叠加或相互抵消，形成规律的亮暗条纹，这就是干涉条纹的形成。
2. 条纹间距与波长关系根据干涉条纹的间距可以计算出光的波长。
当两个平行的玻璃平面镜之间的距离为d时，两个相邻的亮纹或暗纹之间的间距为Δx。
根据干涉条纹的几何关系和光的波动性质，可以得到以下公式：Δx = λ * d / D其中，Δx是相邻亮纹或暗纹的间距，λ是光的波长，d是平面镜之间的距离，D是平面镜到观察屏的距离。
3. 结果解释通过测量和计算干涉条纹的间距，我们可以得到光的波长。
当实验使用可见光进行时，干涉条纹的间距通常在微米级别。
而可见光的波长在几百纳米到几百微米之间，因此通过马吕斯实验可以验证光的波动性。
通信原理实验报告
实验一、PCM编译码实验实验步骤1. 准备工作：加电后，将交换模块中的跳线开关KQ01置于左端PCM编码位置，此时MC145540工作在PCM编码状态。
2. PCM串行接口时序观察（1）输出时钟和帧同步时隙信号观测：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。
（2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。
3. PCM编码器（1）方法一：（A）准备：将跳线开关K501设置在测试位置，跳线开关K001置于右端选择外部信号,用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。
（B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。
分析为什么采用一般的示波器不能进行有效的观察。
（2）方法二：（A）准备：将输入信号选择开关K501设置在测试位置，将交换模块内测试信号选择开关K001设置在内部测试信号（左端）。
此时由该模块产生一个1KHz的测试信号，送入PCM编码器。
（B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以内部测试信号（TP501）做同步（注意：需三通道观察）。
分析和掌握PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。
4. PCM译码器（1）准备：跳线开关K501设置在测试位置、K504设置在正常位置，K001置于右端选择外部信号。
此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。
实验八M序列发生及眼图观测实验
实验八 M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
1、M序列
移位时 钟节拍
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
表1 m序列发生器状态转移流程图
第1级 a n1
0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1
第2级
an2
0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0
二、实验预习要求
认真预习《通信原理》中关于M序列及 眼图有关章节的内容。
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三、实验仪器仪表
1、70MHz双踪数字存储示波器一台 2、实验模块：
数字编码模块——M序列输出 数字时钟信号源模块 眼图观测及白噪声输出模块
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四、实验原理
2、眼图
所谓“眼图”，就是由解调后经过低通 滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同 步信号在示波器屏幕上显示的波形。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。
眼图是指利用实验的方法估计和改善（通
实验八 M序列发生及眼图观测实验
实验八 M序列发生及 眼图观测实验
【实验性质】：验证性实验
通信工程专业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
一、实验目的
1、掌握M序列等伪随机码的发生原理。 2、了解伪随机码在通信电路中的作用。 3、掌握眼图的观测。
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t
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。
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。
BPSK传输系统实验
不匹配
匹配
2、I路和Q路调制信号的相平面（矢量图）信号观察
实验步骤：
1.测量TPi03和TPi04的李沙育（x-y）波形，将示波器设置在（x-y）,通过菜单选择不同的输入码型下进行测量；结合BPSK调制器原理分析测试结果。
2.通过菜单选择“匹配滤波”方式设置，重复上述实验步骤仔细观察和区别两种方式下矢量图信号。
14、解调器位定时恢复信号调整锁定过程观察
实验步骤：
1.选择m序列，观察TPM01（以它作同步）、TPMZ07之间的相位关系。
2.不断按确认键，观察TPMZ07的调整过程。
3.断开S002接收中频接头，在没有接收信号的情况下重复该实验，并解释原因。
注释：上左图为断开K002前的结果，此时不断按确认键，结果不便。当断开K002后，两者之间有以上4种关系存在。
实验步骤：
将KL01设置在2_3端，观察TPN04信号波形，观测时示波器时基设定在2～5ms。
KL01设置在2-3位置TPN04的波形
9、差分编码信号观测
实验步骤：
使用汉明编码模块产生的m序列，将SWC01中的H_EN和ADPCM关去除，KC01设置在最右端；KW03设置在OFF（右端），KW01、KW02设置在CH（左端）
7.了解BPSK/DBPSK在噪声下的基本性能
调制部分：
1.BPSK调制基带信号眼图观测
2. I路和Q路调制信号的相平面（矢量图）信号观察
3. BPSK调制信号0/π相位测量
4. BPSK调制信号包络观察
解调部分：（解调部分请按右下脚的按钮）
1.接收端解调器眼图信号观测
2.解调器失锁时的眼图信号观测
实验二BPSK传输系统实验
通信原理课程实验指导书
（2）以发送时钟（TPM01）作同步，观测发送信号（TPi03）的波形。测量过零点抖动与眼皮厚度（换算成码元宽度的百分数）。
（3）用KG02输入不同的测试数据（0/1码，11101010），观察TPi03的信号（主要从信号的最佳点收敛情况、过零抖动情况进行判断）。总结信号特征并解释原因。
其中，α是滚降因子，取值范围为0到1。一般α=0.25~1时，随着α的增加，相邻符号间隔内的时间旁瓣减小，这意味着增加α可以减小位定时抖动的敏感度，但增加了占用的带宽。对于矩形脉冲BPSK信号能量的90%大约在1.6Rb的带宽内，而对于α=0.5升余弦滤波器，所有能量则在1.5Rb的带宽内。如图1.1Nyquist升余弦滤波基带传输频域与时域特性
注意：FSK的数据输入信号来源于基带成形模块的测试序列，其通过KG02来选择不同的数据，数据速率受KG03控制，在FSK实验中KG03设置在500bps（KG03处于2-3状态）。
FSK解调框图见图2.2：
图2.2 FSK解调方框图
FSK解调的工作原理是用一个模拟锁相环UE02(CD4046)对输入的FSK信号进行鉴频。在解调模块中采用一个PLL环，当输入的FSK频率出现变化时，锁相环也随之变化，它是通过控制环路的输入电压TPE04来达到的。这样当输入信号频率为20～24KHz时，锁相环的VCO控制电压为高电平，输出码元为1；反之当输入信号频率为6～9KHz时，锁相环的VCO控制电压为低电平，输出码元为0。压控振荡器(VCO)的控制电压直接反映了FSK信号中的码元变化。将该VCO的输入控制电压送入比较器中之后就能得到的FSK接收解调的数字信号。
图1.4基带传输的框图
试验八巴氏小体课件
2 固定：将涂片放入95％的乙醇中固定30 min，取出晾干。 3 水解：将涂片放入5 mol HCl中室温下水解10min，自来水缓缓冲
洗。 4 染色：用Gimsa染液染色8-10分钟，勿干燥，用水冲洗后晾干镜检 5 镜检：从低倍镜到高倍镜依次观察。
16
取样步骤
漱口
刮取 涂布
晾干 固定
17
(二)滴片法：
3
巴氏小体的研究历史
l 1949年 加拿大学者Barr在雌猫神经原细胞核 中发现。
l 1955年Barr在女性口腔细胞中发现Barr body。 l 1959年人们把性染色体异常造成的畸形与巴氏
小体的研究联系起来。 l 1971年Barr body被命名为x染色质。
最新研究进展
食管癌病人巴氏小体出现率低于10％； 正常人细胞出现率为20－45％。
6
二、实验原理 性别分化
胚胎发育早期未分化的性腺是中性的。
性腺
外部皮质 XX染色体
发育为雌性生 殖腺(卵巢)
XY染色体
内部髓质
发育为雄性生 殖腺(睾丸)
XXY型染色体，皮质、髓质同时发育。
7
哺乳动物的雌性细胞有两条X染色体，其中一条
来自母方，另一条来自父方，在胚胎发育的早期(16 天)，这两条X染色体中的一条随机浓缩形成巴氏小体，
l 1取材： 受检者用自来水漱口，用牙签轻轻刮取口腔上
l
皮细胞，将刮取物涮于装有1ml生理盐水的离心
l
管中。
l 2离心： 离心10分钟(5000转/分)，弃上清液。
l 3低渗： 加1ml低渗液混匀， 37度低渗6分钟，离心10分
l
钟，弃上清液。
l 4固定： 加固定液95％的乙醇1ml，室温固定10分钟，离心，
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2、眼图
2．无噪声但有码间串扰的眼图
0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb
0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb
好几条线交织在一起组成 这几条线越靠近，眼图张得越大，码间串扰越小
眼图张得越小通，表信示码工间程串扰专越业大 实验室
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四、实验原理 2、眼图
3．有噪声又有码间串扰的眼图
19
2000047
通信工程专业实验室 x19+x5+x2+x+1
20
4000011
x20+x3+1
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四、实验原理
1、M序列
4阶的本原多项式： F1（x）＝x4＋x3＋1
an an3 aann4
an－1
an－2
F2（x）＝x4＋x＋1
an
an－1
an－2
an－3
an－4
线性反馈逻辑改为： an an2 an4 若初始状态仍为0 0 0 1
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四、实验原理
an
1、M序列
an－1
an－2
an－3
an－4
输出
移位时 钟节拍
0 1 2 3 4 5 6
表2
第1级
a n 1
0 1 0 1 0 0 0
序列发生器状态转移流程图
第2级
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四、实验原理
1、M序列
CCITT （1）建议用于数据传输设备误码测量的m序列
周期是29－1＝511，其特征多项式建议采用 x9+x5+1；
（2）建议用于数字传输系统测量的m序列周期 是215－1＝32767，其特征多项式建议采用 x15+x14+1。
过调整）传输系统性能时在示波器上观察到
的像人的眼睛一样的图形。
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四、实验原理
2、眼图
1．无噪声、无码间串扰时的眼图
二进制代码为1110001010 收到连1码时：持续时间为 的正电平 而收到连0码：持续时间为 的负电平 “1”“0”码交替：不会出现 持续的正负电平 =(k1)Tb，k为连码的数目
定时误差就越灵敏；
（3）图中阴影区的垂直高度表示信号幅度畸变范围；
（4）在抽样时刻上，上下两阴影区的间隔距离的一半为噪声容限，噪声瞬时
值超过了它就可能发生错误判决；
（5）图中央的横轴位置应对应判决门限电平。
（6）图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围
，即过零点畸变，它对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收
第3级
an3
0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0
第4级
反馈值
an4
an an3 an4
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
通信0 工程专0 业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
1、M序列
an－4＝100010011010111 an－3＝000100110101111 an－2＝001001101011110 an－1＝010011010111100 an＝100110101111000
三、实验仪器仪表
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四、实验原理
1、M序列
m序列是一种最常见的伪随机序列，它是最长线 性反馈移位寄存器序列的简称，并具有最长周期。
• 任何一级寄存器的输出，在脉冲的触发下，都会 产生一寄存器序列。
n级线性反馈移位寄存器的输出是一周期序列， 其周期长短取决于移位寄存器的级数、线性反馈逻 辑和初始状态。
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四、实验原理
1、M序列
移位时 钟节拍
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
表1 m序列发生器状态转移流程图
第1级 a n 1
0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1
第2级
an2
0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0
若周期最长，则初始状态非全0即可，关键是线性 反馈逻辑。
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四、实验原理
1、M序列
反馈逻辑符合下式：
an an3 an4
该移位寄存器的状态具有周期性，且周期长度为15。 设初始状态为0001，则得到的序列为：
an4 000100110101111
n
本原多项式的八进制表示
代数式
2
7
x2+x+1 111
3
13
x3+x|+1 1 011
4
23
x4+x+1 10 011
5
45
x5+x2+1 100 101
6
103
x6+x+1 1 000 011
7
211
x7+x3+1 10 001 001
8
435
x8+x4+x3+x2+1
9
1021
x9+x4+1
10
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实验八 M序列发生及 眼图观测实验
【实验性质】：验证性实验
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一、实验目的
1、掌握M序列等伪随机码的发生原理。 2、了解伪随机码在通信电路中的作用。 3、掌握眼图的观测。
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七、讨论思考题
根据实验测得的M序列计算 出两个本原多项式，并画出反馈 逻辑图。
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八、实验报告要求
1、记录数字编译码模块的M-OUT输出的 M序列的波形，得到M序列。 2、记录并画出眼图模块所得到的眼图波 形。 3、增加噪声，记录在噪声下的眼图波形 ，分析在不同噪声影响下眼图的各种参数 。
0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb
0
Tb
2Tb
3Tb
4Tb
5Tb
6Tb
原来清晰端正的细线，变成了比较模糊的带状的线，而且不很端正
噪声越大，线条越宽，越模糊
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四、实验原理
2、眼图
（1）最佳抽样时刻应选择眼图中“眼睛”张开最大的时刻；
（2）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
系统有很大的影响。
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六、实验原理
3、眼图
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。
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五、实验内容
1、测量系统自带的127bit的伪随机码的波 形。
2、学习码元多项式，根据多项式设计出 具体电路。
3、眼图的示波器观测。
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六、实验步骤及注意事项
1、实验连线：
（1）连接数字时钟信号源的1024K至数字
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九、实验照片
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九、实验照片
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九、实验照片
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四、实验原理
2、眼图
所谓“眼图”，就是由解调后经过低通 滤波器输出的基带信号，以码元定时作为同 步信号在示波器屏幕上显示的波形。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。
眼图是指利用实验的方法估计和改善（通
输出
an an1 an4
an－3
an－4
输出
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四、实验原理
m序列在误码测试中的应用 误码测试原理如下图所示。
1、M序列
发收端同步产生m序列，发送端输出的序列经传输后若无误码 ，则应与原序列相同； 在接收端两序列按模二逐位相加，若传输过程有差错，模二加 的结果必为1，用计数器记录之，即可测得误码率。
an2
0 0 1 0 1 0 0
第3级
an3