光纤通信系统的眼图测试实验
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。
实验2 眼图观察测量实验
班级通信1403 学号 201409732 姓名裴振启指导教师邵军花日期实验2 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. 眼图观察电路2．时钟与基带数据发生模块，位号：G3．PSK调制模块，位号A4．噪声模块，位号B5．PSK解调模块，位号C6．复接/解复接、同步技术模块，位号：I7．20M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。
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2-1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2-1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。
眼图图2-1 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；有码间串扰眼图通信工程实验教学中心通信系统原理实验报告在图2-2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2-2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。
光纤通信实验：数字光接收性能测量
光纤通信实验：数字光接收性能测量实验三数字光接收性能测量一、实验目的1.熟悉数字光接收机灵敬度和动态范围的概念；2.掌握数字光接收机灵敬度和动态范围的测试方法。
3.了解眼图产生原理，用示波器观测扰码的光纤信道眼图。
二、实验仪器1•光纤通信实验箱2.20M数字双踪示波器3.光功率计(FC-FC单模尾纤)4.可调衰减器(FC-FC)5.外置误码测试仪(选用)三、实验原理1、光收端机的灵墩度光收端机的灵敬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。
灵敬度的单位为分贝毫瓦(dBm)。
光传输系统误码率山误码测试仪测量，误码测试仪数据输出接光发送机数据输入端，误码测试仪数据输入端光接收机数据输出端。
误码测试仪向光发射机发送作为测试信号伪随机序列，经电光转换后通过光纤传输到光接收机，光电转换后送给误码测试仪和发送的测试信号比较，检测误码，计算出误码率。
为了测量接收机灵敬度，在光接收机前的光纤线路上串接可变光衰减器，调整光衰减器使其衰减值逐渐增大，从而使输入光接收机的平均光功率逐步减小，使系统处于误码状态，随着衰减量的增大，误码率也随之增大，当误码率达到最大,11允许值（例如：）时，测得此时的光接收机的输入光功率即为此误码率条件 下光1, 10 接收机的最小光功率，这也就是光接收机的灵墩度。
光接收机灵敬度主要决定于光接收机内部噪声（光检测噪声和前置放大器噪 声）。
光接收机内部噪声是伴随光信号的接收检测与放大过程产生的，它使接收机 最小可接收平均光功率受到限制，即它决定了光接收机的灵敬度。
152, 1本实验系统中包含有简单的误码检测功能。
误码检测模块输出的伪随机 码，对 ,6输入的数据进行误码检测，当检测到当前误码率达到或大于1, 10时，误码 状态显示“误码”，即由“正常”切换为“误码”；反之，显示为“正常”，可以 很方便的用于灵敬度测试实验。
光接收机灵敬度测试实验测量结构示意图如图3, 1和3, 2所示：.5 ■—氓卢二川「"I J■ --- -------------------图3,2利用外接误码测试仪的接收机灵敬度的测试结构示意图2、光接收机的动态范圉光收端机的动态范围是指在保证一定的误码率前提下，光接收机所允许接收的 最大和最小光功率之比的分贝数。
(完整版)眼图观测实验
武夷学院实验报告
课程名称：通信原理实验项目名称：眼图观测实验姓名：专业：通信工程班级：一班学号：同组成员：无
实验结果：
实验线路图如图1所示：
图1
打开示波器，进过调节可以得到图2所示的波形图，再调节可以得到最大“眼睛”的眼图如图3所示。
图2 图3 由图2、图3可以看出，示波器显示的眼图的线迹不完全重合，“眼睛”也没有张开到最大，可以判断这次的眼图是在有一定噪声和码间干扰下得到的。
可以由上图可以知道，此时并不是最佳抽样时刻，还可以看出斜率小于0.5，可见对位定时误差也不是很敏感；图中的阴影部分较大抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度较大；图中央的横轴位置没有与眼睛的横对角线重合，表明判决门限略低于零电平；上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限，可见其值也不大。
实验操作成绩（百分制）__________ 实验指导教师签字：__________
实验报告成绩（百分制）__________。
实验二 信道与眼图实验
实验二信道与眼图实验一、实验目的1、掌握用眼图来定性评价基带传输系统性能。
2、掌握信道与眼图模块的使用方法。
二、实验内容1、信号送入高斯白噪信道，调节噪声功率大小，观测信道输出。
2、数字基带传输信道观测眼图。
三、实验仪器1、信号源模块一块2、信道与眼图模块一块3、20M双踪示波器一台4、虚拟仪器（选配）一块5、频谱分析仪一台四、实验原理1、高斯白噪本实验中我们用伪随机序列模拟高斯白噪声。
伪随机噪声具有类似于随机噪声的一些统计特性，同时又便于重复产生和处理。
由于它具有随机噪声的优点，又避免了它的缺点，因此获得了日益广泛的实际应用。
目前广泛应用的伪随机噪声都是由数字电路产生的周期序列（经滤波等处理后）得到的。
我们把这种周期序列称为伪随机序列。
通常产生伪随机序列的电路为一反馈移存器。
它又可分为线性反馈移存器和非线性反馈移存器两类。
由线性反馈移存器产生出的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线性反馈移存器序列，通常简称为m序列。
由于m序列的均衡性、游程分布、自相关特性和功率谱与上述随机序列的基本性质很相似，所以通常认为m序列属于伪噪声序列或伪随机序列。
用m序列的这一部分频谱作为噪声产生器的噪声输出，虽然这种输出是伪噪声，但是多次进行某一测量，都有较好的重复性。
将m序列进行滤波，就可取得上述功率谱均匀的部分作为输出。
实验中，“噪声功率调节”旋转电位器用来控制叠加在信号上的噪声功率的大小。
2、传输畸变和眼图一个实际的基带传输系统，尽管经过了精心的设计，但要使其传输特性完全符合理想情况是困难的，甚至是不可能的。
因此，码间干扰也就不可能避免。
我们知道，码间干扰问题与发送滤波器特性、信道特性、接收滤波器特性等因素有关，因而计算由于这些因素所引起的误码率就非常困难，尤其在信道特性不能完全确知的情况下，甚至得不到一种合适的定量分析方法。
眼图就是一种能够方便地估计系统性能的实验手段。
这种方法的具体做法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器水平扫描周期，使其与接收码元的周期同步。
光纤通信实验报告华北电力大学
同组人
实 验 目 的
1、了解光时域反射计（OTDR）的工作原理。
2、掌握使用光时域反射计测量计算光纤长度、衰减、断裂、总回损及熔接、连接器和总损耗等参数。
3、分析光纤的传输特性。
4、了解光纤光缆的结构和学习光端面的处理。
5、掌握光线切割的使用方法。
6、学习掌握光纤熔接机的使用方法。
实 验 原 理
一、OTDR基本原理
二、眼图测试
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动态波形图，其形状类似一个眼睛故名眼图，它是观察是否存在码间干扰的最简单直观的方法。将时钟输入示波器的通道1、伪随机码的输出接示波器的通道2，缓慢调整示波器的同步旋钮即可在示波器上观察到眼图，实际上眼图就是随机信号在反复扫描的过程中叠加在一起的综合反应。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：
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。
通信原理实验数字解调与眼图
实验名称数字解调与眼图学院信息科学与工程学院专业班级姓名学号数字解调与眼图一、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。
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。
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太原理工大学现代科技学院
光纤通信课程实验报告
专业班级
学号
姓名
指导教师
实验名称 光纤通信系统的眼图测试实验 同组人 专业班级 学号 姓名 成绩
实验三
光纤通信系统的眼图测试实验
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
三、实验仪器
1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱
1台
2、20MHz 双踪模拟示波器
1台
3、万用表
1台
4、FC/PC-FC/PC 单模光跳线
1根 5、850nm 光发端机和光收端机（可选） 1套
6、ST/PC-ST/PC 多模光跳线（可选）
1根
四、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20-1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。
图1、眼图测试系统框图
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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20-2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20-3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
增加，无畸变眼图的眼皮厚度应该等于零。
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
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＝
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五、实验步骤
A 、1550nm 数字光纤通信系统眼图测试实验
1、用FC-FC 光纤跳线将1550nm 光发端机（1550nmT ）与1550nm 光收端机（1550nmR ）连
接起来，组成1550nm 数字光纤传输系统。
2、按图20-1连接好示波器与实验箱，连接导线：PCM 编译码模块T661与CPLD 下载模块983连接，T661与示波器外触发连接，980与光发模块T151连接，T161与示波器的通道1连
接。
3、选择示波器为外触发方式。
4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。
5、接通PCM 编译码模块(K60)、CPLD 下载模块（K90）和光发模块(K15)的直流电源。
6、用示波器观察并画出光收端机的眼图。
7、改变输入时钟信号频率，将T661改成T662（1.024M ）或数字信号源模块中的T502（K511
拨上为64K ，拨下为256K ），观察光纤传输不同频率时眼图的形状及变化。
8、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱还原。
B 、850nm 和1310nm 数字光纤通信系统眼图测试实验
图2、眼图的形
成
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根据1550nm 数字光纤通信系统眼图实验步骤，设计并执行850nm 和1310nm 数字光纤通信
系统眼图测试实验步骤。
图3、规则的眼图
六、实验结果
光收端机的眼图波形
七、思考题 1、简述系统眼图形成过程。
答：眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。
观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人
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的眼睛，故称 为 “眼图”。
从“眼图”上可 以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。
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
2、如何从光纤通信系统眼图来评估系统性能？
答： 眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息：可以从中看出码间串
扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响，评价一个基带系统的性能优劣；可以指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰。
（1）最佳抽样时刻应 在 “眼睛” 张开最大的时刻。
（2）对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。
斜率越大，对定时误差就越灵敏。
（3）在抽样时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变。
（4）眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平。
（5）在抽样时刻上，上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。
（6）对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区
域的大小，表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响。
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