实验八 M序列发生及眼图观测实验
光纤通信实验报告
2．了解电话呼叫接续过程；3．掌握电话呼叫时的各种可闻信号音的特征； 4．了解记发器的工作过程； 5．掌握PCM 编译码原理；6．了解双光纤全双工通信的组成结构。
二、实验仪器1．光纤通信实验箱 2．20M 双踪示波器3．FC-FC 单模光跳线 2根 4．小型电话单机 2部 5．铆孔连接线 若干三、基本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。
电端机由电话用户接口电路A 、PCM 编译码A 、记发器电路、PCM 编译码B 、电话用户接口电路B 等组成，光信道为双光纤通信结构。
电话语音信号的光纤传输，可以有多种方式，一种是原始语音信号，经过光纤直接进行传输；另一种方式是先把话音信号数字化，然后再经过光纤传输，目前使用最多的是PCM 编译码方式。
下面先介绍本实验平台上两路电话电路接口示意图。
图7.1.1 电话用户A 、B 结构示意图图7.1.2 电话用户A 、B 模拟光传输结构示意图（A 到B 单工）P601用户A用户BP804激光/探测器P201P205PCM 编码 PCM译码TP801/802P801P802P804用户B ：49P803PCM 编码 PCM译码P601P602P603P604TP601用户A ：48图7.1.3数字电话光纤通信基本组成结构示意图（一）电话接口电路原理介绍用户电路也可称为用户线接口电路（Subscriber Line Interface Circuit —SLIC ）。
任何交换机都具有用户线接口电路。
根据用户电话机的不同类型，用户线接口电路（SLIC ）分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。
模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成。
在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSHCT 功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC ），其余功能由集成模拟SLIC 完成。
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。
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。
通信报告BPSK传输系统实验
图 2 时域受限与频带受限传输特性 如果对基带传输不进行严格的设计，则会产生码间串扰，其产生过程如图 3 所示：
图 3 基带传输系统码间串扰产生示意图 在寻找对信号基带传输的设计过程中，人们总结了一系列的方法。其中 Nyquist 设计准 则为基带传输系统信号设计提供了一个方法。利用该准则一方面可以对信号的频谱进行限 制，另一方面又不会产生码间串扰。 升余弦信号设计是成功利用 Nyquist 准则设计的一个例子，其频谱特性如图 4。 升余弦滤波器的传递函数为：
输入码流 时钟 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
串 / 并 变 换
EPROM
样点锁存
4 倍时钟
计 Ａ０ 数 Ａ１ 器
图 5 BPSK 基带成形原理示意图 成形之后的基带信号经 D/A 变换之后，直接对载波进行调制。 对眼图性能判断主要依据图 6 中所示的主要测量指标。 在实验过程中请注意对不同的基 带传输性能进行测试。
图 6 眼图主的性能指标示意图
在通信原理实验箱中，基带传输的框图如图 7 所示。
TPM02 TPM03 矩形成型脉冲 数 据 选 择 差 分 编 码 数 据 选 择
同步数据 CVSD 测试数据
α=0.3的升余弦成形 α=0.4的升余弦成形 α=0.4的根升余弦成形
D/A
测试数据产生
数据选择 速率选择 KG02 KG03
基带选择 KG04
图 7 基带传输的框图
KG04 成形滤波选择
□ □
KG04 状态
□ □ □ □
升余弦滤波 α＝0.3
□ □ □ □
升余弦滤波 α＝0.4
□ □ □ □
开根号升余弦 α＝0.4
□ □ 滤波器性能
新编大学物理实验 - 屏幕长和宽_3
塞曼效应1896年塞曼（Pieter Zeeman 1865～1943荷兰物理学家）发现把光源置于足够强的磁场中时, 光源发出的每一条谱线都分裂为若干条偏振化谱线, 分裂的条数随能级类别不同而不同, 这种现象称为塞曼效应。
塞曼效应是继法拉第和克尔效应之后被发现的第三个磁光效应, 是物理学的重要发现之一。
本实验通过原子发光的磁分裂效应, 说明原子能级的磁相互作用能的存在, 由于分裂的波长（对应于能级）差很小, 故不能用一般的分光仪器去分析测量。
[实验目的]1. 观察波长为5461 的汞谱线的塞曼分裂, 并把实验结果与理论结果相比较, 计算电子荷质比。
2. 掌握法布里—珀罗标准具的原理和调节方法。
[仪器和用具]塞曼效应仪（包括直流电磁铁、法布里—珀罗标准具、放电管及观察照相等光学元件）, 高斯计。
[实验原理]（一）电子自旋和轨道自旋运动使原子具有一定的磁矩。
在外磁场中, 原子磁矩与磁场相互作用, 使原子系统附加了磁作用能ΔE 。
又由于电子轨道和自旋的空间量子化, 这种磁相互作用能只能取有限个分立的值, 此时原子系统的总能量为:E=E 0+ΔE=E 0+MgB mehπ4 （1） 式中E0为未加磁场时的能量, M 为磁量子数, B 为外加磁场的磁感应强度, e 为电子电量, m 为电子质量, h 为普朗克常数, g 为朗德因子。
朗德因子的值与原子能级的总角动量J 、自旋量子数S 和轨道量子数L 有关, 在L-S 耦合情况下：g=)1(2)1()1()1(1++-++++J J L L S S J J （2）由于J 一定时, M=J, J －1, … , －J 。
所以由式1和2式可知, 原子在外磁场中, 每个能级都分裂为2J+1个子能级。
相邻能级的间隔为gB g B mehB μπ=4 玻尔磁子B μ=9.2741×10-24J •T设频率为 的光谱线是由原子的上能级E2跃迁到下能级E1所产生, 由此, 谱线的频率同能级有如下关系: 12E E hv -= （3）在外磁场的作用下, 上下两能级各获得附加能量ΔE2, ΔE1, 因此, 每个能级各分裂（2J2+1）个和（2J1+1）个子能级。
现代通信技术实验平台说明书RZ8681B
前言润众科技有限公司是国内著名的通信实验产品研发企业。
枕紫金，挽玄武,踞金陵城之宝地,映秦淮河之碧波。
公司座落在风景秀丽的六朝古都、现代电子、文化名城南京。
公司依靠本地区电子工业发达、教育资源丰富的优势先后研发了通信原理、信号与系统、光纤通信、程控交换、移动通信、高频电子线路、射频通信、微波通信及天线、现代通信网络实验系统、通信网与SDH传输实验系统、DSＰ与通信应用系列、课题设计系列、实验台系列、通信仪表设备、虚拟仪器系列、软件无线电系列、开放实验室管理系统等通信电子实验教学设备,其中通信原理更是本公司的拳头产品，国内第一台通信原理实验箱就诞生在这里。
公司始终以科技为先导，以满足各类院校教学要求为目标，先后开发出RＺ860l、ＲＺ８61ｌ、RZ862l、RZ８６3l、ＲZ864l、RZ8６８l、RZ864１B、RZ８681B 等多代通信原理实验产品，适应了各类不同学校的需求。
RZ8681B现代通信技术实验平台是针对电子和通信工程类专业学生，系统完成《通信原理》等现代通信技术相关课程实验专门研制的实验平台。
该平台实验内容丰富、全面、系统性强。
它除包括信源的模数转换、模拟调制、基带传输、数字调制、同步技术、信道纠错编码等基本通信原理实验外,还增加了软件无线电、各种复用复接技术等现代通信技术的实验,还可选购光纤、信道均衡等模决进行相关的实验。
系统采用“主板＋实验模块”相结合的灵活结构，便于学校选择、定制、硬件升级。
实验平台全部采用模块化结构,各模块既能完成通信系统中对应单元部件实验，又能由学生用各单元模块构建一个完整通信系统进行系统实验。
说明书先介绍拨码开关设置,因为它能设置各种实验项目、信号类型、功能和参数等，然后再介绍各种实验。
通常实验分为通信原理预备性实验、通信原理重要部件实验、信道复用技术和均衡技术实验、通信系统实验等。
润众公司任重道远，公司感谢教育界同仁多年来对我们的支持,感谢贵校选择我公司的产品,并热忱欢迎老师和同学们对我们产品提出宝贵意见,愿我们公司产品伴随贵校的教学工作共同进步、发展。
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。
通信工程专业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
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
通信工程专业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
通信工程专业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
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。
通信工程专业实验室
实验八 M序列发生及眼图观测实验
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。
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表3 本原多项式系数表
1、M序列
代数式 x2+x+1 111 x3+x|+1 1 011 x4+x+1 10 011 x5+x2+1 100 101 x6+x+1 1 000 011 x7+x3+1 10 001 001 x8+x4+x3+x2+1 x9+x4+1 x10+x3+1 x11+x2+1 x12+x6+x4+x+1 x13+x4+x3+x+1 x14+x10+x6+x+1 x15+x+1 x16+x12+x3+x+1 x17+x3+1 x18+x7+1
n
1、M序列
0
i i
定义多项式
F ( x)
C x
i 0
C a
i 0
n
i n i
，其中i表示元素的位置。
该多项式称为线性反馈移位寄存器特征多项式。
可以证明，当F(x) 满足下列3个条件时，就一定能产生m序
列： （1） F(x) 是不可约的，即不能再分解因式； （2） F(x)可整除 x p 1，这里 p 2 n 1 ； （3） F(x)不能整除 x q 1 ，这里 q p 。
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实验八
M序列发生及眼图观测实验
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。 通信工程专业实验室
an－2
an－3
an－4
输出
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实验八
M序列发生及眼图观测实验
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。
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实验八
M序列发生及眼图观测实验
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。
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实验八
M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 本原多项式的八进制表示 7 13 23 45 103 211 435 1021 2100 4005 10123 20033 42103 100003 210013 400011 1000201 2000047 4000011
1、M序列
an－4
输出
当初始状态改为1011时，反馈逻辑
a n an 2 a n 4
n级线性反馈移位寄存器的输出序列是一个周期 序列，周期的长度由三个条件决定：
（1）移位寄存器的级数 （2）线性反馈逻辑 （3）初始状态
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实验八
M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
一般形式的n级线性反馈移位寄存器见下图。
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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实验八
M序列发生及眼图观测实验
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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实验八
M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
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
2、眼图
t 0
Tb
0
t
Tb
(a)
(b)
实验八
M序列发生及眼图观测实验
Hale Waihona Puke 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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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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M序列发生及眼图观测实验
二、实验预习要求
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实验八
M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
反馈逻辑符合下式：
1、M序列
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 0001001101 01111
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实验八
M序列发生及眼图观测实验
2、眼图
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，表示码间串扰越大
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实验八
M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
3．有噪声又有码间串扰的眼图
0
Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb
2、眼图
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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实验八
M序列发生及眼图观测实验
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 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 系统有很大的影响。
0 1 0 1 0 0 0
第2级
an2
第3级
an 3
第4级
an4
反馈值
a n an 2 a n 4
0 0 1 0 1 0 0
0 0 0 1 0 1 0
1 0 0 0 1 0 1
1 0 1 0 0 0 1
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M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
an an－1 an－2 an－3
1、M序列
线性反馈逻辑改为： an an 2 an 4 若初始状态仍为0 0 0 1
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M序列发生及眼图观测实验
四、实验原理
an an－1 an－2 an－3
1、M序列
an－4
输出
表2 序列发生器状态转移流程图
移位时 钟节拍
0 1 2 3 4 5 6
第1级 an 1
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M序列发生及眼图观测实验
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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实验八
M序列发生及眼图观测实验
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
四、实验原理
移位时 钟节拍 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 第1级
1、M序列
第3级 an 3 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 第4级 an4 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 反馈值 an an3 an4 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0
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实验八
M序列发生及眼图观测实验
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。
1
0
Tb
1 1
2Tb
0
3Tb 4Tb
0
5Tb
0
6Tb
1
7Tb
0
8Tb
1
9Tb
0 t
10Tb
(c)