光纤实验眼图.doc
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。
实验1-1光纤数值孔径（NA）性质和测量实验
实验1-1 光纤数值孔径（NA ）性质和测量实验一、 实验目的1、 熟悉光纤数值孔径的定义和物理意义2、 掌握测量光纤数值孔径的基本方法二、 实验原理和设备光纤数值孔径（NA ）是光纤能接收光辐射角度范围的参数，同时它也是表征光纤和光源、光检测器及其它光纤耦合时的耦合效率的重要参数。
图一示出了阶梯多模光纤可接收的光锥范围。
因此光纤数值孔径就代表光纤能传输光能的大小，光纤的NA 大，传输能量本领大。
NA 的定义式是0sin NA n θ==式中0n 为光纤周围介质的折射率，θ为最大接受角。
1n 和2n 分别为光纤纤芯和包层的折射率。
光纤在均匀光场下，其远场功率角分布与理论数值孔径m NA 有如下关系：NA m Sin *=καθ其中θ是远场辐射角，Ka 是比例因子，由下式给出：[])0(/)(2/1P P g θκα-=式中P （0）与P （θ）分别为θ=0和θ=θ处远场辐射功率，g 为光纤折射率分布参数。
计算结果表明，若取P （θ）/P （0）=5%，在g ≥2时Ka 的值大于0.975。
因此可将对应于P （θ）曲线上光功率下降到中心值5%处的角度θe ，其正弦值定义为光纤的数值孔径，并称之为有效数值孔径： e eff NA θsin =本实验正是根据上述原理和光路可逆原理来进行的。
三、实验装置He-Ne 激光器、读数旋转台、塑料光纤、光纤微调架、毫米尺、白屏、短波长光功率计四、实验步骤方法一： 1、He-Ne激光器和光功率计的电源，调整实验系统；a．调整He-Ne激光管，使激光束平行于实验平台面；b．调整旋转台，使He-Ne激光束通过旋转轴线(读数旋转台轴线与光纤所在面交点已在旋转台上标出)；c．取待测光纤，一端经旋转台上的光纤微调架与激光束耦合，另一端与光探测器相连；d．仔细调节光纤微调架，使光纤端面准确位于旋转台的旋转轴心线上．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，并辅助调节旋转台使光纤的输出功率最大。
(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。
实验二十-光纤通信系统的眼图测试实验
光纤通信系统传输及性能测试实验实验二十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、预备知识1、了解眼图的概念，其反映的是什么？四、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7、连接导线 20根五、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20-1 眼图测试系统框图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VV 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 V ∆增加，无畸变眼图的眼皮厚度应该等于零。
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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光纤实验眼图
苏州大学电子信息学院实验报告光纤信道眼图观察实验者姓名：金麟琦合作者姓名：苏炳磊专业：信息工程班级：13信息学号：1328405006指导老师：高明义实验日期：.5.24目录一实验目的*二实验原理*三基本操作过程*四仪器与设备*五安全注意事项*六实验内容、数据记录与处理*七思考题*八结果与讨论*参考文献*一、实验目的1．了解眼图产生原理；2．用示波器观测扰码的光纤信道眼图。
二、实验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。
电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。
在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块：8位的自编数据功能和扰码功能。
涉及的电接收部分就是收端均衡滤波器电路、时钟提取、再生、相应的解扰功能。
眼图观测的实验结构如下图所示：TP106光电电光光纤1310nmLD+单模数字序列光发射光接收TP201P112均衡滤波器图6.5.1CMI码光纤通信基本组成结构在整个通信系统中，通常利用眼图方法估计和改善传输系统性能。
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，以码元同步时钟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。
6.5.2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；有码间串扰眼图在图6.5.2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6.5.2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，在取样时刻信号取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分闭合。
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6.5.3的形状。
6.5.3眼图的重要性质由此图可以看出：(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6.5.4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%。
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6.5.4中给出从示波器上观察到的比较理想状态下的眼图照片。
(a)二进制系统(b)随机数据输入后的二进制系统图6.5.4实验室理想状态下的眼图三、实验步骤1．关闭系统电源，按照图6.5.1将1310nm光发射端机的TX1310法兰接口、FC-FC单模尾纤、1310nm光接收端机的RX1310法兰接口连接好。
注意收集好器件的防尘帽。
2．打开系统电源，在液晶菜单选择“码型变换实验-扰码PN”的子菜单，确认；P101测试点观测菜单选择的基带数据序列。
3．用信号连接线连接P103、P201两铆孔，示波器A通道测试TP201测试点，确认有相应的波形输出。
注意插好KO1、KO2、KO3跳线器。
连接P202、P111两铆孔，即将光电转换信号送入数据接收单元。
信号转换过程如图6.5.14．对照加扰规则，观测P103测试点
的加扰后序列信号，是否符合其规则。
看波形码型时可用其时钟进行同步。
P102为数据对应的时钟，P106为扰码数据。
5．示波器B通道测试P202测试点，看是否有与TP201测试点一样或类似的信号波形。
注意看K05插入右侧，测试P115译码输出测试点，看是否跟发端设置的基带数据P101测试点一样或类似的信号波形。
6．连接P202、P112，即1310nm光接收端机光电转换加扰后数据自动送往均衡滤波器电路。
示波器A通道（触发TRTIGGER档）测试P102测试点（与码元同步的时钟T），示波器B通道测试TP106测试点（均衡滤波器输出波形）7．调节调整示波器的扫描周期（=nT），使TP106的升余弦波波形的余辉反复重叠（即与码元的周期同步），则可观察到n只并排的眼图波形。
眼图上面的一根水平线由连1引起的持续正电平产生，下面的一根水平线由连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。
8．调整W901直到TP106点波形出现过零点波形重合、线条细且清晰的眼图波形（即无码间串扰、无噪声时的眼图）。
在调整W901过程中，可发现眼图过零点波形重合时W901的位置不是唯一的，它正好验证了无码间串扰的传输特性不唯一。
9．关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。
四、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4．信号连接线3根五、安全注意事项1实验时插拔光纤应该关闭电源防止损害光纤线。
2实验仪器要合理安装，轻拿轻放，防止损害。
六、实验结果1.实验观测图2．叙述眼图的产生原理以及它的作用。
答：眼图，是由于示波器的余辉作用，将扫描所得的每一个码元波形重叠在一起，从而形成眼图。
其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的眼睛，故称为“眼图”。
眼图中包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而可以估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
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，改善系统的传输性能。
参考文献1眼图百度百科2《光通信技术》实验讲义3《光通信技术》第四版。