学会观察眼图及其分析方法
二、数字通信原理实验箱实验电路工作原理
我们知道衡量整个通信系统的传输质量，最直观的方法就是用眼图来观察传输畸变和噪声干扰。
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，信号通过信道后，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，它很像人的眼睛的过程眼图。
在图12-1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12-1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，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�；谎灾�，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12-2的形状。
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12-3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%。
图12-1 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
图12-2 眼图的重要性质
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12-3中给出从示波器上观察到的比较理想状态下的眼图照片。
图12-3 实验室理想状态下的眼图
三、实验内容
1.眼图观察及分析实验
2.仿真眼图观察测量实验
四、实验步骤
1． 打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮。
2． 薄膜键盘选择“PSK调制解调”中某个数字基带信号。
3． 开关J701的1-2脚相连，将CPLD的可编程信号发生器产生的32Kbit/s数字基带信号直接送入眼图电路，观察TP708测量点的眼图波形；
4． 开关J701的2-3脚相连，将PSK解调�？榻獾骰乖氖只藕潘腿胙弁嫉缏�。
5． 调整好PSK调制解调电路，在PSK模拟传输信道中不加入噪声的情况下（即K302的2-3脚连），观察TP708测量点的眼图波形；
6． 调整好PSK调制解调电路，在PSK模拟传输信道中加入噪声（即K302的1-2脚连），慢慢调整噪声信号的幅值（噪声�？橹械缥黄鱓101），观察TP708测量点，即受干扰信号的眼图波形（注意噪声幅度不要太大，否则PSK将无法解调出基带信号）；
7． 低通滤波器电路如图12-6。
五、测量点说明
1．TP705:为PSK解调电路的解调还原输出的数字基带信号。
2．TP708:为升余弦波波形，眼图观察测量点。
眼图观测方法：用示波器的一根探头（触发TRTIGGER档）放在TP901上（同步时钟），另一根探头放在TP708上（数字基带信号的升余弦波），调整示波器的扫描周期，使TP708的升余弦波波形的余辉反复重叠，则可观察到眼图波形；
眼图波形如图12-4所示。
图12－4 观测到的眼图波形
升余弦波波形如图12-5所示。
图12-5 观测到的升余弦波形
图12-6 低通滤波器电原理图
六、实验报告要求
1.分析电路的工作原理，叙述其工作过程。
2.叙述眼图的产生原理以及它的作用。
3.绘出实验观察到的眼图形状。