通信原理实验七数字同步技术及眼图实验.ppt

实验七 数字同步技术及眼图实验 【实验性质】：验证性实验 一、实验目的 1、掌握二相(PSK，DPSK)系统的主要性能指 标的测试方法 2、了解以二相(PSK，DPSK)解调的基带数字 信号中提取位同步信号的方法 3、学会观察眼图及其分析方法 二、实验预习要求 认真预习《通信原理》中关于数字同步技术及眼图有关章节的内容。 三、实验仪器仪表 1、示波器 一台 2、通信原理实验箱 一台 四、实验原理 1、同步技术 众所周知，所有数字通信系统能否有效地工作，在相当大的程度上依赖于发送端和接收端正确地同步。同步的不良将会导致通信质量的下降，甚至完全不能工作。 在通信系统中，通常遇到的有三种同步方式：载波同步、位同步和群同步．在本次实验系统中，主要是分析位同步的问题，载波同步和群同步不在这里分析。 四、实验原理 1、同步技术 实现位同步的方法有很多种，但基本上可以分为两大类型；一种类型是外同步法。另一种类型是自同步法。 所谓外同步法，就是在发送端除了要发送有用的数字信息外，还要专门传送位同步信号，到了接收端得用窄带滤波器或锁相环进行滤波提取出该信号作为位同步之用。 四、实验原理 1、同步技术 所谓自同步法，就是在发送端不专门向接收端发送位同步信号，而接收端所需要的位同 步信号是设法从接收信号中或从解调后的数字基带信号中提取出来。 本次实验中，位同步提取的方法是从二相PSK(DPSK)信号中，对解调出的数字基带信息再直接提取恢复出位同步信号。 四、实验原理 2、位同步恢复与信码再生电路 四、实验原理 2、位同步恢复与信码再生电路 1、带通滤波与全波整流电路 由U711A、B、C、D组成 2、位定时处理电路 运放U712组成限幅电路；运放U713（LM311）组成射随器电路；占空比调整电路由单稳态多谐振荡器U714等组成。在TP711上可测出再生时钟信号的波形来。 3、信码再生电路 由D触发器（U715：A）组成，信码再生输出波形可在TP712处测得。 四、实验原理 3、眼图 以上我们对PSK和DPSK的原理有了一定的了解。那么，怎样来衡量整个系统的传输质量呢?下面，我们再介绍用眼图来衡量传输畸变和噪声干扰的方法。 四、实验原理 3、眼图 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的。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。为了便于实际评价系统的性能，常用所谓“眼图”。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。 四、实验原理 3、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，它很象一只人的眼睛。为便于说明眼图和系统性能的关系，我们将它简化成图6--2。 四、实验原理 3、眼图 六、实验原理 3、眼图 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” 张开的大小就指明失真的严重程度。 六、实验原理 3、眼图 由图还可以看出：(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信息的解调器有重要影响。 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