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：2016.5.24

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：

TP201 数字序列 光纤 光发射 光接收 光 电光 电 1310nmLD+单模

图6.5.1 CMI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。

信号波形100眼图01P112 均衡 滤波器 TP106

+10-1110T(a)无失真时(a)有失真时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。

最佳取样时间(最佳取样点) ΔU U+ 零点位置的失真 U- 噪声容限 对定时误差的灵敏度取样失真Ta 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

ΔT