基于MATLAB的眼图仿真《通信原理》

图 1.4 眼图模型2

Fig. 1.4 MODEL 2 Of EYE DIAGRAM

可以看出眼图反映着系统与传输的许多东西，现综合以上两图归纳出眼图模型的参数：

1. 眼图幅度L：眼图得高低电平峰峰值，即眼图张开的大小，反映着系统抗干扰能力的强弱。

???L/L?100%，2. 过冲?：有上过冲和下过冲。上下过冲在眼图上表现为眼皮的厚度[2]d；

一般而言，眼皮越厚，则噪声和码间干扰（ISI）越严重

3. 抖动J:数字信号跳变沿对其理想位置的偏离，反映过零点失真的大小。

4. 上升时间tr：从标称幅度（L）的20%上升的80%所用的时间。另一个相似的参数是曲线

上升的斜率，它们反映着系统对定时误差的敏感度，上升时间快慢还一定程度上说明了系统的带宽大小。

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2 眼图的硬件实现

2.1 TIMS系统简介

TIMS是Telecommunications Istructional Modeling System(通信教学实验系统)的首字母缩略写法，针对通讯和信号处理课程而设计的实验教学系统。它由不同的插入式和固定式模块组成。TIMS提供一个开放式教学环境，可同时做传统电子电路的特性与数字信号处理技术的比较。TIMS系统完全自给自足，唯一的额外设备是一台示波器

[9]

。

TIMS系统核心由硬件组件和手册所组成，共有两种硬件组件，第一种硬件组件是TIMS-301F的系统单元，有固定式模块(机架下层)和12组模块插槽(机架上层)。第二种硬件组件是13组插入式基本模块。固定式模块使用率最高因而内建在系统里，插入式模块是根据所要做的实验来选择，并插入大系统机架里使用。插入式和固定式模块前面板的规划都是面板左边为输入，右边为输出。所有输入和输出都以颜色来表示信号形态：黄色代表模拟信号，红色代表数字信号。 固定式模块包括8个模块：

1.主震荡器（Master Signals）：同步正交载波，取样和信息信号。 2.缓冲放大器(Buffer Amplifier)：含两组可变的独立放大器。

3.频率和信号计数器(Frequency/Event Counter)：多功能8位数计频器和信号计数器。 4.可变直流电压输出(Variable DC)：可调范围正负2V DC 输出。

5.示波器选择器（Scope Selector）：切换选择欲显示的信号，于示波器上显示。 6.音频放大器（Headphone Amplifier）：同时也是3kHz低通滤波器。 7.TIMS干线输出(Trunks Output)。 8.电源供给（Power Supply）。 基本模块是基础的组件，包括有： 1. TIMS-147 加法器（Adder）

2. TIMS-148 音频振荡器（Audio Oscillator） 3. TIMS-149 双模拟开关(Dual Analog Switch) 4. TIMS-150 乘法器(Multiplier) 5. TIMS-151 移相器(Phase Shifter)

6. TIMS-152 正交分相器(Quadrature Phase Shifter) 7. TIMS-153 序列产生器(Sequence Generator)

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8. TIMS-154 可调低通滤波器(Tuneable LPF) 9. TIMS-155 双脉冲产生器(Twin Pulse Generator) 10. TIMS-156 共享模块(Utilities) 11. TIMS-157 电压控制振荡器(VCO)

12. TIMS-158 60kHz低通滤波器（60kHz LPF）

眼图实验需要用到的模块很少：基本的为序列产生器(Sequence Generator)和可调低通滤波器(Tuneable LPF)，可选择的基本模块为音频振荡器（Audio Oscillator）以定时，为了使实验更复杂一点还可选择基带滤波器（Baseband Filters）和PICO虚拟仪器（Virtual Instrument），但由于后面两个模块没有，另外缺少噪声发生器（Noise Generator）,所以硬件的眼图实验只选了前三个模块，以及外接的一台普通的数字示波器（oscilloscope）；本实验的重点在软件仿真。下面详细介绍以上三个模块：

? TIMS-148 音频振荡器（Audio Oscillator）——具有500Hz到10kHz频率可调范围的正弦

波源，提供三组输出：两组正交正弦波和一组TTL准位信号。

? TIMS-153 序列产生器(Sequence Generator)——使用外接时钟脉冲信号，序列产生器输出

两组独立的伪随机序列X和Y,有模拟与TTL准位两种信号模式，可由开关选择位随机序列长度，同步信号输出（SYNC output）与序列信号的开始是一致的，并可供重置信号输入。 ? TIMS-154 可调低通滤波器(Tuneable LPF)——低通滤波器的截至频率可由前面板旋钮改

变。滤波器有两种频率范围：WIDE(2kHz至10kHz)和NORMAL(900Hz至5kHz)。增益（GAIN）旋钮调整滤波器的幅值大小，最小可接近0。

2.2 眼图的观察及结果

实验中将音频振荡器、序列产生器、可调低通滤波器如下图连接[10]：

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图2.1 眼图的连接电路

Fig.2.1 Eyes Plan to Connect Circuit

CH1和CH2接示波器，通过调节示波器的水平扫描的锯齿波周期与码元定时同步观察实验结果。实验中通过调节数据传输速率(data rate)而保持可调低通滤波器（LPF）带宽不变，以及调节LPF的带宽保持数据传输速率不变分别观察眼图的形状。

眼图在示波器上的形状如下所示：

（a）

(b)

(c)

(d)

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