光纤通信系统测量中的眼图分析方法测试实验.doc

实验四 光纤通信系统测量中的眼图分析方法测试实验
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、实验仪器
1、ZYE4301F型光纤通信原理实验箱1台
2、20MHz模拟双踪示波器1台
3、万用表1台
三、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。
触发

数据输入
触发线
垂直输入
光缆
被测系统
伪随机码
光发机
光收机

示波器

图1眼图的测试系统

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3所示的形状规则的眼图进行分析：
1、当眼开度为最大时刻，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，眼皮厚度增加，无畸变眼图的眼皮厚度应该等于零。
3、系统无畸变眼图交叉点发散角应该等于零。
4、系统信道的任何非线性都将使眼图出现不对称，无畸变眼图的正、负极性不对称度应该等于零。
5、系统的定时抖动（也称为边缘抖动或相位失真）是由光收端机的噪声和光纤中的脉冲失真产生的，如果在“可对信号进行判决的时间间隔Tb”的正中对信号进行判决，那么在阈值电平处的失真量ΔT就表示抖动的大小。因此，系统的定时抖动用下式计算：
定时抖动＝

0 1 1
0 1 0
0 0 1

1 0 1
1 1 0
1 1 1
0 0 0
1 0 0

阈值
“1”
图2 眼图的形成
“0”

图3 规则的眼图
V-
V+
ΔV
Tb
ΔT
最佳判决
四、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
五、实验步骤
1、按图1连接好示波器与实验箱。连接导线：数字基带信号产生模块T403与光发送模块T501连接，T402与示波器外触发端连接，T523与示波器的通道1连接。
2、选择示波器为外触发方式。
3、将双刀双掷开关J501，J502按下，使光发送模块传输数字信号。
4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K601,K602，五个发光二极管全亮。
5、接通数字基带信号发生模块(K40)，光发送模块(K50)的直流电源。
6、用万用表测量R516两端电压（红表笔插T502，黑表笔插T503）。
7、慢慢调节电位器W501，使驱动电流达到额定值，即V=30mV。
8、用示波器观察并画出光收端机的眼图。
9、做完实验后先抬起双刀双掷开关J502，然后依次关掉各直流开关，以及交流电开关，拆除导线。
10、将各实验仪器摆放整齐。
六、实验报告
1、记录，并画出光收端机的眼图波形。
2、求出系统眼图的眼开度、眼皮厚度、正负极性不对称度以及系统的定时抖动。
3、通过系统眼图，评估系统性能。
七、思考题
1、若光接收到标准的方波信号，则系统眼图如何改变？此时眼图的眼开度，眼皮厚度，正负极性不对称度以及系统定时抖动各为多少？
2、数据64KB/s和256KB/s的眼图有何不同，试设计实验方法来验证其差异。
3、实际测量的眼图与课本上的眼图有什么不同？试分析原因。

4