【文章內容簡介】 統(tǒng)抗干擾能力的強弱。 2. 過沖 ： ，有上過沖和下過沖。上下過沖在眼圖上表現(xiàn)為眼皮的厚度 [2]?/10%???d；一般而言，眼皮越厚，則噪聲和碼間干擾（ISI ）越嚴重3. 抖動 J:數字信號跳變沿對其理想位置的偏離，反映過零點失真的大小。4. 上升時間 ：從標稱幅度（L）的 20%上升的 80%所用的時間。另一個相似的參數是曲線rt上升的斜率，它們反映著系統(tǒng)對定時誤差的敏感度，上升時間快慢還一定程度上說明了系統(tǒng)的帶寬大小。北京林業(yè)大學畢業(yè)論文（設計）72 眼圖的硬件實現(xiàn) TIMS 系統(tǒng)簡介TIMS 是 Telemunications Istructional Modeling System(通信教學實驗系統(tǒng))的首字母縮略寫法，針對通訊和信號處理課程而設計的實驗教學系統(tǒng)。它由不同的插入式和固定式模塊組成。TIMS提供一個開放式教學環(huán)境，可同時做傳統(tǒng)電子電路的特性與數字信號處理技術的比較。TIMS 系統(tǒng)完全自給自足，唯一的額外設備是一臺示波器 [9]。 TIMS 系統(tǒng)核心由硬件組件和手冊所組成，共有兩種硬件組件，第一種硬件組件是 TIMS301F的系統(tǒng)單元，有固定式模塊(機架下層) 和 12 組模塊插槽(機架上層)。第二種硬件組件是 13 組插入式基本模塊。固定式模塊使用率最高因而內建在系統(tǒng)里，插入式模塊是根據所要做的實驗來選擇，并插入大系統(tǒng)機架里使用。插入式和固定式模塊前面板的規(guī)劃都是面板左邊為輸入，右邊為輸出。所有輸入和輸出都以顏色來表示信號形態(tài)：黃色代表模擬信號，紅色代表數字信號。 固定式模塊包括 8 個模塊：（Master Signals ）：同步正交載波，取樣和信息信號。(Buffer Amplifier )：含兩組可變的獨立放大器。(Frequency/Event Counter)：多功能 8 位數計頻器和信號計數器。(Variable DC)：可調范圍正負 2V DC 輸出。（Scope Selector ）：切換選擇欲顯示的信號，于示波器上顯示。（Headphone Amplifier）：同時也是 3kHz 低通濾波器。 干線輸出(Trunks Output)。（Power Supply） 。 基本模塊是基礎的組件，包括有：1. TIMS147 加法器（Adder）2. TIMS148 音頻振蕩器（Audio Oscillator）3. TIMS149 雙模擬開關(Dual Analog Switch)4. TIMS150 乘法器(Multiplier)5. TIMS151 移相器(Phase Shifter)6. TIMS152 正交分相器(Quadrature Phase Shifter)7. TIMS153 序列產生器(Sequence Generator)北京林業(yè)大學畢業(yè)論文（設計）88. TIMS154 可調低通濾波器 (Tuneable LPF)9. TIMS155 雙脈沖產生器( Twin Pulse Generator)10. TIMS156 共享模塊(Utilities)11. TIMS157 電壓控制振蕩器 (VCO)12. TIMS158 60kHz 低通濾波器（ 60kHz LPF）眼圖實驗需要用到的模塊很少：基本的為序列產生器(Sequence Generator)和可調低通濾波器(Tuneable LPF)，可選擇的基本模塊為音頻振蕩器（Audio Oscillator）以定時，為了使實驗更復雜一點還可選擇基帶濾波器（Baseband Filters）和 PICO 虛擬儀器（Virtual Instrument） ，但由于后面兩個模塊沒有，另外缺少噪聲發(fā)生器（Noise Generator）,所以硬件的眼圖實驗只選了前三個模塊，以及外接的一臺普通的數字示波器（oscilloscope） ；本實驗的重點在軟件仿真。下面詳細介紹以上三個模塊：? TIMS148 音頻振蕩器（ Audio Oscillator）——具有 500Hz 到 10kHz 頻率可調范圍的正弦波源，提供三組輸出：兩組正交正弦波和一組 TTL 準位信號。? TIMS153 序列產生器(Sequence Generator)——使用外接時鐘脈沖信號，序列產生器輸出兩組獨立的偽隨機序列 X 和 Y,有模擬與 TTL 準位兩種信號模式，可由開關選擇位隨機序列長度，同步信號輸出（SYNC output）與序列信號的開始是一致的，并可供重置信號輸入。? TIMS154 可調低通濾波器 (Tuneable LPF)——低通濾波器的截至頻率可由前面板旋鈕改變。濾波器有兩種頻率范圍：WIDE (2kHz 至 10kHz)和 NORMAL(900Hz 至 5kHz)。增益（GAIN ）旋鈕調整濾波器的幅值大小，最小可接近 0。 眼圖的觀察及結果實驗中將音頻振蕩器、序列產生器、可調低通濾波器如下圖連接 [10]：北京林業(yè)大學畢業(yè)論文（設計）9圖 眼圖的連接電路 Eyes Plan to Connect CircuitCH1 和 CH2 接示波器，通過調節(jié)示波器的水平掃描的鋸齒波周期與碼元定時同步觀察實驗結果。實驗中通過調節(jié)數據傳輸速率(data rate)而保持可調低通濾波器（ LPF）帶寬不變，以及調節(jié)LPF 的帶寬保持數據傳輸速率不變分別觀察眼圖的形狀。眼圖在示波器上的形狀如下所示：（a） (b)(c) (d)北京林業(yè)大學畢業(yè)論文（設計）10 (e) (f)圖 眼圖觀察結果 Pictures Of Eye Diagram 圖(d)顯示了調整時鐘速率與低通濾波器帶寬后的輸入序列（上半圖黃色區(qū)）和相應輸出序列的眼圖（下半圖藍色區(qū)） ，單獨的眼圖見圖(f)；(e)是放大后的眼圖，從該圖可以看出碼間干擾很小，帶寬比較窄，只濾出了頻率比較低的部分，高頻率部分被濾除掉。通過實驗發(fā)現(xiàn)：A. 保持數據傳輸率不變，降低 LPF 的帶寬，將不能形成清晰的眼圖，圖形波動不定。B. 保持數據傳輸率不變，提高 LPF 的帶寬，眼圖逐漸清晰，如圖(d)；當再往上調，眼圖出現(xiàn)上下過沖，隨著帶寬的進一步增加，將出現(xiàn)圖(a)所示圖形，輸出波形與輸入波形及其接近，但在跳變處，上下波動的現(xiàn)象始終存在，這就是所謂的吉布斯（Gibbs）現(xiàn)象。C. 保持 LPF 的帶寬不變，將音頻振蕩器的頻率調節(jié)旋鈕從最低慢慢調高，則示波器顯示的波形開始如 B 所述，出現(xiàn)吉布斯現(xiàn)象，接著上下過沖明顯出現(xiàn)，再慢慢融合，逐漸出現(xiàn)清晰的眼圖，最后，當速率很高時，出現(xiàn)如 A 所述圖形，不能形成眼圖，說明碼間干擾極其嚴重。(b) (c)兩小圖是形成眼圖(e)的瞬間照片，輸出波形較輸入信號有些延遲，但群延遲為常數不會產生相位失真，并且碼間干擾很小，所以眼圖很清晰（幅度較大，從而系統(tǒng)抗干擾能力較強） ，眼皮厚度接近原輸入信號，上下過沖很不明顯。運用通信原理及相關知識是不難解釋以上現(xiàn)象的。當數據傳輸率不變，LPF 帶寬很窄時，所得波形頻率很低，周期很大，在原有的水平掃描周期下看起來是一些隨意波動的正弦波；隨著 LPF 的帶寬拓展，所得波形頻率升高，周期變小，當與水平掃描周期基本一致時，則可形成清晰的圓弧形眼皮的眼圖，直至帶寬達到最大，通過的頻率越來越豐富，逐漸接近原方波，出現(xiàn)小圖（a）的形狀，但在跳變處將出現(xiàn)起伏振蕩，其峰起值約趨于總跳變值的 9%，此現(xiàn)象稱為 Gibbs 現(xiàn)象。反之，保持 LPF 帶寬不變，逐漸提高數據傳輸率，其效果等價于逐漸降低 LPF 的帶寬，故此出現(xiàn)與前者相北京林業(yè)大學畢業(yè)論文（設計）11反的現(xiàn)象。所以，要想觀察到清晰圓滑的眼圖，必須使數據傳輸速率和低通濾波器的帶寬相適應，二者可以同時調節(jié)，也可單調其一，至于超出模塊的取值范圍則不在此列。北京林業(yè)大學畢業(yè)論文（設計）123 眼圖的 MATLAB 仿真 MATLAB 簡介MATLAB語言起源于矩陣運算，如今已經發(fā)展成為一種高度集成的計算機語言，在當今科學界（尤其是自動控制領域）最有影響力、也最有活力。它提供了強大的科學運算、靈活的程序設計流程、高質量的圖形可視化與界面設計、便捷的與其他程序和語言的接口 [11]。MATLAB 將高性能的數值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內置函數，從而被廣泛地應用于科學計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領域的分析、仿真和設計工作，而且利用MATLAB產品的開放式結構，可以非常容易地對MATLAB的功能進行擴充，相對于傳統(tǒng)的C、C++或者FORTRAN語言，MATLAB提供了高效快速解決各種科學計算問題的方法 [12]。MATLAB是一種十分高效的語言，可以將使用者從繁瑣的頂層編程中解放出來，從而把有限的時間和精力放在更有意義的解決實際問題中來。值得一提的是，MATLAB中的 Simulink工具箱可以實現(xiàn)可視化建模和多工作環(huán)境間文件互用和數據交換。Simulink是用來建模、分析和仿真各種動態(tài)系統(tǒng)的交互環(huán)境，包括連續(xù)系統(tǒng)，離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)；支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)，也支持多種采樣速率的多速率系統(tǒng)；Simulink 為用戶提供了用方框圖進行建模的圖形接口，它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用差分方程和微分方程建模相比, 更直觀、方便和靈活。用戶可以在MATLAB和Simulink 兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析