太原理工大学现代科技学院
光纤通信课程实验报告
专业班级
学号
姓名
指导教师
实验名称 光纤通信系统的眼图测试实验 同组人 专业班级 学号 姓名 成绩
实验三
光纤通信系统的眼图测试实验
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
三、实验仪器
1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱
1台
2、20MHz 双踪模拟示波器
1台
3、万用表
1台
4、FC/PC-FC/PC 单模光跳线
1根 5、850nm 光发端机和光收端机（可选） 1套
6、ST/PC-ST/PC 多模光跳线（可选）
1根
四、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20-1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。
图1、眼图测试系统框图
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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20-2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20-3所示的形状规则的眼图进行分析：
1、当眼开度V
V V ∆-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V
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
b
T T
∆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
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T b ”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＝
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五、实验步骤
A 、1550nm 数字光纤通信系统眼图测试实验
1、用FC-FC 光纤跳线将1550nm 光发端机（1550nmT ）与1550nm 光收端机（1550nmR ）连
接起来，组成1550nm 数字光纤传输系统。
2、按图20-1连接好示波器与实验箱，连接导线：PCM 编译码模块T661与CPLD 下载模块983连接，T661与示波器外触发连接，980与光发模块T151连接，T161与示波器的通道1连
接。
3、选择示波器为外触发方式。
4、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。
5、接通PCM 编译码模块(K60)、CPLD 下载模块（K90）和光发模块(K15)的直流电源。
6、用示波器观察并画出光收端机的眼图。
7、改变输入时钟信号频率，将T661改成T662（1.024M ）或数字信号源模块中的T502（K511
拨上为64K ，拨下为256K ），观察光纤传输不同频率时眼图的形状及变化。
8、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱还原。
B 、850nm 和1310nm 数字光纤通信系统眼图测试实验
图2、眼图的形
成
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根据1550nm 数字光纤通信系统眼图实验步骤，设计并执行850nm 和1310nm 数字光纤通信
系统眼图测试实验步骤。
图3、规则的眼图
六、实验结果
光收端机的眼图波形
七、思考题 1、简述系统眼图形成过程。
答：眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形。
观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人
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的眼睛，故称 为 “眼图”。
从“眼图”上可 以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度。
另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传
输性能
2、如何从光纤通信系统眼图来评估系统性能？
答： 眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息：可以从中看出码间串
扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响，评价一个基带系统的性能优劣；可以指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰。
（1）最佳抽样时刻应 在 “眼睛” 张开最大的时刻。
（2）对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。
斜率越大，对定时误差就越灵敏。
（3）在抽样时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变。
（4）眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平。
（5）在抽样时刻上，上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。
（6）对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区
域的大小，表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响。
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