眼图的定义
1. 眼图是指利用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。
2. 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的眼睛，故称 为“眼图”。
3. 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。
眼图示例：
（1）“眼睛”张开的大小反映了码间串扰ISI的强弱；
（2）无ISI情况——“眼睛”大，线条细且清楚；
（3）有ISI情况——“眼睛”小，并且线条杂乱；
（4）眼图的“眼睛”张开的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大。（关于码间串扰基本概念可查看第六章通信原理笔记）
眼图模型：
（1）当存在噪声时，眼图的线迹变成比较模糊的带状的线；
（2）噪声越大，线条越粗，约模糊，“眼睛”张开越小，甚至闭合；
（3）眼图可以定性反映码间串扰的大小和噪声大小；
4. 由上图可知：
（1）最佳抽样时刻：眼睛张大最大的时刻；
（2）眼眶的斜率反映对定时误差灵敏度，斜率越大，对定时误差越敏感；
（3）中央横轴位置对应判决门限电平;
（4）上下阴影区间隔距离的1/2为噪声容限，反映系统能容忍噪声的最大限度，超过时可能发生错判;
（5）抽样时刻上阴影区的垂直高度表示抽样失真，反映抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度;
（6）过零点失真表示接收波形零点位置的变化范围，在许多设备中，是利用零交点的平均位置来提取位定时信息；
5. 当接收二进制双极性波形时，在一个码元周期内，只能看到1只眼睛，当接收的是M进制的双极性波形时,个码元周期内可以看到M-1只眼睛；（进制数决定纵向眼睛数)
6. 当扫描周期为时，可以看到并排的n只眼睛。（扫描周期决定横向眼睛数)
一、实验目的
1. 了解眼图与系统抗噪性能、码间干扰之间的关系及实际意义；
2. 掌握眼图观测的方法并记录研究；
二、实验内容
1. 观测ASK调制系统眼图并记录分析；
2. 观测FSK调制系统眼图并记录分析；
三、实验器材
1. 双踪示波器；
2. 通信原理实验箱信号源模块③、④、⑦号模块；
四、实验步骤
1. ASK调制系统眼图观测
（1）关闭电源，对照下表完成实验连线：
| 源端口 |
目的端口 |
连线说明 |
| 信号源：PN(8K) |
模块3：ASK-NRZ |
S4拨为1100，PN是8K伪随机序列 |
| 信号源：64K同步正弦波 |
模块3：ASK载波 |
提供ASK调制载波，幅度为4V |
| 模块3：ASK-OUT |
模块4：ASKIN |
ASK解调输入 |
| 模块4：ASK-DOUT |
模块7：DIN |
锁相环法位同步提取输入 |
| 模块7：BS |
模块4：ASK-BS |
提取的位同步信号 |
※检查连线是否正确，检查无误后打开电源
（2）模块7的S2设置为1000；
（3）打开电源，以信号输入点ASK-NRZ的信号为内触发源，用示波器观测并记录模块3的ASK-NRZ（基带信号）和模块3的ASK-OUT（已调信号）;
（4）用示波器观测模块3的ASK-NRZ（基带信号）和模块4的ASK-DOUT（解调信号）输出，把模块4电位器W3顺时针拧到最大，并调节电位器W1，使模块3的ASK-NRZ和模块4的ASK-DOUT波形一致，记录波形；
（5）当模块3的ASK-NRZ和模块4的ASK-DOUT波形一致时，以信号源模块时钟CLK1信号作为触发源，用示波器观察TH2处的波形，即为眼图的观测点，观察并记录眼图波形。
（6）调节电位器W3，改变滤波器的截止频率，观察并记录眼图波形的变化。
2. FSK调制系统眼图观测
（1）关闭电源，对照下表完成实验连线：
| 源端口 |
目的端口 |
连线说明 |
| 信号源：PN(8K) |
模块3：FSK-NRZ |
S4拨为1100，PN是8K伪随机序列 |
| 信号源：128K同步正弦波 |
模块3：载波A |
提供FSK调制A路载波，幅度为4V |
| 信号源：64K同步正弦波 |
模块3：载波B |
提供FSK调制B路载波，幅度为3V |
| 模块3：FSK-OUT |
模块4：FSKIN |
FSK解调输入 |
| 模块4：FSK-DOUT |
模块7：DIN |
锁相环法位同步提取输入 |
| 模块7：BS |
模块4：FSK-BS |
提取的位同步信号 |
※检查连线是否正确，检查无误后打开电源
（2）将模块3上的拨码开关S1都拨上，模块7的S2设置为1000；
（3）打开电源，以信号输入点FSK-NRZ的信号为内触发源，用示波器观测并记录模块3的FSK-NRZ（基带信号）和模块3的FSK-OUT（已调信号）；
（4）用示波器观测模块3的FSK-NRZ（基带信号）和模块4的FSK-DOUT（解调信号）输出，把模块4电位器W5顺时针拧到最大，使模块3的FSK-NRZ和模块4的FSK-DOUT波形一致，记录波形；
（5）当模块3的FSK-NRZ和模块4的ASK-DOUT一致时，以信号源模块时钟CLK1信号作为触发源，用示波器观察TH11处的波形，即为眼图的观测点，观察并记录眼图波形；
（6）调节电位器W5，改变滤波器的截止频率，观察并记录眼图波形的变化。
实验结束，关闭电源、拆除连线、整理实验数据完成实验报告。
五、实验数据及结果分析
1. ASK调制系统眼图观测
（1）用示波器观测并记录模块3的ASK-NRZ（基带信号）和模块3的ASK-OUT（已调信号）;
数据分析：在振幅键控中，用二进制数字基带信号“0”和“1”来表示载波幅度的有无，使载波幅度随数字基带信号的变化而变化。
（2）用示波器观测模块3的ASK-NRZ（基带信号）和模块4的ASK-DOUT（解调信号）输出，把模块4电位器W3顺时针拧到最大，并调节电位器W1，使模块3的ASK-NRZ和模块4的ASK-DOUT波形一致，记录波形；
数据分析：由上图观察ASK的解调信号可知波形存在延时现象，ASK解调指从接收到的调制信号中恢复出原始的数字信息，解调信号与初始信号基本保持一致。
（3）当模块3的ASK-NRZ和模块4的ASK-DOUT波形一致时，以信号源模块时钟CLK1信号作为触发源，用示波器观察TH2处的波形；
（4）调节电位器W3，改变滤波器的截止频率，观察并记录眼图波形的变化；
数据分析：由上图可知，改变W3，截止频率发生改变，系统的噪声存在变化。如左图当存在噪声较大时，噪声越大，线条越粗越模糊，“眼睛”张开得越小；改变W3，右图噪声减小，“眼睛”将张开得更大，线条越窄、越清楚。若同时存在码间串扰，“眼睛”将张开得更小。
2. FSK调制系统眼图观测
（1）以信号输入点FSK-NRZ的信号为内触发源，用示波器观测并记录模块3的FSK-NRZ（基带信号）和模块3的FSK-OUT（已调信号）；
数据分析：数字频移键控是用载波的频率来传递数字信息，上图信号可以看成是载频为f1和f2的两个振幅键控信号的合成。
（2）用示波器观测模块3的FSK-NRZ（基带信号）和模块4的FSK-DOUT（解调信号）输出，把模块4电位器W5顺时针拧到最大，使模块3的FSK-NRZ和模块4的FSK-DOUT波形一致，记录波形；
数据分析：由上图可知FSK解调信号与初始信号保持一致，并且存在延时性。FSK解调的原理主要是通过检测信号的频率变化来恢复数字信息。解调器接收到FSK调制的信号后和对应的载波相乘，然后经过低通滤波后抽样判决恢复出原始基带码元信号。
（3）当模块3的FSK-NRZ和模块4的ASK-DOUT一致时，以信号源模块时钟CLK1信号作为触发源，用示波器观察TH11处的波形，即为眼图的观测点，观察并记录眼图波形；
（4）调节电位器W3，改变滤波器的截止频率，观察并记录眼图波形的变化；
数据分析：(3)和(4)相比，(4)的“眼睛”张的较大，线条越窄、越清楚；且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大，如(3)当存在噪声时观察到的眼图的线迹会变得模糊不清。