12628993_1117489PR03
.pdfСеместр 2. Тема №3. Оценка искажений сигнала с помощью глазковой диаграммы
1. Определить свой номер варианта Nvar в соответствии с номером в списке группы Ngr. Если 1 ≤ Ngr ≤ 15, то Nvar = Ngr. Если 16 ≤ Ngr ≤ 30, то Nvar = Ngr – 15. Если 31 ≤ Ngr ≤ 45, то Nvar = Ngr – 30.
2.Дать ответы на вопросы. Информацию искать в учебном пособии «Современные системы цифрового телевидения».
2.1.Каково назначение ФНЧ, расположенных после ЦАП в модуляторе?
2.2.По каком причинам могут возникнуть межсимвольные искажения?
2.3.Какие требования предъявляются к форме АЧХ ФНЧ в модуляторе?
2.4.Дать определение коэффициента скругления.
3.Исследовать процесс формирования глазковой диаграммы.
3.1.Выписать из таблицы 1 исходные данные для формирования глазковой диаграммы по своему варианту.
|
|
|
Таблица 1 |
|
Вариант |
Сигнал |
Вариант |
Сигнал |
|
1 |
011010010101 |
9 |
010100111001 |
|
2 |
110001011011 |
10 |
110011000110 |
|
3 |
010110100101 |
11 |
011100100110 |
|
4 |
100111010100 |
12 |
110110001010 |
|
5 |
001110101100 |
13 |
010111001101 |
|
6 |
111000101001 |
14 |
100110001011 |
|
7 |
001101001110 |
15 |
011000111010 |
|
8 |
101100100110 |
- |
- |
|
3.2.Нарисовать временную диаграмму цифрового сигнала по варианту. Метод кодирования биполярный БВН. Размах сигнала от -1 В до +1 В. На временной диаграмме выделить интервалы, соответствующие периодам развертки осциллографа. Каждый интервал должен содержать по 2 периода тактовой частоты. Пронумеровать интервалы в порядке их следования.
3.3.Изобразить процесс формирования глазковой диаграммы, зарисовав все 6 интервалов наложенными друг на друга на экране осциллографа. При этом длительности нарастания и спада взять равными примерно по 15-20% от периода тактовой частоты. Считать, что новый период развертки осциллографа начинается без задержки после окончания предыдущего периода развертки, и что в период развертки укладывается ровно два периода тактовой частоты.
Сигналы, соответствующие разным периодам развертки, изображать разными цветами или линиями. Пометить цифрами сигналы всех периодов. Если линии, изображающие сигналы двух периодов развертки, должны пройти одна по другой, то следует раздвинуть эти линии примерно на 1 мм.
4. Исследовать влияние ослабления и полосы пропускания линии связи на характеристики сигнала, определяемые по глазковой диаграмме.
4.1. Выписать из табл.2 параметры линии связи для трех случаев по своему варианту
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Случ. |
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
||||
|
Вар. |
|
∆F МГц |
|
Kосл дБ |
∆F МГц |
|
Kосл |
дБ |
|
∆F МГц |
|
Kосл дБ |
|
||||
|
1 |
260 |
|
20 |
|
120 |
|
|
40 |
|
|
160 |
|
60 |
|
|||
|
2 |
250 |
|
20 |
|
130 |
|
|
40 |
|
|
150 |
|
60 |
|
|||
|
3 |
240 |
|
20 |
|
140 |
|
|
40 |
|
|
140 |
|
60 |
|
|||
|
4 |
230 |
|
20 |
|
150 |
|
|
40 |
|
|
130 |
|
60 |
|
|||
|
5 |
220 |
|
20 |
|
160 |
|
|
40 |
|
|
120 |
|
60 |
|
|||
|
6 |
210 |
|
20 |
|
170 |
|
|
40 |
|
|
200 |
|
60 |
|
|||
|
7 |
200 |
|
20 |
|
180 |
|
|
40 |
|
|
210 |
|
60 |
|
|||
|
8 |
190 |
|
20 |
|
190 |
|
|
40 |
|
|
220 |
|
60 |
|
|||
|
9 |
180 |
|
20 |
|
200 |
|
|
40 |
|
|
230 |
|
60 |
|
|||
|
10 |
170 |
|
20 |
|
210 |
|
|
40 |
|
|
240 |
|
60 |
|
|||
|
11 |
160 |
|
20 |
|
220 |
|
|
40 |
|
|
250 |
|
60 |
|
|||
|
12 |
150 |
|
20 |
|
230 |
|
|
40 |
|
|
260 |
|
60 |
|
|||
|
13 |
140 |
|
20 |
|
240 |
|
|
40 |
|
|
190 |
|
60 |
|
|||
|
14 |
130 |
|
20 |
|
250 |
|
|
40 |
|
|
180 |
|
60 |
|
|||
|
15 |
120 |
|
20 |
|
260 |
|
|
40 |
|
|
170 |
|
60 |
|
|||
|
4.2. Приготовить в отчете таблицу 3. Включить программу Eyediagram_1. |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
Случай |
|
∆F МГц |
|
Kосл дБ |
|
UКП В |
|
С/Ш дБ |
|
Tфр нс |
|
∆Tдж нс |
∆Uгл В |
|
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.3.Установить значения ширины полосы пропускания ∆F и ослабления
Kосл в соответствии с первым случаем по своему варианту. Сформировать сигналы, нажав кнопку "Старт". Перейти в режим "Глазок". Скопировать в отчет глазковую диаграмму.
4.4.По глазковой диаграмме и шкалам монитора оценить значения ширины интервала джиттера ∆Tдж в наносекундах и раскрыва глазка ∆Uгл в вольтах. Величину ∆Tдж следует измерять на уровне 0 В. Значение ∆Uгл измеряется в момент времени, соответствующий середине такта, там где расстояние по вертикали между внутренними границами глазка максимально. Измеренные значения записать в таблицу 3.
4.5.Перейти в режим отображения "Сигнал". Установить масштаб "х10". Кнопками со стрелками выбрать участок сигнала, содержащий достаточно протяженный горизонтальный участок. Измерить и записать в таблицу 3 квазипиковое значение шума UКП, определяемое как наблюдаемый размах шумовой составляющей. Необходимо помнить, что периодические колебания
после изменения уровня сигнала шумом не являются. Если шум не заметен, записать значение 0 В.
4.6. Рассчитать и записать в таблицу 3 значение отношения сигнал/шум по формуле
С/Ш = 20 lg(Um /Uкп) + 16 (дБ),
где Um = 2 В - размах сигнала. Если Uкп = 0, в клетке С/Ш поставить прочерк.
4.7.Установить масштаб "х50". Найти участок сигнала, на котором есть полный переход от минимального уровня до максимального или наоборот. Измерить время нарастания или спада Tфр сигнала от уровня -0,9 В до уровня +0,9 В ( или наоборот). Записать измеренное значение в таблицу 3. Если сигнал сильно зашумлен, и измерить время нарастания не удается, поставить в соответствующей клетке таблицы 3 прочерк.
4.8.Повторить пп.4.3 - 4.7 для двух других случаев по варианту.
4.9.Выйти из программы.
4.10.Записать выводы о влиянии ослабления и ширины полосы пропускания на джиттер и раскрыв глазка. Ответить на вопрос, в каком из исследованных случаев вероятность ошибки будет минимальной, а в каком – максимальной.
Приложение
П1. Формирование глазковой диаграммы
Входной |
Вход Y |
Осциллограф |
сигнал |
|
|
|
|
|
|
|
|
Схема
восстановления тактовых импульсов
Вход синхронизации
Рисунок 1. Схема получения глазковой диаграммы на экране осциллографа
Глазковая диаграмма получается в результате наложения многих периодов цифрового сигнала. Реальный цифровой сигнал представляет собой случайную последовательность "0" и "1". Для получения глазковой диаграммы из сигнала необходимо восстановить тактовую частоту. Импульсы с входа схемы восстановления поступают на вход синхронизации развертки осциллографа (рис.1). Длительность периода развертки устанавливается равной 2-3 периодам тактовой частоты. Вследствие послесвечения экрана осциллографа одновременно видны осциллограммы сигнала, полученные во время многих периодов развертки. Они образуют глазковую диаграмму, в которой
присутствуют всевозможные варианты сигнала за 2 или более периодов тактовой частоты.
Процесс формирования глазковой диаграммы иллюстрируется рис.2. Осциллограмма за очередной период развертки на каждом рисунке показана более светлой линией, а осциллограммы из более ранних периодов развертки - более темными линиями. В первом периоде отображаются биты "00", во втором - "10", в третьем - "01", в четвертом - "10" и в пятом - "11".
Рисунок 2. Формирование глазковой диаграммы
П2. Описание программы Eyediagram_1.
Программа Eyediagram_1 предназначена для моделирования прохождения цифровых сигналов через линию связи с ограниченной полосой частот и ослаблением.
Передаваемый цифровой сигнал представляет собой псевдослучайную последовательность (ПСП). Правило формирования ПСП такое же, как в скремблере стандарта DVB, но используются только первые 2048 битов из полной длины ПСП, равной 215-1= 32767 битов. Тактовая частота передаваемого сигнала равна 270 МГц, что соответствует интерфейсу SDI. Сигнал формируется в формате биполярный БВН. Верхний и нижний уровни равны, соответственно, +1 В и -1 В.
В программе задаются ослабление сигнала в линии связи в дБ и ширина полосы пропускания в МГц. АЧХ модели линии связи соответствует закону "приподнятый косинус" с коэффициентом скругления 0,5. АЧХ реальной линии связи может иметь другую форму, так что и форма выходного сигнала на практике будет другой. К ослабленному сигналу добавляется белый гауссов шум. Затем сумма сигнала и шума усиливается усилителем с АРУ, так что средние значения верхнего и нижнего уровней сигнала приводятся к исходным значениям +1 В и -1 В.
При работе с программой необходимо ввести значения ширины полосы пропускания в МГц и ослабления (положительное число в дБ), после чего нажать кнопку "Старт". Программа имеет три режима отображения: "ПСП" - сигнал на входе линии связи; "Сигнал" - сигнал в приемном устройстве после усиления до исходного размаха; "Глазок" - глазковая диаграмма сигнала в приемном устройстве. Вертикальная шкала показывает значения напряжения в вольтах. Горизонтальная шкала в режимах "ПСП" и "Сигнал" показывает значение времени, отсчитанное от начала формирования ПСП, а в режиме "Глазок" - значение времени, отсчитанное от старта горизонтальной развертки "осциллографа".
Переключатель "Масштаб" и кнопки "<<" и ">>" предназначены для выбора отображаемого участка сигнала. Следует помнить, что в режиме "Глазок" глазковая диаграмма формируется из того участка сигнала, который отображается в режимах "ПСП" и "Сигнал". Поэтому для получения полноценной глазковой диаграммы следует устанавливать масштаб "х1", а для детального изучения формы отдельных участков сигнала - более крупный масштаб.
Глазковая диаграмма отображается в виде дискретных отсчетов сигнала, не соединенных линиями (рис.3). Это связано с некоторыми ограничениями графических возможностей языка программирования C++ Builder 6.0, на котором написана программа Eyediagram_1.
Рисунок 3. Отображение глазковой диаграммы в окне программы