DS5000系列數(shù)字存儲示波器在通信實驗教學(xué)中的應(yīng)用

DS 5000系列的技術(shù)特點

DS 5000系列數(shù)字示波器實現(xiàn)了易用性、優(yōu)異的技術(shù)指標及眾多功能特性的完美結(jié)合，可幫助用戶更快地完成工作任務(wù)。

DS 5000系列向用戶提供簡單而功能清晰的前面板，以進行所有的基本操作。為加速調(diào)整，便于測量，用戶可直接按“AUTO”鍵，立即獲得適合的波形顯現(xiàn)和擋位設(shè)置。

易于使用之外，DS 5000系列還具有更快完成測量任務(wù)所需要的高性能指標和強大功能。通過1GS/s的實時采樣和50GS/s的等效采樣，可觀察到更快的信號。強大的觸發(fā)和分析能力使其易于捕獲和分析波形。清晰的液晶顯示和數(shù)學(xué)運算功能，便于用戶更快更清晰地觀察和分析信號。

DS 5000系列在通信原理實驗教學(xué)中的應(yīng)用

本文以PCM編解碼單路多路實驗和DPSK調(diào)制、解調(diào)實驗的一部分為例說明DS 5000系列數(shù)字存儲示波器在數(shù)字通信原理實驗教學(xué)中的應(yīng)用。

PCM編解碼單路多路實驗

DS 5000系列數(shù)字示波器具有強大的波形顯示自動設(shè)置和自動測量功能。

以前本實驗使用模擬示波器手動調(diào)節(jié)測時鐘部分P1晶振波形和P2位定時波形，而用頻率計測量P1晶振頻率和P2位定時頻率，使用DS 5000系列可以同時記錄波形和頻率，使得實驗操作更為方便，同時也節(jié)省了實驗儀器，如圖1所示。

圖1 同時記錄波形和頻率

同上，可測出多路編碼的取樣脈沖P3和多路編碼的信令時隙P12的波形及頻率，觀察得P3和P12相位差為180°，如圖2所示。

圖2 取樣脈沖和信令時隙的波形及頻率

從圖1和圖2可以看出，DS5000系列的采樣系統(tǒng)操作簡便，可以使觀察波形效果更理想。DS 5000系列還可以測量電壓參數(shù)，圖3就是測量同步測試信號電壓幅度的例子。

圖3 同步測試信號電壓幅度的測試

綜上所述，DS 5000系列可以作為示波器、頻率計和電壓計同時使用，既方便操作，又可節(jié)省實驗設(shè)置。

2）延遲掃描功能

延遲掃描是用來放大一段波形，以便查看圖像細節(jié)，令細節(jié)的調(diào)節(jié)更為方便。PCM單路編譯碼實驗中信號采樣部分需要調(diào)節(jié)W1使得單路工作取樣脈沖P3有兩個對準同步測試信號P7正弦波峰頂，另外兩個對準正弦波信號過零點。在這一過程中使用示波器的延遲掃描功能可使得調(diào)節(jié)更方便、更精確，如圖4所示。

圖4 延遲掃描功能

3）REF功能

在記錄編碼值的過程中，用DS 5000系列觀察相關(guān)波形時，可以利用其REF功能將其中一個信號輸入通道的波形記錄下來作為參考通道的數(shù)據(jù)源，把波形和參考波形進行比較，從而既可比較數(shù)據(jù)波形，也便于觀察和記錄波形。現(xiàn)以1、0交替變換的碼型波形作為參考波形觀察P9的輸出8位PCM編碼值，如圖5所示。

（a）

（b）

圖5 REF功能

4）時域放大及單次信號的捕捉

方便地捕捉脈沖、毛刺等非周期性信號是DS 5000的優(yōu)勢?？梢岳眠@一特點，把觸發(fā)方式設(shè)置為單次，在單次觸發(fā)下，用戶按一次“RUN/STOP”，示波器等待觸發(fā)，當示波器檢測到一次觸發(fā)時，采樣并顯示一次波形，之后就停止采樣。這樣，我們便可以觀察到清晰的編碼碼型，較模擬示波器方便許多。

在PCM多路編、譯碼實驗中，觀察靜態(tài)時多路PCM編碼輸出波形，P3和P9周期和相位同步（圖6中CH1為P9，CH2為P3），P9兩個窄脈沖之間就是PCM基群的一幀時間。

圖6 靜態(tài)時多路PCM編碼輸出波形

把示波器的掃描頻率轉(zhuǎn)至較高的位置，此時可以清楚的看到窄脈沖里面還有8位碼元，這就是幀里面的一個時隙。靜態(tài)時為0、1交替碼，其他時隙未用處于高阻狀態(tài)。DS 5000系列可以清楚的展現(xiàn)這一情況，如圖7所示。

圖7 靜態(tài)時多路PCM編碼輸出波形（掃描頻率高）

觀察有信號輸入時多路PCM編碼輸出波形時，P9編碼輸出波形立即變?yōu)樯舷聝蓷l斜線交替。如圖8所示，產(chǎn)生上下兩條線就表明已經(jīng)編了碼，看不到碼元變化是由于信號每次取樣值都不一樣，其編碼碼型不同，在示波器顯示同一位置，有時為“1”碼，有時為“0”碼，如果使用模擬示波器觀察，由于示波器平均余輝作用，現(xiàn)在我們只能觀察到兩條線。

圖8 有信號輸入時多路PCM編碼的輸出波形

再次利用DS 5000系列的單次觸發(fā)方式，可觀察到如圖9所示的有信號時多路PCM編碼輸出波形，這是模擬示波器所不能比擬的。

圖9 單次觸發(fā)方式有信號輸入時多路PCM編碼的輸出波形

DPSK調(diào)制、解調(diào)實驗中的眼圖實驗

CH1接P7，CH2接P16，示波器同步觸發(fā)選CH2，可以看到如圖10所示的眼圖。

圖10 DPSK調(diào)制、解調(diào)實驗中的眼圖

利用DS 5000系列的光標測量功能可以方便、精確地測出眼圖的各個參數(shù)，從而算出眼圖的指標。光標測量模式允許用戶通過移動光標進行測量，分為手動、追蹤和自動測量三種模式。

在眼圖測量中，我們選擇手動方式，光標類型選為時間光標可測量眼圖的TS（如圖11所示）和ΔT。

圖11 眼圖中TS的測量

光標類型設(shè)定為電壓光標，則可以測量眼圖的U1、U2和ΔU。

結(jié)論

由于實驗室配備了DS 5000系列數(shù)字存儲示波器，對其表現(xiàn)出來的優(yōu)異性能深有感觸。首先是其便攜性和高可靠性。DS 5000不僅容易攜帶，而且對電網(wǎng)變化、一般振動和敲打都具有很大的容忍度。其次是其易用性。對于不熟悉示波器的人，簡捷的中文界面和按鍵設(shè)置在很短時間內(nèi)就能讓用戶操作自如。最后是其較高的測量精度，實際使用發(fā)現(xiàn)儀器的表現(xiàn)優(yōu)于指標。