DS5000系列數字存儲示波器在通信實驗教學中的應用

數字存儲示波器採用了採樣量化技術及計算機技術，這個融合帶來了極高的時間測量準確度和較高的幅度測量準確度,也帶來了豐富多彩的分析、處理和觸發功能。本文將介紹DS 5000系列數字存儲示波器的技術特性，並結合本校的通信原理實驗教學詳述該系列的具體功能。

DS 5000系列的技術特點

DS 5000系列數字示波器實現了易用性、優異的技術指標及眾多功能特性的完美結合，可幫助用戶更快地完成工作任務。

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。為加速調整，便於測量，用戶可直接按「AUTO」鍵，立即獲得適合的波形顯現和擋位設置。

易於使用之外，DS 5000系列還具有更快完成測量任務所需要的高性能指標和強大功能。通過1GS/s的實時採樣和50GS/s的等效採樣，可觀察到更快的信號。強大的觸發和分析能力使其易於捕獲和分析波形。清晰的液晶顯示和數學運算功能，便於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中的應用

本文以PCM編解碼單路多路實驗和DPSK調製、解調實驗的一部分為例說明DS 5000系列數字存儲示波器在數字通信原理實驗教學中的應用。

PCM編解碼單路多路實驗

DS 5000系列數字示波器具有強大的波形顯示自動設置和自動測量功能。

以前本實驗使用模擬示波器手動調節測時鐘部分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衝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 取樣脈衝和信令時隙的波形及頻率

從圖1和圖2可以看出，DS5000系列的採樣系統操作簡便，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，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，又可節省實驗設置。

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，令細節的調節更為方便。PCM單路編解碼實驗中信號採樣部分需要調節W1使得單路工作取樣脈衝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節更方便、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據源，把波形和參考波形進行比較，從而既可比較數據波形，也便於觀察和記錄波形。現以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

方便地捕捉脈衝、毛刺等非周期性信號是DS 5000的優勢。可以利用這一特點，把觸發方式設置為單次，在單次觸發下，用戶按一次「RUN/STOP」，示波器等待觸發，當示波器檢測到一次觸發時，採樣並顯示一次波形，之後就停止採樣。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、解碼實驗中，觀察靜態時多路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），P9兩個窄脈衝之間就是PCM基群的一幀時間。

圖6 靜態時多路PCM編碼輸出波形

把示波器的掃描頻率轉至較高的位置，此時可以清楚的看到窄脈衝裡面還有8位碼元，這就是幀裡面的一個時隙。靜態時為0、1交替碼，其他時隙未用處於高阻狀態。DS 5000系列可以清楚的展現這一情況，如圖7所示。

圖7 靜態時多路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為上下兩條斜線交替。如圖8所示，產生上下兩條線就表明已經編了碼，看不到碼元變化是由於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，由於示波器平均餘輝作用，現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 單次觸發方式有信號輸入時多路PCM編碼的輸出波形

DPSK調製、解調實驗中的眼圖實驗

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

圖10 DPSK調製、解調實驗中的眼圖

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，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

光標類型設定為電壓光標，則可以測量眼圖的U1、U2和ΔU。

結論

由於實驗室配備了DS 5000系列數字存儲示波器，對其表現出來的優異性能深有感觸。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。對於不熟悉示波器的人，簡捷的中文界面和按鍵設置在很短時間內就能讓用戶操作自如。最後是其較高的測量精度，實際使用發現儀器的表現優於指標。