通信原理實驗指導(dǎo)書西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院實驗教學(xué)中心現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書前言 錯誤！未定義書簽。TOC\o"1-5"\h\z目錄 1\o"CurrentDocument"撥碼器開關(guān)設(shè)置一覽表 2\o"CurrentDocument"第一部分通信原理預(yù)備性實驗 5\o"CurrentDocument"實驗1平臺介紹及實驗注意事項 5\o"CurrentDocument"實驗2DDS信號源實驗 8\o"CurrentDocument"第二部分通信原理重要部件實驗 11\o"CurrentDocument"實驗1抽樣定理及其應(yīng)用實驗 11\o"CurrentDocument"實驗2PCM編譯碼系統(tǒng)實驗 16\o"CurrentDocument"實驗3FSK（ASK）調(diào)制解調(diào)實驗 20實驗4PSKDPSK調(diào)制解調(diào)實驗 25\o"CurrentDocument"實驗5位同步提取實驗 33\o"CurrentDocument"實驗6眼圖觀察測量實驗 38\o"CurrentDocument"實驗7基帶信號的常見碼型變換實驗 43實驗8AMI/HDB3編譯碼實驗 50實驗9幅度調(diào)制（AM）實驗* 54實驗10幅度解調(diào)（AM）實驗* .61實驗11頻率調(diào)制（PM）實驗* 64實驗12頻率解調(diào)（PM）實驗* 68\o"CurrentDocument"第三部分信道復(fù)用技術(shù)和均衡技術(shù)實驗 72\o"CurrentDocument"實驗1頻分復(fù)用/解復(fù)用實驗 72\o"CurrentDocument"實驗2時分復(fù)用/解復(fù)用（TDM）實驗 76

現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書撥碼器開關(guān)設(shè)置一覽表在本實驗平臺上，我們采用了紅色的撥碼器，設(shè)置各種實驗的項目、信號類型、功能和參數(shù)。撥碼器的白色開關(guān)上位為1；下位為0?，F(xiàn)將各主要撥碼開關(guān)功能列表說明如下:表0-1“時鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊”5位撥碼開關(guān)4SW02狀態(tài)設(shè)置與功能一覽表類別4SW02狀態(tài)時鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的信號、時鐘及其它功能信號輸出或信號測量點M序列IJ設(shè)置00000PN152K（15位m序列：111101011001000）4P01輸出00001PN1532K（15位m序列：111101011001000）4P01輸出00010PN5112K（511位m序列）4P01輸出00011PN51132K（511位m序列）4P01輸出CVSD編碼及PCM編碼時鐘設(shè)置001008K的CVSD編碼時鐘信源編碼解析模塊時鐘0010116K的CVSD編碼時鐘0011032K的CVSD編碼時鐘0011164K的CVSD編碼時鐘0100064K的PCM線路編碼時鐘01001128K的PCM線路編碼時鐘8bit自編數(shù)據(jù)輸出01110用撥碼開關(guān)4SW01設(shè)置8比特自編數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)速率為64K。4P01輸出時分復(fù)用設(shè)置01111撥碼開關(guān)4SW01設(shè)置的8比特數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)速率為64K,PCM編碼時鐘為64K、CVSD編碼時鐘為64K8比特數(shù)據(jù)4P01輸出，QPSK調(diào)制01101為QPSK調(diào)制解調(diào)提供載波和基帶碼型變換設(shè)置X=1對2KPN碼碼型變換；X=0對1X000單極性歸零編碼4TP01輸出1X001雙極性不歸零碼4TP01輸出1X010雙極性歸零碼4TP01輸出1X011CMI碼4TP01輸出1X100曼徹斯特碼4TP01輸出

現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書4SW01自編碼碼型變換1X101密勒碼4TP01輸出1X110PST碼4TP01輸出注：1.時鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊中各鉚孔與測量點說明：4P01為原始基帶數(shù)據(jù)輸出鉚孔；4P02為碼元時鐘輸出鉚孔；4P03為相對碼輸出鉚孔。 4TP01為碼型變換后輸出數(shù)據(jù)測量點;4TP02為編碼時鐘測量點。2.以上實驗設(shè)置的功能和各種參數(shù)也可根據(jù)學(xué)校要求定制。表0-2“信道編碼與ASK。FSKoPSKoQPSK調(diào)制”撥碼開關(guān)SW03狀態(tài)設(shè)置與功能一覽表24SW01狀態(tài)功 能0XXX外部輸入數(shù)據(jù)，64K1XXX讀取24SW02設(shè)置數(shù)據(jù)，往上為1,往下為0X000卷積編碼，可外部輸入數(shù)據(jù)。24SW02四位數(shù)有效X001漢明編碼，可外部輸入數(shù)據(jù)。24SW02四位數(shù)有效X010交織編碼，可外部輸入數(shù)據(jù)。24SW02四位數(shù)有效1100循環(huán)編碼，不可外部輸入數(shù)據(jù)。24SW02后三位數(shù)有效表0-3“基帶同步與信道譯碼模塊”撥碼開關(guān)25SW01狀態(tài)設(shè)置與功能一覽表25SW01狀態(tài)功 能X000卷積譯碼（最高位X的0和1狀態(tài)用來切換節(jié)點同步）X001漢明譯碼及同步X010交織譯碼及同步X100循環(huán)譯碼及同步注：譯碼模塊25SW01第一位X為空位待用。表0-4"復(fù)接/解復(fù)接、同步技術(shù)模塊”4位撥碼器開關(guān)39SW01設(shè)置與功能一纜表39SW01狀態(tài)功能說 明00012K基帶數(shù)據(jù)的同步時鐘提取、再生2K基帶數(shù)據(jù)從39P01輸入，39P06輸出提取同步時鐘，39P07輸出再生2K基帶信號。001032KDPSK時鐘提取、相對碼/32KDPSK數(shù)據(jù)從39P01輸入，39P06輸出提3

現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書絕對碼轉(zhuǎn)換（相對碼對應(yīng)于“時鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊”中生成的4P03輸出，絕對碼對應(yīng)4P01輸出）取同步時鐘，39P07輸出再生基帶信號（絕對碼）001132K基帶數(shù)據(jù)的同步時鐘提取、再生32K基帶數(shù)據(jù)從39P01輸入，39P06輸出提取同步時鐘，39P07輸出再生32K基帶信號。1111時分復(fù)接/解復(fù)接實現(xiàn)4SW01撥碼器（8bit數(shù)據(jù)）、PCM編碼、CVSD編碼等數(shù)據(jù)的時分復(fù)接/解復(fù)接功能。0111碼分復(fù)接/解復(fù)接實現(xiàn)4SW01撥碼器（8bit數(shù)據(jù)）、PCM編碼等數(shù)據(jù)的碼分復(fù)接/解復(fù)接功能。0100外部數(shù)據(jù)的絕對碼與相對碼轉(zhuǎn)換功能絕/相轉(zhuǎn)換：基帶絕對碼輸入鉚孔39P02；相對碼輸出鉚孔39P06;相/絕轉(zhuǎn)換：相對碼輸入鉚孔39P01；基帶絕對碼輸出鉚孔39P07;基帶絕對碼速率為：2K左右本實驗平臺其它一些模塊還有撥碼開關(guān)，由于它們功能比較簡單，我們將在相應(yīng)模塊中說明，在此不再列表介紹?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書第一部分通信原理預(yù)備性實驗實驗1平臺介紹及實驗注意事項'、實驗?zāi)康?了解實驗箱的功能分布；.掌握實驗箱的操作習(xí)慣；.掌握實驗箱的操作注意事項。二、實驗儀器.RZ8681實驗平臺 1臺.各個實驗?zāi)K 配套三、實驗原理.實驗平臺整體功能介紹RZ8681型現(xiàn)代通信技術(shù)平臺是由底板+模塊組成的模塊化可定制的系統(tǒng)平臺，平臺底板提供了基本的信源和信宿并預(yù)留了外接接口，中間設(shè)置了9個模塊放置區(qū)，在實驗時可以通過選擇不同的實驗?zāi)K，完成不同的實驗內(nèi)容，或者通過多個模塊的組合完成綜合通信實驗內(nèi)容，另外可以為學(xué)校提供底板的接口標(biāo)準(zhǔn)，以便學(xué)生基于該平臺進(jìn)行設(shè)計，開發(fā)。-電源指示'調(diào)制接口DDS信號源,眼圖電路-電源指示'調(diào)制接口DDS信號源,眼圖電路濾波器及功放光纖接口模塊分布圖圖1-1RZ8681底板功能分布圖實驗底板主要由幾個部分組成:現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書USB接口：可將電腦端的數(shù)據(jù)發(fā)送到實驗箱上進(jìn)行傳輸。DDS信號源：產(chǎn)生常見的各種信號，并且頻率幅度可調(diào)。另外為抽樣定理實驗提供了抽樣脈沖信號。（3）電話接口：產(chǎn)生真實的語音信號。（4）電源指示：指示不同電壓的工作狀態(tài)，開電后，3個燈常亮為正常狀態(tài)，閃爍說明有故障。（5）模塊分布圖：指示了底板9個模塊放置位置的分布圖，序號為A-I。（6）調(diào)制接口:外部調(diào)制信號輸入和輸出鉚孔。（7）光纖接口:可選配置接口，可以通過光纖完成系統(tǒng)的全雙工通信。（8）眼圖電路：眼圖觀察電路，相當(dāng)于一個參數(shù)可調(diào)的信道。（9）濾波器及功放：包含一個參數(shù)可調(diào)（2.6k和5k）的低通濾波器，濾波器輸出信號連接到揚(yáng)聲器。（10）模塊安放區(qū)：共9個位置，用來放置實驗?zāi)K，對應(yīng)上述的模塊分布圖。.平臺操作及教材編寫常識在平臺研發(fā)及教材編寫過程中，默認(rèn)采用了一些習(xí)慣用語，下面將部分習(xí)慣用法給出說明，以便理解。（1）在實驗中，測量點主要分為兩類：Pxx和TPxx。其中Pxx是指可插線的測量鉚孔，而TPxx則是測量針。（2）實驗中連線時需要注意，連線鉚孔分輸入孔和輸出孔，在鉚孔上有箭頭標(biāo)注。不能將兩個輸出孔或輸入孔連接在一起。（3）實驗步驟中，標(biāo)號一般以“4P01（G）”形式給出，其中標(biāo)號代表實際操作中對應(yīng)的連線或測量標(biāo)號，而后面括號中的“G”是指：按照要求安放模塊后，4P01標(biāo)號會在G號位安放的板子上找到，這樣便于操作時查找。（4）實驗中，對應(yīng)的實驗步驟選用儀表默認(rèn)為雙通道示波器，但實際中用四通道示波器會有更好的實驗效果。.實驗注意事項（1）為實驗箱加電前，要簡單檢查一下實驗箱是否有明顯的損壞現(xiàn)象；加電時，觀察實驗箱右上角的電源指示燈是否正常顯示，如果指示燈閃爍，請立即關(guān)閉實驗箱，并檢查故障原因。（2）實驗箱蓋子翻開后，可以取下。但是取下和安裝時，都需要注意后端的卡軸是否完全卡好。在沒有完全卡好卡軸的情況下關(guān)閉實驗箱，會對卡軸造成損壞。另外，每臺實驗箱的蓋子和箱體編號是對應(yīng)的（箱體和蓋子后端均有編號），不對應(yīng)無法安裝，因此實驗時應(yīng)妥善保管實驗箱蓋子，以防弄混。（3）實驗?zāi)K放置時，應(yīng)該確認(rèn)模塊接口（防呆口）和底板接口已對應(yīng)一致才下壓，否則會損壞接口。另外不同模塊放置的具體位置應(yīng)參考具體實驗內(nèi)容的說明?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書(4)實驗箱上參數(shù)可調(diào)的元器件，如電位器，撥碼開關(guān)，輕觸開關(guān)，要小心使用，盡量避免用力過大，造成元器件損壞。以上元器件為磨損器件，在使用時掌握使用技巧，請不要頻繁按動或旋轉(zhuǎn)。四、實驗內(nèi)容及步驟.結(jié)合實驗原理部分的內(nèi)容，了解實驗箱的各個功能模塊的名稱及作用。.仔細(xì)閱讀“實驗注意事項”，掌握實驗箱的正確操作方法。五、實驗報告要求.結(jié)合實驗箱結(jié)構(gòu)，簡單畫出實驗箱的功能分布圖；.總結(jié)實驗箱使用的注意事項?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書實驗2DDS信號源實驗一、實驗?zāi)康?了解DDS信號源的組成及工作原理；.掌握DDS信號源使用方法；.掌握DDS信號源各種輸出信號的測試；.配合示波器完成系統(tǒng)測試。二、實驗儀器DDS信號源（位置參見實驗1平臺介紹）100M雙蹤示波器1臺三、實驗原理.DDS信號產(chǎn)生原理直接數(shù)字頻率合成（DDS-DigitalDirectFrequencySynthesis）,是一種全數(shù)字化的頻率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器構(gòu)成。時鐘頻率給定后，輸出信號的頻率取決于頻率控制字，頻率分辨率取決于累加器位數(shù)，相位分辨率取決于ROM的地址線位數(shù)，幅度量化噪聲取決于ROM的數(shù)據(jù)位字長和D/A轉(zhuǎn)換器位數(shù)。圖2-1DDS信號產(chǎn)生原理DDS信號源模塊硬件上由cortex-m3內(nèi)核的ARM芯片（STM32）和外圍電路構(gòu)成。在該模塊中，我們用到STM32芯片的一路AD采集（對應(yīng)插孔調(diào)制輸入）和兩路DAC輸出（分別對應(yīng)插孔P03.P04）。抽樣脈沖形成電路（P09）信號由STM32時鐘配置PWM模式輸出，調(diào)幅、調(diào)頻信號通過向STM32寫入相應(yīng)的采樣點數(shù)組，由時鐘觸發(fā)兩路DAC同步循環(huán)分別輸出其已調(diào)信號與載波信號。對于外加信號的AM調(diào)制，由STM32的AD對外加音頻信號進(jìn)行采樣，在時鐘觸發(fā)下當(dāng)前采樣值與載波信號數(shù)組的相應(yīng)值進(jìn)行相應(yīng)算法處理，并將該值保存輸出到DAC,然后循環(huán)進(jìn)行這個過程，就實現(xiàn)了對外部音頻信號的AM調(diào)制。實驗箱的DDS信號源能夠輸出抽樣脈沖（PWM）、正弦波、三角波、方波、掃頻信號、調(diào)幅波6乂）、雙邊帶（DSB）、調(diào)頻波（FM）及對外部輸入信號進(jìn)行AM調(diào)制輸出。.DDS信號源使用及信號生成表現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書DDS信號源主要包含以下幾個部分：LCD：顯示輸出信號的頻率。調(diào)制輸入：外部調(diào)制信號輸入鉚孔（注意鉚孔下面標(biāo)注的箭頭方向。若箭頭背離鉚孔，說明此鉚孔點為信號輸出孔；若箭頭指向鉚孔，說明此鉚孔點為信號輸入孔）。P03：DDS各種信號輸出鉚孔。P04：20KHZ載波輸出鉚孔。P09：抽樣脈沖輸出鉚孔。SS01：復(fù)合式按鍵旋紐。按鍵用來選擇輸出信號種類；旋紐用來改變信號頻率。W01（幅度調(diào)節(jié)）：用來調(diào)節(jié)輸出信號的幅度。DDS信號產(chǎn)生的種類如下表所示:輸出序號調(diào)制輸入P03（輸出）P04（輸出）P09（輸出）LED1：亮0：滅D4D3D2D11XX2K正弦波抽樣脈沖（PWM）（頻率0.1-20KHZ可調(diào)）00012X正弦波2K正弦波抽樣脈沖（頻率為初始設(shè)定值）00103X三角波2K正弦波00114X方波2K正弦波01005X掃頻2K正弦波01016X調(diào)幅待調(diào)信號（2K正弦波）01107X雙邊帶待調(diào)信號（2K正弦波）01118X調(diào)頻待調(diào)信號（2K正弦波）10009外部調(diào)制信號外輸入信號AM調(diào)制20K載波100110內(nèi)置誤碼儀，P02輸出32KKZ隨機(jī)碼，P01接收信道回送隨機(jī)碼101011USB轉(zhuǎn)串口1011初始時輸出序號為0001，對應(yīng)“抽樣”輸出狀態(tài)。按下復(fù)合式按鍵旋紐SS01，可切換不同的信號輸出狀態(tài)，按一次輸出序號遞增，DDS最大序號為9,正好與10種輸出信號狀態(tài)對應(yīng)。序號10為內(nèi)置誤碼儀測試功能，序號11為USB轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)通道。序號為11后，繼續(xù)按復(fù)合按鍵旋紐，則返回初始序號1。D01、D02.D03.D04四個指示燈將顯示輸出的序號狀態(tài)?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書 四、實驗內(nèi)容及步驟.加電打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關(guān)閉電源，查找異常原因。.信號輸出類型調(diào)節(jié)通過按下復(fù)合旋鈕SS01，調(diào)節(jié)P03的輸出類型，使其分別輸出1.正弦波，2.三角波，3.方波，4.掃頻信號，5.調(diào)幅信號，6.雙邊帶信號，7.調(diào)頻信號等。.信號頻率調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)復(fù)合式按鍵旋紐SS01，在“抽樣”、“正弦波”、“三角波”、“方波”等輸出狀態(tài)時，可步進(jìn)式調(diào)節(jié)輸出信號的頻率，順時針旋轉(zhuǎn)頻率每步增加100HZ，逆時針減小100HZ；在其它DDS信號源序號，旋轉(zhuǎn)復(fù)合式按鍵旋紐SS01無操作。.輸出信號幅度調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)調(diào)幅旋鈕W01，可改變P03.P04輸出的各種信號幅度。.用示波器觀察DDS信號源產(chǎn)生的信號，并記錄波形。完成下面的實驗任務(wù)：P03輸出2k正弦波，調(diào)節(jié)使Vp-p（峰峰值）=2V；P09輸出8k抽樣信號；P03輸出4k三角波，調(diào)節(jié)Vp-p（峰峰值）=3V；P09輸出12k抽樣信號；P03輸出6.8k方波，調(diào)節(jié)Vp-p（峰峰值）=2.5v；P03輸出掃頻信號；P03輸出調(diào)幅信號；P03輸出雙邊帶信號；P03輸出調(diào)頻信號；P09輸出12K抽樣信號。備注：1.對于調(diào)幅、雙邊帶、調(diào)頻信號，載波頻率固定為20KHz,內(nèi)部產(chǎn)生調(diào)制信號頻率固定為2KHz，由外部“調(diào)制輸入”的調(diào)制信號頻率由外部輸入信號決定。2.掃頻信號的掃頻范圍是300Hz—50KHz。五、實驗報告要求.簡敘DDS信號源工作原理。.畫出DDS信號源各種輸出信號波形，并說明其幅度、頻率等調(diào)節(jié)方法。10

現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書第二部分通信原理重要部件實驗實驗1抽樣定理及其應(yīng)用實驗一、實驗?zāi)康?通過對模擬信號抽樣的實驗,加深對抽樣定理的理解；.通過PAM調(diào)制實驗，使學(xué)生能加深理解脈沖幅度調(diào)制的特點;.學(xué)習(xí)PAM調(diào)制硬件實現(xiàn)電路，掌握調(diào)整測試方法。二、實驗儀器.PAM脈沖調(diào)幅模塊，位號：H.時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G.100M雙蹤示波器1臺.小平口螺絲刀1只.信號連接線3根三、實驗原理抽樣定理告訴我們：如果對某一帶寬有限的時間連續(xù)信號（模擬信號）進(jìn)行抽樣，且抽樣速率達(dá)到一定數(shù)值時，那么根據(jù)這些抽樣值就能準(zhǔn)確地還原原信號。這就是說，若要傳輸模擬信號，不一定要傳輸模擬信號本身，可以只傳輸按抽樣定理得到的抽樣值。通常，按照基帶信號改變脈沖參量（幅度、寬度和位置）的不同，把脈沖調(diào)制分為脈幅調(diào)制（PAM）、脈寬調(diào)制（PDM）和脈位調(diào)制（PPM）。雖然這三種信號在時間上都是離散的，但受調(diào)參量是連續(xù)的，因此也都屬于模擬調(diào)制。關(guān)于PDM和PPM,國外在上世紀(jì)70年代研究結(jié)果表明其實用性不強(qiáng)，而國內(nèi)根本就沒研究和使用過，所以這里我們就不做介紹。本實驗平臺僅介紹脈沖幅度調(diào)制，因為它是脈沖編碼調(diào)制的基礎(chǔ)。抽樣定理實驗電路框圖，如圖1-1所示。抽樣脈沖形成電路圖1-1抽樣的實驗過程結(jié)構(gòu)示意圖11抽樣脈沖形成電路圖1-1抽樣的實驗過程結(jié)構(gòu)示意圖11現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書圖1-2抽樣定理原理框圖本實驗中需要用到以下5個功能模塊。.DDS信號源：它提供正弦波等信號，并經(jīng)過連線送到“PAM脈沖調(diào)幅模塊”，作為脈沖幅度調(diào)制器的調(diào)制信號。P03測試點可用于調(diào)制信號的連接和測量；另外，如果實驗室配備了電話單機(jī)，也可以使用用戶電話模塊，這樣驗證實驗效果更直接、更形象，P05測試點可用于語音信號的連接和測量。.抽樣脈沖形成電路模塊：它提供有限高度，不同寬度和頻率的的抽樣脈沖序列，并經(jīng)過連線送到“PAM脈沖調(diào)幅模塊”，作為脈沖幅度調(diào)制器的抽樣脈沖。P09測試點可用于抽樣脈沖的連接和測量。該模塊提供的抽樣脈沖頻率可調(diào)，占空比為50%。.PAM脈沖調(diào)幅模塊：它采用模擬開關(guān)CD4066實現(xiàn)脈沖幅度調(diào)制。抽樣脈沖序列為高電平時，模擬開關(guān)導(dǎo)通，有調(diào)制信號輸出；抽樣脈沖序列為低電平，模擬開關(guān)斷開，無信號輸出。因此，本模塊實現(xiàn)的是自然抽樣。在32TP01測試點可以測量到已調(diào)信號波形。調(diào)制信號和抽樣脈沖都需要外接連線輸入。已調(diào)信號經(jīng)過PAM模擬信道(模擬實際信道的惰性)的傳輸，從32P03鉚孔輸出，它可能會產(chǎn)生波形失真。PAM模擬信道電路示意圖如圖1-3所示，32W01(R1)電位器可改變模擬信道的傳輸特性，當(dāng)R1C1=R2c2時，PAM已調(diào)信號理論上無失真。.接收濾波器與功放模塊：接收濾波器低通帶寬有2.6KHZ和5KHZ兩種，分別由開關(guān)K601上位和中位控制，接收濾波器的作用是恢復(fù)原調(diào)制信號。鉚孔P14是接收濾波器與功放的輸入端，實驗時需用外接導(dǎo)線將32P03與P14連接。.時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊：它提供系統(tǒng)工作時鐘和接收數(shù)字低通濾波器工作時鐘。12現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書圖1-3PAM信道仿真電路示意圖最后強(qiáng)調(diào)說明：實際應(yīng)用的抽樣脈沖和信號恢復(fù)與理想情況有一定區(qū)別。理想抽樣的抽樣脈沖應(yīng)該是沖擊脈沖序列，在實際應(yīng)用中，這是不可能實現(xiàn)的。因此一般是用高度有限、寬度較窄的窄脈沖代替。另外，實際應(yīng)用中使信號恢復(fù)的濾波器不可能是理想的。當(dāng)濾波器特性不是理想低通時，抽樣頻率不能就等于被抽樣信號頻率的2倍，否則會使信號失真?？紤]到實際濾波器的特性，抽樣頻率要求選得較高。由于PAM通信系統(tǒng)的抗干擾能力差，目前很少使用。它已被性能良好的脈沖編碼調(diào)制（PCM）所取代。四、可調(diào)元件及測量點的作用PAM脈沖幅度調(diào)制模塊32P01：模擬信號輸入連接鉚孔。32P02：抽樣脈沖信號輸入連接鉚孔。32TP01：輸出的抽樣后信號測試點。32P03：經(jīng)仿真信道傳輸后信號的輸出連接鉚孔。32W01：仿真信道的特性調(diào)節(jié)電位器。五、實驗內(nèi)容及步驟1.插入有關(guān)實驗?zāi)K在關(guān)閉系統(tǒng)電源的情況下，按照下表放置實驗?zāi)K:模塊名稱放置位號時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊GPAM脈沖幅度調(diào)制模塊H對應(yīng)位號可見底板右上角的“實驗?zāi)K位置分布表”，注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致。2.信號線連接：使用專用導(dǎo)線按照下表格進(jìn)行信號線連接：13現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書源端目的端連線作用P03（底板）32P01(H)將連續(xù)的模擬信號送入抽樣單兀信號輸入端；P09（底板）32P02(H)將抽脈沖送入抽樣單兀脈沖輸入端；32P03(H)P14（底板）將抽樣后的信號送入接收濾波器及功放輸入端。3.加電打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關(guān)閉電源，查找異常原因。.輸入模擬信號觀察將DDS信號源產(chǎn)生的三角波（模擬信號最好用復(fù)雜信號，如三角波，根據(jù)本實驗平臺恢復(fù)濾波器帶寬，三角波頻率選1.5KHZ較好）送入抽樣模塊的32P01點，用示波器在32P01處觀察，調(diào)節(jié)電位器W01,使該點三角波信號幅度約2V（峰一峰值）。.抽樣脈沖觀察當(dāng)DDS信號源處于“抽樣”狀態(tài)時（D04D03D02D01=0000）,旋轉(zhuǎn)SS01可改變?nèi)用}沖（P09）的頻率。示波器接在32P02上，可觀察取樣脈沖波形?？紤]到1.5KHZ三角波有效帶寬不低于4.5KHZ（三次諧波），因此抽樣頻率要大于9KHZ。.抽樣信號觀察示波器接在32TP01上，可觀察PAM取樣信號，示波器接在32P03上，調(diào)節(jié)"PAM脈沖幅度調(diào)制”上的32W01可改變PAM信號傳輸信道的特性，PAM取樣信號波形會發(fā)生改變。.取樣恢復(fù)信號觀察PAM解調(diào)用的低通濾波器電路（接收端濾波放大模塊，信號從P14輸入）設(shè)有兩組參數(shù)，其截止頻率分別為2.6KHZ、5KHZ。調(diào)節(jié)不同的輸入信號頻率和不同的抽樣時鐘頻率，用示波器觀測各點波形，驗證抽樣定理，并做詳細(xì)記錄、繪圖。（注意，調(diào)節(jié)32W01應(yīng)使32TP01.32P03兩點波形相似，即以不失真為準(zhǔn)。）.改變模擬信號和抽樣脈沖參數(shù)修改模擬信號的頻率及類型嗎，修改抽樣脈沖的頻率，重復(fù)上述操作?？梢試L試下表所示組合，分析實驗結(jié)果：模擬信號抽樣脈沖恢復(fù)濾波器1K三角波10K5K1K三角波10K2.6K1K正弦波10K5K電話語音信號8K5K電話語音信號6K5K9.關(guān)機(jī)拆線實驗結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗?zāi)K。14現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書 六、實驗報告要求.簡述抽樣定理及PAM實驗原理，并畫出實驗框圖。.寫出自行設(shè)計的實驗步驟，記錄實驗時各種測試條件，所測各點的波形、頻率、電壓等各項測試數(shù)據(jù)并驗證抽樣定理。.說明抽樣后信號經(jīng)過PAM模擬信道傳輸及接收數(shù)字低通濾波器后，波形將會出現(xiàn)哪些失真。.對上述1.5KHZ三角波抽樣，分析應(yīng)選用那種帶寬的恢復(fù)濾波器，為什么？15

現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書實驗2PCM編譯碼系統(tǒng)實驗一、實驗?zāi)康?掌握PCM編譯碼原理與系統(tǒng)性能測試；.熟悉PCM編譯碼專用集成芯片的功能和使用方法；.學(xué)習(xí)PCM編譯碼器的硬件實現(xiàn)電路，掌握它的調(diào)整測試方法。二、實驗儀器.PCM/ADPCM編譯碼模塊，位號：H.時鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生器模塊，位號:G.100M雙蹤示波器1臺.信號連接線 3根.小平口螺絲刀1只三、實驗原理脈沖編碼調(diào)制（PCM）是把一個時間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號變換成時間離散、取值離散的數(shù)字信號在信道中傳輸。脈沖編碼調(diào)制是對模擬信號進(jìn)行抽樣，量化和編碼三個過程完成的。PCM通信系統(tǒng)的實驗方框圖如圖2-1所示。圖2-1 PCM通信系統(tǒng)實驗方框圖在PCM脈沖編碼調(diào)制中，話音信號經(jīng)防混疊低通濾波器后進(jìn)行脈沖抽樣，變成時間上離散的PAM脈沖序列，然后將幅度連續(xù)的PAM脈沖序列用類似于“四舍五入”辦法劃歸為有限種幅度，每一種幅度對應(yīng)一組代碼，因此PAM脈沖序列將轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼序列。對16現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書于電話，CCITT規(guī)定抽樣率為8KHz,每一抽樣值編8位碼（即為2笈256個量化級），因而每話路PCM編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是64kB。本實驗應(yīng)用的單路PCM編、譯碼電路是TP3057芯片（見圖2-1中的虛線框）。此芯片采用a律十三折線編碼，它設(shè)計應(yīng)用于PCM30/32系統(tǒng)中。它每一幀分32個時隙，采用時分復(fù)用方式，最多允許接入30個用戶，每個用戶各占據(jù)一個時隙，另外兩個時隙分別用于同步和標(biāo)志信號傳送，系統(tǒng)碼元速率為2.048MB。各用戶PCM編碼數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,受發(fā)送時序與接收時序控制,它僅在某一個特定的時隙中被發(fā)送和接收，而不同用戶占據(jù)不同的時隙。若僅有一個用戶，在一個PCM幀里只能在某一個特定的時隙發(fā)送和接收該用戶的PCM編碼數(shù)據(jù)，在其它時隙沒有數(shù)據(jù)輸入或輸出。本實驗?zāi)K中，為了降低對測試示波器的要求，將PCM幀的傳輸速率設(shè)置為64Kbit/s或128Kbit/s兩種，這樣增加了編碼數(shù)據(jù)碼元的寬度，便于用示波器觀測。此時一個PCM幀里，可容納的PCM編碼分別為1路或2路。另外，發(fā)送時序FSX與接收時序FSR使用相同的時序，測試點為34TP01。實驗結(jié)構(gòu)框圖已在模塊上畫出了，實驗時需用信號連接線連接34P02和34P03兩鉚孔，即將編碼數(shù)據(jù)直接送到譯碼端，傳輸信道可視為理想信道。另外，TP3057芯片內(nèi)部模擬信號的輸入端有一個語音帶通濾波器，其通帶為200Hz?4000HZ,所以輸入的模擬信號頻率只能在這個范圍內(nèi)有效。四、各測量點的作用34TP01：發(fā)送時序FSX和接收時序FSR輸入測試點，頻率為8KHz的矩形窄脈沖；34TP02：PCM線路編譯時鐘信號的輸入測試點；34P01：模擬信號的輸入鉚孔；34P02：PCM編碼的輸出鉚孔；34P03：PCM譯碼的輸入鉚孔；34P04：譯碼輸出的模擬信號鉚孔，波形應(yīng)與34P01相同。注：一路數(shù)字編碼輸出波形為8比特編碼（一般為7個半碼元波形,最后半個碼元波形被芯片內(nèi)部移位寄存器在裝載下一路數(shù)據(jù)前復(fù)位時丟失掉），數(shù)據(jù)的速率由編譯時鐘決定，其中第一位為語音信號編碼后的符號位，后七位為語音信號編碼后的電平值。五、實驗內(nèi)容及步驟1.插入有關(guān)實驗?zāi)K在關(guān)閉系統(tǒng)電源的條件下，按照下表放置模塊:模塊名稱放置位號時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊GPCM/ADPCM編譯碼模塊H對應(yīng)位號可見底板右上角的“實驗?zāi)K位置分布表”，注意模塊插頭與底板插座的防呆17現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書口一致。2.信號線連接源端目的端連線作用P03（底板）34P01(H)將連續(xù)的模擬信號送入PCM編碼輸入端；34P02(H)34P03(H)將PCM編碼輸出端數(shù)據(jù)送入PCM譯碼輸入端；32P04(H)P14（底板）將PCM譯碼還原信號送入接收濾波器及功放輸入端。3.加電打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關(guān)閉電源，查找異常原因。.PCM的編碼時鐘設(shè)定“時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)送器模塊”上的撥碼器4SW02設(shè)置“01000”，則PCM的編碼時鐘為64KHZ（后面將簡寫為：撥碼器4SW02）。撥碼器4SW02設(shè)置“01001”，則PCM的編碼時鐘為128KHZ。.將時鐘設(shè)置為64KHZ時，模擬信號為正弦波的PCM編碼數(shù)據(jù)觀察（1）撥碼器4SW02設(shè)置“01000”，則PCM的編碼時鐘為64KHZ。（2）雙蹤示波器探頭分別接在測量點34TP01和34P02,觀察抽樣脈沖及PCM編碼數(shù)據(jù)。DDS信號源設(shè)置為正弦波狀態(tài)（通常頻率為2KHZ）,調(diào)節(jié)W01電位器，改變正弦波幅度，并仔細(xì)觀察PCM編碼數(shù)據(jù)的變化。特別注意觀察，當(dāng)無信號輸入時，或信號幅度為0時，PCM編碼器編碼為11010101或為01010101,并不是一般教材所講授的編全0碼。因為無信號輸入時，或信號幅度為0經(jīng)常出現(xiàn)，編全0碼容易使系統(tǒng)失步，所以編碼時對編碼數(shù)據(jù)奇數(shù)位進(jìn)行了取反操作。注意，本實驗時鐘為64KHZ,一幀中只能容納1路信號。若用普通示波器要觀察到穩(wěn)定波形，通常正弦波頻率設(shè)為2KHZ或1KHZ。（3）雙蹤示波器探頭分別接在34P01和34P04,觀察譯碼后的信號與輸入正弦波是否一致。.時鐘為128KHZ,模擬信號為正弦波的PCM編碼數(shù)據(jù)觀察上述信號連接不變，將撥碼器4SW02設(shè)置“01001”，則PCM的編碼時鐘為128KHZ。雙蹤示波器探頭分別接在測量點34TP01和34P02,觀察抽樣脈沖及PCM編碼數(shù)據(jù)。DDS信號源設(shè)置為正弦波狀態(tài)（通常頻率為2KHZ），調(diào)節(jié)W01電位器，改變正弦波幅度，并仔細(xì)觀察PCM編碼數(shù)據(jù)的變化。注意，此時時鐘為128KHZ，一幀中能容納2路信號。本PCM編碼僅一路信號，故僅占用一幀中的一半時隙。用示波器觀察34P01和34P04兩點波形，比較譯碼后的信號與輸入正弦波是否一致。.語音信號PCM編碼、譯碼試聽將撥碼器4SW02設(shè)置為“01000”，此時PCM編碼時鐘為64KHZ。18現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書用專用導(dǎo)線將P05（用戶電話語音信號發(fā)送輸出）與34P01（模擬信號的輸入）連接；34P04（譯碼輸出的模擬信號）與P14連接，34P02（編碼輸出）與34P03（譯碼輸入）相連。對著用戶電話話筒講話，在揚(yáng)聲器中試聽，直觀感受PCM編碼譯碼的效果（接收濾波器截止頻率設(shè)為2.6KHZ）。.關(guān)機(jī)拆線實驗結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗?zāi)K。六、實驗報告要求.當(dāng)輸入的模擬信號的幅度調(diào)節(jié)為0時，畫出實驗過程中各測量點的波型圖，注意對應(yīng)相位、時序關(guān)系。.觀察正弦波（通常頻率設(shè)為2KHZ或1KHZ,峰峰值0V?4V）的編碼波形，讀出正弦波的峰峰值及對應(yīng)的編碼數(shù)據(jù)（每組四個點，至少記錄6-10組峰峰值及對應(yīng)的編碼數(shù)據(jù)）；設(shè)計表格，記錄實驗數(shù)據(jù)并做分析，得出你的結(jié)論。.寫出本次實驗的心得體會，以及對本次實驗有何改進(jìn)意見。19現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書實驗3FSK(ASK)調(diào)制解調(diào)實驗一、實驗?zāi)康?掌握FSK(ASK)調(diào)制器的工作原理及性能測試；.掌握FSK(ASK)鎖相解調(diào)器工作原理及性能測試；.學(xué)習(xí)FSK(ASK)調(diào)制、解調(diào)硬件實現(xiàn)，掌握電路調(diào)整測試方法。二、實驗儀器.信道編碼與ASK.FSK.PSK.QPSK調(diào)制模塊，位號：A,B位.FSK解調(diào)模塊，位號：C位.時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G位.100M雙蹤示波器三、實驗原理數(shù)字頻率調(diào)制是數(shù)據(jù)通信中使用較早的一種通信方式。由于這種調(diào)制解調(diào)方式容易實現(xiàn)，抗噪聲和抗群時延性能較強(qiáng)，因此在無線中低速數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。(一)FSK調(diào)制電路工作原理FSK的調(diào)制模塊采用了可編程邏輯器件+D/A轉(zhuǎn)換器件的軟件無線電結(jié)構(gòu)模式，由于調(diào)制算法采用了可編程的邏輯器件完成，因此該模塊不僅可以完成ASK,FSK調(diào)制，還可以完成PSK,DPSK,QPSK,OQPSK等調(diào)制方式。不僅如此，由于該模塊具備可編程的特性，學(xué)生還可以基于該模塊進(jìn)行二次開發(fā)，掌握調(diào)制解調(diào)的算法過程。在學(xué)習(xí)ASK,FSK調(diào)制的同時，也希望學(xué)生能意識到，技術(shù)發(fā)展的今天，早期的純模擬電路調(diào)制技術(shù)正在被新興的技術(shù)所替代，因此學(xué)習(xí)應(yīng)該是一個不斷進(jìn)取的過程。圖6-1FSK調(diào)制電路原理框圖20現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書圖6-1中，基帶數(shù)據(jù)時鐘和數(shù)據(jù)，通過JCLK和JD兩個鉚孔輸入到可編程邏輯器件中，由可編程邏輯器件根據(jù)設(shè)置的工作模式，完成ASK或FSK的調(diào)制，因為可編程邏輯器件為純數(shù)字運(yùn)算器件，因此調(diào)制后輸出需要經(jīng)過D/A器件，完成數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過模擬電路對信號進(jìn)行調(diào)整輸出，加入射隨器，便完成了整個調(diào)制系統(tǒng)。ASK/FSK系統(tǒng)中，默認(rèn)輸入信號應(yīng)該為2K的時鐘信號，在時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊有2K的M序列輸出，可供該實驗使用，可以通過連線將時鐘和數(shù)據(jù)送到JCLK和JD輸入端。標(biāo)有ASK.FSK的輸出鉚孔為調(diào)制信號的輸出測量點，可以通過按動模塊上的SW01按鈕，切換輸出信號為ASK或FSK，同時LED指示燈會指示當(dāng)前工作狀態(tài)。（二）FSK解調(diào)電路工作原理圖6-2FSK鎖相環(huán)解調(diào)器原理示意圖FSK解調(diào)采用鎖相解調(diào)，鎖相解調(diào)的工作原理是十分簡單的，只要在設(shè)計鎖相環(huán)時，使它鎖定在FSK的一個載頻上，此時對應(yīng)的環(huán)路濾波器輸出電壓為零，而對另一載頻失鎖，則對應(yīng)的環(huán)路濾波器輸出電壓不為零，那末在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以獲得原基帶信號的信息。FSK鎖相環(huán)解調(diào)器原理圖如圖6-2所示。FSK鎖相解調(diào)器采用集成鎖相環(huán)芯片MC4046。其中，壓控振蕩器的頻率是由17C02.17R09.17W01等元件參數(shù)確定，中心頻率設(shè)計在32KHz左右，并可通過17W01電位器進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)輸入信號為32KHz時，調(diào)節(jié)17W01電位器，使環(huán)路鎖定，經(jīng)形成電路后，輸出高電平；當(dāng)輸入信號為16KHz時，環(huán)路失鎖，經(jīng)形成電路后，輸出低電平，則在解調(diào)器輸出端就得到解調(diào)的基帶信號序列。四、各測量點和可調(diào)元件的作用.信道編碼與ASK、FSK、PSK、QPSK調(diào)制模塊（A、B位）L01：指示調(diào)制狀態(tài)，L01亮?xí)r，ASK,FSK鉚孔輸出ASK調(diào)制信號；L02：指示調(diào)制狀態(tài)，L02亮?xí)r，ASK,FSK鉚孔輸出FSK調(diào)制信號；21現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書JCLK：2K時鐘輸入端；JD：2K基帶數(shù)據(jù)輸出端；ASK、FSK：FSK或ASK調(diào)制信號輸出端；SW01：調(diào)制模式切換按鈕。.FSK解調(diào)模塊(C位)17W01：解調(diào)模塊壓控振蕩器的中心頻率調(diào)整電位器；17P01：FSK解調(diào)信號輸入鉚孔；17TP02：FSK解調(diào)電路中壓控振蕩器輸出時鐘的中心頻率，正常工作時應(yīng)為32KHz左右，頻偏不應(yīng)大于2KHz,若有偏差，可調(diào)節(jié)電位器17W01；17P02：FSK解調(diào)信號輸出，即數(shù)字基帶信碼信號輸出，波形同16P01。五、實驗內(nèi)容及步驟1.插入有關(guān)實驗?zāi)K在關(guān)閉系統(tǒng)電源的情況下，按照下表放置實驗?zāi)K:模塊名稱放置位號時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊G信道編碼與ASK.FSK.PSK.QPSK調(diào)制A、BFSK解調(diào)模塊C噪聲模塊E對應(yīng)位號可見底板右上角的“實驗?zāi)K位置分布表”，注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致。2.信號線連接使用專用導(dǎo)線按照下表進(jìn)行信號線連接:源端目的端連線作用4P01(G)JD(AB)為FSK調(diào)制輸入2K的15位m序列；4P02(G)JCLK(AB)為FSK調(diào)制輸入2K的基帶時鐘；ASK、FSK(AB)3P01(E)將調(diào)制輸出送入噪聲模塊，為FSK調(diào)制后信號加噪；3P02(E)17P01(D)將加噪后的調(diào)制信號送入FSK解調(diào)輸入模塊；.加電打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關(guān)閉電源，查找異常原因。.實驗設(shè)置設(shè)置撥碼器4SW02(G)為“00000”，則4P01產(chǎn)生2K的15位m序列輸出，4P02產(chǎn)22現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書生2K的碼元時鐘。按動SW01(AB)按鈕，使L02指示燈亮，“ASK、FSK"鉚孔輸出為FSK調(diào)制信號。.FSK調(diào)制信號波形觀察用示波器通道1觀測“4P01”(G),通道2觀測“ASK、FSK”(A&B),調(diào)節(jié)示波器使兩波形同步，觀察基帶信號和FSK調(diào)制信號波形，分析對應(yīng)“0”和“1”載波頻率，記錄實驗數(shù)據(jù)。.FSK解調(diào)觀測?無噪聲FSK解調(diào)(1)調(diào)節(jié)3W01(E),使3TP01信號幅度為0,即傳輸?shù)腇SK調(diào)制信號不加入噪聲。(2)用示波器分別觀測JD(AB)和17P02(C),對比調(diào)制前基帶數(shù)據(jù)和解調(diào)后基帶數(shù)據(jù)。兩路數(shù)據(jù)是否有延時，分析其原理。(3)調(diào)節(jié)解調(diào)模塊上的17W01(C)電位器，使壓控振蕩器鎖定在32KHz，同時注意對比JD(AB)和17P03(C)的信號是否相同。?加入噪聲FSK解調(diào)(1)在保持上述連線(無噪聲時)不變的情況下，逐漸調(diào)節(jié)3W01(E),使噪聲電平逐漸增大，即改變信噪比(S/N),觀察解調(diào)信號波形是否還能保持正確。(2)用示波器觀察3P01(E)和3P02(E),分析加噪前和加噪后信號有什么差別。.ASK調(diào)制解調(diào)觀測ASK調(diào)制解調(diào)操作和FSK操作類似，不同點在于需調(diào)整SW01(AB),使L01指示燈亮，則“ASKFSK”輸出為ASK調(diào)制。其他操作和測量參考FSK調(diào)制解調(diào)完成。.關(guān)機(jī)拆線實驗結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗?zāi)K。六、實驗報告要求.根據(jù)實驗的連線關(guān)系，畫出實驗結(jié)構(gòu)示意圖。.畫出FSK、ASK各主要測試點波形。.分析其輸出數(shù)字基帶信號序列與發(fā)送數(shù)字基帶信號序列相比有否產(chǎn)生延遲，這種解調(diào)方式在什么情況下會出現(xiàn)解調(diào)輸出的數(shù)字基帶信號序列反向的問題？23現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書實驗4PSKDPSK調(diào)制解調(diào)實驗一、實驗?zāi)康?掌握PSKDPSK調(diào)制解調(diào)的工作原理及性能要求；.進(jìn)行PSKDPSK調(diào)制、解調(diào)實驗，掌握電路調(diào)整測試方法;.掌握二相絕對碼與相對碼的碼變換方法。二、實驗儀器.信道編碼與ASK、FSK、PSK、QPSK調(diào)制，位號：A、B位.PSK/QPSK解調(diào)模塊，位號：C位.時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G位.復(fù)接/解復(fù)接、同步技術(shù)模塊，位號：I位.100M雙蹤示波器1臺.信號連接線6根三、實驗原理（一）PSK、DPSK調(diào)制電路工作原理PSK和QPSK采用了和FSK相同的實驗?zāi)K：“信道編碼與ASK、FSK、PSK、QPSK調(diào)制”模塊，該模塊由于采用了可編程的邏輯器件，因此通過切換內(nèi)部的編程單元，即可輸出不同的調(diào)制內(nèi)容，PSK,DPSK調(diào)制電路原理框圖如下如所示：圖7-1PSK、DPSK調(diào)制電路原理框圖圖7-1中，基帶數(shù)據(jù)時鐘和數(shù)據(jù)，通過JCLK和JD兩個鉚孔輸入到可編程邏輯器件中，由可編程邏輯器件根據(jù)設(shè)置的工作模式，完成PSK和DPSK的調(diào)制，因為可編程邏輯器件為現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書純數(shù)字運(yùn)算器件，因此調(diào)制后輸出需要經(jīng)過D/A器件，完成數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過模擬電路對信號進(jìn)行調(diào)整輸出，加入跟隨器，完成了整個調(diào)制系統(tǒng)。PSK/DPSK調(diào)制系統(tǒng)中，默認(rèn)輸入信號應(yīng)該為32K的時鐘信號，在時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊有32K的M序列輸出，可供該實驗使用，可以通過連線將時鐘和數(shù)據(jù)送到JCLK和JD輸入端。標(biāo)有PSK.DPSK個輸出鉚孔為調(diào)制信號的輸出測量點，可以通過按動模塊上的SW01按鈕，切換PSK.DPSK鉚孔輸出信號為PSK或DPSK，同時LED指示燈會指示當(dāng)前輸出內(nèi)容的工作狀態(tài)。2.相位鍵控解調(diào)電路工作原理二相PSK（DPSK）解調(diào)器電路采用科斯塔斯環(huán)（Constas環(huán)）解調(diào)，其原理如圖7-2所示。抽樣判決38U02C38P02*o解調(diào)輸出Costas環(huán)vcoK/38W0174LS124＞低通濾波器抽樣判決38U02C38P02*o解調(diào)輸出Costas環(huán)vcoK/38W0174LS124＞低通濾波器A38TP03X3兇-38U02D低通濾波器38TP0138TP0238P01CM整形放大器7-2解調(diào)器原理方框圖1）解調(diào)信號輸入電路輸入電路由晶體三極管跟隨器和運(yùn)算放大器38U01組成的整形放大器構(gòu)成，采用跟隨器是為了發(fā)送（調(diào)制器）和接收（解調(diào)器）電路之間的隔離，從而使它們工作互不影響。放大整形電路輸出的信號將送到科斯塔斯特環(huán)。由于跟隨器電源電壓為5V,因此輸入的PSK已調(diào)波信號幅度不能太大，一般控制在1.8V左右，否則會產(chǎn)生波形失真。2）科斯塔斯環(huán)提取載波原理（原理中標(biāo)號參見原理圖）PSK采用科斯塔斯特環(huán)解調(diào)，科斯塔斯特環(huán)方框原理如圖7-3所示?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書圖7-3科斯塔斯特環(huán)電路方框原理如圖科斯塔斯特環(huán)解調(diào)電路的一般工作原理在《現(xiàn)代通信原理》第三版（電子工業(yè)出版社2009年）等教科書中有詳細(xì)分析，這兒不多講述。下面我們把實驗平臺具體電路與科斯塔斯特環(huán)方框原理圖作一對比，講述實驗平臺PSK解調(diào)電路的工作原理。解調(diào)輸入電路的輸出信號被加到模擬門38U02C和38U02D構(gòu)成的乘法器，前者為正交載波乘法器，相當(dāng)于圖7-3中的乘法器2,后者為同相載波乘法器，相當(dāng)于框圖中乘法器1。38U03A,38U03D及周邊電路為低通濾波器。38U04，38U05為判決器，它的作用是將低通濾波后的信號整形，變成方波信號。PSK解調(diào)信號從38U05的7腳經(jīng)38U07A.D兩非門后輸出。異或門38U06A起模2加的作用，38U07E為非門，若38U06A3兩輸入信號分別為A和B，因A十B=AxB（A、B同為0除外，因A與B正交，不會同時為0）因此異或門與非門合在一起，起乘法器作用，它相當(dāng)于圖8-3框圖中的乘法器3。38U710為壓控振蕩器（VCO），74LS124為雙VCO，本電路僅使用了其中一個VCO，環(huán)路濾波器是由38R20、38R21.38C17組成的比例低通濾波器，VCO控制電壓經(jīng)環(huán)路低通濾波器加到芯片的2腳，38CA01為外接電容，它確定VCO自然諧振頻率。38W01用于頻率微調(diào)，38D01，38E03用來穩(wěn)壓，以便提高VCO的頻率穩(wěn)定度。VCO信號從7腳經(jīng)38C19輸出至移相90°電路?？扑顾固丨h(huán)中的90°移相電路若用模擬電路實現(xiàn)。則很難準(zhǔn)確移相90°,并且相移隨頻率改變而變化。圖8-2電路中采用數(shù)字電路實現(xiàn)。非門38U07F,D觸發(fā)器38U08A.B及周圍電路組成數(shù)字90°移相器。由于D觸發(fā)器有二分頻作用。所以VCO的鎖定頻率應(yīng)為2fc，即VCO輸出2048KHZ方波，其中一路直接加到38U08AD觸發(fā)器，另一路經(jīng)38U07F反相再加到38U08BD觸發(fā)器，兩觸發(fā)器均為時鐘脈沖正沿觸發(fā)，由于38U08A的鼠與兩D觸發(fā)器的D端連接。而D觸發(fā)器Q端輸出總是為觸發(fā)時鐘到來前D端狀態(tài)，根據(jù)觸發(fā)器工作原理和電路連接關(guān)系，數(shù)字90°移相電路的相位波形圖如7-4所示?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書VCO輸出e38U08A頻率為2048KHzVCO輸出e38U08A頻率為2048KHz頻率為1024KHz38U08Be圖7-490度數(shù)字移相器的波形圖從圖看出，38U08B的e端輸出波形超前38U08A的e端90度，并且頻率為1024KHZ，因此38U08B的e端輸出為同相載波，38U08A的e端輸出為正交載波。由于科斯塔斯特環(huán)存在相位模糊，解調(diào)器可能會出現(xiàn)反向工作。在PSK解調(diào)時38K01.38K02置于的1、2位（插在左邊），分別把科斯塔斯特環(huán)提取的正交載波及同相載波接到兩正交解調(diào)器；從而實現(xiàn)科斯塔斯特環(huán)的閉環(huán)控制。當(dāng)38K01.38K02置于的2.3位（插在右邊），將用于四相解調(diào)，將在下節(jié)講述。若38K01.38K02的抻塞均拔掉，則科斯塔斯特環(huán)處于開環(huán)狀態(tài)，可用于開環(huán)檢查，便于環(huán)路各部件故障壓縮和分析。四、各測量點及可調(diào)元件的作用.信道編碼與ASK、FSK、PSK、QPSK調(diào)制模塊（底板A、B位）L01：指示調(diào)制狀態(tài)，L01亮?xí)r，PSK,DPSK鉚孔輸出PSK調(diào)制信號；L02：指示調(diào)制狀態(tài)，L02亮?xí)r，PSK,DPSK鉚孔輸出DPSK調(diào)制信號；JCLK：32K時鐘輸入端；JD：32K基帶數(shù)據(jù)輸出端；基帶輸出：基帶絕對碼或相對碼輸出；PSK、DPSK：PSK或DPSK調(diào)制信號輸出端；SW01：調(diào)制模式切換按鈕。.PSKQPSK解調(diào)模塊（底板C位）38W01：載波提取電路中鎖相環(huán)壓控振蕩器頻率調(diào)節(jié)電位器。38P01：PSK、QPSK待解調(diào)信號輸入鉚孔。38K01：解調(diào)載波選擇開關(guān):插在左邊為PSK正交載波，插在右邊為QPSK正交載波（F9O）38K02：解調(diào)載波選擇開關(guān)：插在左邊為PSK同相載波，插在右邊為QPSK同相載波（FO）38TP01：鎖相環(huán)壓控振蕩器2.048MHz載波信號輸出。建議用頻率計監(jiān)視該測量點上的現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書信號頻率，有偏差時可調(diào)節(jié)38W01,PSK解調(diào)時，當(dāng)其準(zhǔn)確而穩(wěn)定地鎖定在2.048MHz,則可解調(diào)輸出數(shù)字基帶信號。38TP02：頻率為1.024MHz的正交載波（方波）輸出信號。38TP03：頻率為1.024MHz的同相載波（方波）輸出信號。38P02：PSK解調(diào)輸出/QPSK解調(diào)I路輸出鉚孔。PSK方式的科斯塔斯環(huán)解調(diào)時存在相位模糊問題，解調(diào)出的基帶信號可能會出現(xiàn)倒相情況；DPSK方式解調(diào)后基帶信號為相對碼，相絕轉(zhuǎn)換由下面的“復(fù)接/解復(fù)接、同步技術(shù)模塊”完成。38P03：QPSK解調(diào)Q路輸出鉚孔。.復(fù)接/解復(fù)接、同步技術(shù)模塊（底板I位）39SW01：功能設(shè)置開關(guān)。設(shè)置“0010”，為32K相對碼、絕對碼轉(zhuǎn)換。39P01：外加基帶信號輸入鉚孔。39P07：相絕碼轉(zhuǎn)換輸出鉚孔。五、實驗內(nèi)容及步驟1.插入有關(guān)實驗?zāi)K在關(guān)閉系統(tǒng)電源的情況下，按照下表放置實驗?zāi)K:模塊名稱放置位號時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊G信道編碼與ASK.FSK.PSK.QPSK調(diào)制A、BPSK.QPSK解調(diào)模塊C噪聲模塊E復(fù)接/解復(fù)接同步技術(shù)模塊I對應(yīng)位號可見底板右上角的“實驗?zāi)K位置分布表”，注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致。2.信號線連接使用專用導(dǎo)線按照下表進(jìn)行信號線連接:源端目的端連線作用4P01(G)JD(AB)為PSK調(diào)制輸入32K的15位m序列；4P02(G)JCLK(AB)為PSK調(diào)制輸入32K的基帶時鐘；PSK、DPSK(AB)3P01(E)將調(diào)制輸出送入噪聲模塊，為PSK調(diào)制后信號加噪；3P02(E)38P01(D)將加噪后的調(diào)制信號送入PSK解調(diào)輸入模塊；現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書.加電打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關(guān)閉電源，查找異常原因。.實驗內(nèi)容設(shè)置撥碼器“4SW02"(G)設(shè)置為“00001"，4P01產(chǎn)生32K的15位m序列輸出；按動SW01(AB)按鈕，使“L01”指示燈亮，“PSKDPSK”輸出為PSK調(diào)制；將“PSKQPSK解調(diào)模塊”兩個跳線(38K01和38K02)開關(guān)插到左側(cè)，選擇PSK解調(diào)模式。(一)PSK調(diào)制/解調(diào)實驗.PSK調(diào)制信號觀測用示波器通道1接JD(AB),用示波器通道2接“PSKDPSK”(AB),分別觀測32K基帶信號數(shù)據(jù)和PSK調(diào)制信號，記錄實驗結(jié)果。分析PSK調(diào)制的相位情況。.PSK解調(diào)后信號觀測：無噪聲PSK解調(diào)觀測(1)調(diào)節(jié)3W01(E),使3TP01信號幅度為0,即傳輸?shù)腜SK調(diào)制信號不加入噪聲。(2)用示波器分別觀測JD(AB)和38P02(C),對比調(diào)制前基帶數(shù)據(jù)和解調(diào)后基帶數(shù)據(jù)。(3)緩慢調(diào)節(jié)解調(diào)模塊上的VCO(C)電位器，調(diào)整鎖相環(huán)輸出同步載波，同時注意對比JD(AB)和38P02(C)的信號是否相同或反向，相同則說明解調(diào)正確，反向則是出現(xiàn)了相位模糊(倒pi)的情況。分析相位模糊的原因，思考怎么解決？有噪聲PSK解調(diào)觀測(1)在保持上述連線(無噪聲時)不變的情況下，逐漸調(diào)節(jié)3W01(E),使噪聲電平逐漸增大，即改變信噪比(S/N),觀察解調(diào)信號波形是否還能保持正確。(2)用示波器觀察3P01(E)和3P02(E),分析加噪前和加噪后信號有什么差別。(二)DPSK調(diào)制/解調(diào)實驗.DPSK調(diào)制解調(diào)設(shè)置保持PSK調(diào)制解調(diào)設(shè)置及連線未修改的情況下，完成下面操作：(1)按動SW01(AB)按鈕，使“L02”指示燈亮，“PSKDPSK”輸出為DPSK調(diào)制；(2)將“功能選擇”(I)撥動開關(guān)設(shè)置為“0010”，則“復(fù)掇解復(fù)接、同步技術(shù)模塊”工作在32K時鐘下絕對碼-相對碼模式。(3)使用導(dǎo)線連接“38P02"(C)和“39P01"(I),將解調(diào)數(shù)據(jù)送入絕對碼-相對碼轉(zhuǎn)換單元。.DPSK調(diào)制信號觀測(1)用示波器同時觀測“4P01”(G)和“基帶輸出"(AB),分別觀察絕對碼和相對現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書碼，分析相對碼是否正確。（2）用示波器通道1接“DATA”（AB）,用示波器通道2接“PSKDPSK”（AB）,分別觀測相對碼和PSK調(diào)制信號，記錄實驗結(jié)果?？梢?，DPSK是指在對基帶數(shù)據(jù)進(jìn)行PSK調(diào)制之前完成了絕對碼到相對碼的轉(zhuǎn)換。.DPSK解調(diào)后信號觀測無噪聲DPSK解調(diào)觀測（1）調(diào)節(jié)3W01（E），使3TP01信號幅度為0，即傳輸?shù)腄PSK調(diào)制信號不加入噪聲。（2）用示波器分別觀測JD（AB）和38P02（C），對比調(diào)制前基帶數(shù)據(jù)和解調(diào)后基帶數(shù)據(jù)。（3）緩慢調(diào)節(jié)解調(diào)模塊上的VCO（C）電位器，調(diào)整鎖相環(huán)輸出同步載波，同時注意對比“DATA”（AB）和“38P02"（C）的信號是否相同或反向，相同則說明解調(diào)正確，反向則是出現(xiàn)了相位模糊（倒pi）的情況。（4）在步驟（3）反向的情況下，用示波器分別觀測“4P01”（G）和“39P07"（I），觀察絕對碼基帶數(shù)據(jù)和解調(diào)轉(zhuǎn)換后的絕對碼數(shù)據(jù)是否相同。DPSK是否解決了PSK存在相位模糊的問題？有噪聲DPSK解調(diào)觀測（1）在保持上述連線（無噪聲時）不變的情況下，逐漸調(diào)節(jié)“3W01”（E），使噪聲電平逐漸增大，即改變信噪比（S/N），觀察解調(diào)信號是否還能保持正確。思考DPSK解調(diào)后，當(dāng)前碼元錯誤是否會對其他碼元造成影響，分析DPSK解調(diào)的缺點。（2）用示波器觀察“3P01”（E）和“3P02”（E），分析加噪前和加噪后信號有什么差別。5.關(guān)機(jī)拆線實驗結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗?zāi)K。六、實驗報告要求.根據(jù)連線關(guān)系，畫出PSK、QPSK實驗方框圖。.簡述PSK、DPSK調(diào)制解調(diào)電路的差異及工作原理。.根據(jù)實驗測試記錄畫出調(diào)制解調(diào)器各測量點的信號波形，并給以必要的說明（波形、頻率、相位、幅度以及時間對應(yīng)關(guān)系等）。.運(yùn)用quartusII軟件，verilogHDL語言或圖形法設(shè)計產(chǎn)生絕相轉(zhuǎn)換、相絕轉(zhuǎn)換電路。寫出你設(shè)計過程和仿真結(jié)果?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書實驗5位同步提取實驗一、實驗?zāi)康?掌握數(shù)字基帶信號的傳輸過程；.熟悉位定時產(chǎn)生與提取位同步信號的方法。二、實驗儀器.復(fù)接/解復(fù)接、同步技術(shù)模塊，位號I.時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G.信道編碼與ASK、FSK、PSK、QPSK調(diào)制，位號：A、B位.PSKQPSK解調(diào)模塊，位號C.100M雙蹤示波器1臺.信號連接線4根三、實驗原理數(shù)字通信系統(tǒng)能否有效地工作，在相當(dāng)大的程度上依賴于發(fā)端和收端正確地同步。同步的不良將會導(dǎo)致通信質(zhì)量的下降，甚至完全不能工作。通常有三種同步方式：即載波同步、位同步和群同步。在本實驗中主要分析位同步。實現(xiàn)位同步的方法有多種，但可分為兩大類型：一類是外同步法；另一類是自同步法。所謂外同步法，就是在發(fā)端除了要發(fā)送有用的數(shù)字信息外，還要專門傳送位同步信號，到了接收端得用窄帶濾波器或鎖相環(huán)進(jìn)行濾波提取出該信號作為位同步之用。所謂自同步法，就是在發(fā)端不專門向收端發(fā)送位同步信號，而收端所需要的碼元同步信號是設(shè)法從接收信號中或從解調(diào)后的數(shù)字基帶信號中提取出來。這種方法大致可分為濾波法和鎖相法。濾波法是利用窄帶濾波器對含定時信息的歸零二進(jìn)制序列（通常占空比為50%）進(jìn)行濾波，從中濾出所要的位同步分量，并整形、移相等處理，即可得到規(guī)則的位同步脈沖信號，但對于無定時信息的非歸零二進(jìn)制序列，則先要進(jìn)行微分和整流等變換，使之含有定時信息后，才能用窄帶濾波器實施濾波。鎖相法是指利用鎖相環(huán)來提取位同步信號的方法，本實驗平臺選用鎖相法進(jìn)行位同步提取的。鎖相法的基本原理是，在接收端采用鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號的相位，如兩者相位不一致，則鑒相器輸出誤差信號去控制本地位同步信號的相位，直至本地的位同步信號的相位與接收信號的相位一致為止。數(shù)字鎖相環(huán)是一個相位反饋控制系統(tǒng)，在數(shù)字鎖相環(huán)中，由于誤差控制信號是離散的數(shù)字信號不是模擬信號，因而受控的輸出相位的改變是離散的而不是連續(xù)的；常用的數(shù)字現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書鎖相環(huán)的原理方框圖如圖9-1所示。同步脈沖輸出圖9-1數(shù)字鎖相法同步時鐘提取原理框圖框圖說明：.設(shè)要提取的同步時鐘頻率為f,則要求晶體振蕩器的振蕩頻率為mf赫茲，其中m為分頻器的分頻系數(shù)。.窄脈沖形成器的作用是將振蕩波形變成窄脈沖。圖中兩個窄脈沖形成電路的輸出信號要求剛好相差180。。.添門為常閉門，在沒有滯后脈沖控制時，此門始終關(guān)閉，輸出低電平；扣門為常開門，若無超前脈沖控制時，則來自晶體振蕩器的脈沖信號順利通過扣門。晶振信號（頻率為mf赫茲）經(jīng)過或門到達(dá)m分頻器，輸出頻率為f赫茲的脈沖信號。該信號再經(jīng)過脈沖形成電路，輸出規(guī)則的位同步脈沖信號。.比相器的功能是比較接收碼元與m分頻器輸出信號（即本地時鐘信號）之間的相位關(guān)系，若本地時鐘信號超前于接收碼元的相位，則比相器輸出一個超前脈沖，加到扣門，扣除一個晶振脈沖，這樣分頻器的輸出脈沖的相位滯后了1/m周期。若本地時鐘信號的相位滯后于接收碼元的相位，比相器輸出一個滯后脈沖，加到添門，控制添門打開，加入一個晶振脈沖到或門。由于加到添門的晶振信號與加到扣門的晶振信號的相位相差兀，即這兩路晶振信號脈沖在時間上是錯開的，因此當(dāng)從添門加入一個晶振脈沖到或門時，相當(dāng)于在扣門輸出的晶振信號中間插入了一個窄脈沖，也就使分頻器輸入端添加了一個脈沖，這樣分頻器輸出相位就提前了1/m周期。整個數(shù)字鎖相環(huán)路按上述方式，反復(fù)調(diào)整本地時鐘相位，以實現(xiàn)位同步。從圖9-2中，可清楚地理解添扣脈沖的原理?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書圖9-2添扣脈沖原理框圖至于數(shù)字鎖相環(huán)的種類，目前比較統(tǒng)一的做法是按數(shù)字鑒相器的實現(xiàn)方法來對數(shù)字鎖相環(huán)進(jìn)行分類，通常分為下面四類：觸發(fā)器型數(shù)字鎖相環(huán)?F-DPLL）、奈奎斯特型數(shù)字鎖相環(huán)（NR、DPLL）、過零檢測式數(shù)字鎖相環(huán)（ZC-DPLL）、超前滯后型數(shù)字鎖相環(huán)（LL、DPLL）。若從取樣或者等效取樣觀點看，在第一、三、四類中輸入信號相位是以受控的本地時鐘相位為基準(zhǔn)而確定的，本地時鐘在受控過程中是變化的，因而屬于非均勻取樣的形式。而在第二類中則不同，鑒相器輸入信號相位是以固定速率的時鐘信號為基準(zhǔn)來確定的，屬于均勻取樣的形式。位同步系統(tǒng)的性能通常是用相位誤差、建立時間、保持時間等指標(biāo)來衡量。具體內(nèi)容這里不詳細(xì)解釋，請查看有關(guān)資料。本實驗中運(yùn)用CPLD芯片EPM240編程實現(xiàn)數(shù)字鎖相環(huán)功能，待提取同步時鐘的基帶信號由39P01鉚孔輸入。其結(jié)構(gòu)框圖如下圖9-3：圖9-3位同步時鐘提取實驗結(jié)構(gòu)框圖如圖9-3所示，上述基帶信號由39P01輸入后，至位同步恢復(fù)與信碼再生電路，進(jìn)行位同步提取、信碼再生功能。測量點有39P06.39P07,其中39P06是同步時鐘提取輸出鉚孔，39P07是信碼再生基帶信號輸出鉚孔?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書四、各測量點和可調(diào)元件作用復(fù)接/解復(fù)接、同步技術(shù)模塊39SW01：功能設(shè)置開關(guān)。設(shè)置“0001”，為2K基帶數(shù)據(jù)的同步時鐘提取、再生功能。設(shè)置“0011”，為32K基帶數(shù)據(jù)的同步時鐘提取、再生功能39P01：外加基帶信號輸入鉚孔。39P06：提取同步時鐘輸出鉚孔。39P07：再生基帶數(shù)據(jù)輸出鉚孔。五、實驗內(nèi)容及步驟1.插入有關(guān)實驗?zāi)K在關(guān)閉系統(tǒng)電源的情況下，按照下表放置實驗?zāi)K:模塊名稱放置位號時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊G信道編碼與ASK.FSK.PSK.QPSK調(diào)制A、BPSK.QPSK解調(diào)模塊C噪聲模塊E復(fù)接/解復(fù)接同步技術(shù)模塊I對應(yīng)位號可見底板右上角的“實驗?zāi)K位置分布表”，注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致。2.信號線連接使用專用導(dǎo)線按照下表進(jìn)行信號線連接:源端目的端連線作用4P01(G)JD(AB)為PSK調(diào)制輸入32K的15位m序列；4P02(G)JCLK(AB)為PSK調(diào)制輸入32K的基帶時鐘；PSK、DPSK(AB)3P01(E)將調(diào)制輸出送入噪聲模塊，為PSK調(diào)制后信號加噪；3P02(E)38P01(C)將加噪后的調(diào)制信號送入PSK解調(diào)輸入模塊；38P02(C)39P01(I)將解調(diào)后的數(shù)據(jù)送入碼元同步輸入端。.加電打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關(guān)閉電源，查找異常原因。.實驗內(nèi)容設(shè)置撥碼器“4SW02"（G）設(shè)置為“00001"，4P01產(chǎn)生32K的15位m序列輸出；撥碼器“39SW01"（I）設(shè)置為“0011”，“復(fù)接/解復(fù)接、同步技術(shù)模塊”工作在32K碼元同步功能；現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書按動SW01（AB）按鈕，使“L01”指示燈亮，“PSKDPSK”輸出為PSK調(diào)制；將“PSKQPSK解調(diào)模塊”兩個跳線（38K01和38K02）開關(guān)插到左側(cè)，選擇PSK解調(diào)模式。.數(shù)字同步各測量點信號波形觀察（1）按前面PSK實驗，調(diào)整好電路狀態(tài)，特別注意使“4P01”（G）與“38P02"（C）兩點波形一致（可以反相），若不一致應(yīng)調(diào)整38W01電位器。（2）用示波器觀測“39P06"（I）和“39P07"（I），記錄提取的同步時鐘和同步后的信號；（3）用示波器觀測“38P02"（C）和39P07"（I）,對比同步前和同步后的數(shù)據(jù)（可以減小示波器的掃描時間，觀察波形細(xì)節(jié)），分析其差別。同步前碼元相對時鐘會有抖動，同步后的碼元和時鐘完全同步。.關(guān)機(jī)拆線實驗結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗?zāi)K。六、實驗報告要求.簡述它的工作原理及工作過程。.根據(jù)測量結(jié)果，畫出各點波形。.MS-51單片機(jī)編程實驗，實現(xiàn)一個固定速率數(shù)字基帶序列的同步時鐘提取功能?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書實驗6眼圖觀察測量實驗一、實驗?zāi)康?學(xué)會觀察眼圖及其分析方法，調(diào)整傳輸濾波器特性。二、實驗儀器.眼圖觀察電路（底板右下側(cè)）.時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G.噪聲模塊，位號E.100M雙蹤示波器1臺三、實驗原理在整個通信系統(tǒng)中，通常利用眼圖方法估計和改善（通過調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能。我們知道，在實際的通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號經(jīng)過非理想的傳輸系統(tǒng)必定要產(chǎn)生畸變，也會引入噪聲和干擾，也就是說，總是在不同程度上存在碼間串?dāng)_。在碼間串?dāng)_和噪聲同時存在情況下，系統(tǒng)性能很難進(jìn)行定量的分析，常常甚至得不到近似結(jié)果。為了便于評價實際系統(tǒng)的性能，常用觀察眼圖進(jìn)行分析。眼圖可以直觀地估價系統(tǒng)的碼間干擾和噪聲的影響，是一種常用的測試手段。什么是眼圖？所謂“眼圖”，就是由解調(diào)后經(jīng)過接收濾波器輸出的基帶信號，以碼元時鐘作為同步信號，基帶信號一個或少數(shù)碼元周期反復(fù)掃描在示波器屏幕上顯示的波形稱為眼圖。干擾和失真所產(chǎn)生的傳輸畸變，可以在眼圖上清楚地顯示出來。因為對于二進(jìn)制信號波形，它很像人的眼睛故稱眼圖。在圖10-1中畫出兩個無噪聲的波形和相應(yīng)的“眼圖”，一個無失真，另一個有失真（碼間串?dāng)_）。圖10-1中可以看出，眼圖是由虛線分段的接收碼元波形疊加組成的。眼圖中央的垂直線表示取樣時刻。當(dāng)波形沒有失真時，眼圖是一只“完全張開”的眼睛。在取樣時刻，所有可能的取樣值僅有兩個：+1或-1。當(dāng)波形有失真時，“眼睛”部分閉合，取樣時刻信號取值就分布在小于+1或大于-1附近。這樣，保證正確判決所容許的噪聲電平就減小了。換言之，在隨機(jī)噪聲的功率給定時，將使誤碼率增加?！把劬Α睆堥_的大小就表明失真的嚴(yán)重程度。為便于說明眼圖和系統(tǒng)性能的關(guān)系，我們將它簡化成圖10-2的形狀。由此圖可以看出：（1）最佳取樣時刻應(yīng)選擇在眼睛張開最大的時刻；（2）眼睛閉合的速現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書率，即眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對定時誤差靈敏的程度，斜邊愈陡，對定位誤差愈敏感;⑶在取樣時刻上，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號失真量；(4)在取樣時刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔垂直距離之半是最小噪聲容限，噪聲瞬時值超過它就有可能發(fā)生錯誤判決；(5)陰影區(qū)與橫軸相交的區(qū)間表示零點位置變動范圍，它對于從信號平均零點位置提取定時信息的解調(diào)器有重要影響。實驗室理想狀態(tài)下的眼圖如圖10-3所示。衡量眼圖質(zhì)量的幾個重要參數(shù)有：.眼圖開啟度(U-2AU)/U指在最佳抽樣點處眼圖幅度“張開”的程度。無畸變眼圖的開啟度應(yīng)為100%。圖10-1無失真及有失真時的波形及眼圖(a)無碼間串?dāng)_時波形；無碼間串?dāng)_眼圖(b)有碼間串?dāng)_時波形；有碼間串?dāng)_眼圖圖10-2 眼圖的重要性質(zhì)

現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書其中U=U+U+ -.“眼皮”厚度2AU/U指在最佳抽樣點處眼圖幅度的閉合部分與最大幅度之比，無畸變眼圖的“眼皮”厚度應(yīng)等于0。.交叉點發(fā)散度^T/T指眼圖過零點交叉線的發(fā)散程度，無畸變眼圖的交叉點發(fā)散度應(yīng)為0。.正負(fù)極性不對稱度指在最佳抽樣點處眼圖正、負(fù)幅度的不對稱程度。無畸變眼圖的極性不對稱度應(yīng)為0。最后，還需要指出的是：由于噪聲瞬時電平的影響無法在眼圖中得到完整的反映，因此，即使在示波器上顯示的眼圖是張開的，也不能完全保證判決全部正確。不過，原則上總是眼睛張開得越大，誤判越小。在圖10-3中給出從示波器上觀察到的比較理想狀態(tài)下的眼圖照片。本實驗主要是完成PSK解調(diào)輸出基帶信號的眼圖觀測實驗。(b)隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入后的二進(jìn)制系統(tǒng)(b)隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入后的二進(jìn)制系統(tǒng)圖10-3實驗室理想狀態(tài)下的眼圖四、各測量點和可調(diào)元件作用底板右下側(cè)“眼圖觀察電路”W06：接收濾波器特性調(diào)整電位器。P16：眼圖觀察信號輸入點。P17：接收濾波器輸出升余弦波形測試點(眼圖觀察測量點)。五、實驗步驟1.插入有關(guān)實驗?zāi)K：在關(guān)閉系統(tǒng)電源的情況下，按照下表放置實驗?zāi)K:模塊名稱放置位號時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊G噪聲模塊E對應(yīng)位號可見底板右上角的“實驗?zāi)K位置分布表”，注意模塊插頭與底板插座的防呆現(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書口一致。2.信號線連接使用專用導(dǎo)線按照下表進(jìn)行信號線連接:源端目的端連線作用4P01(G)3P01(E)將待傳輸?shù)拇a兀數(shù)據(jù)送入高斯白噪聲信道；3P02(G)P16(底板)將經(jīng)過加噪后的信號送入眼圖觀察電路；.加電打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關(guān)閉電源，查找異常原因。.實驗內(nèi)容設(shè)置撥碼器“4SW02"(G)設(shè)置為“00011"，4P01產(chǎn)生32K的511位m序列；.眼圖觀測(1)用示波器的一根探頭CH1放在“4P02”(G)上，另一根探頭CH2放在“P17”(底板)上，選擇示波器觸發(fā)方式為CH1。(2)調(diào)整示波器的掃描旋紐，則可觀察到若干個并排的眼圖波形。眼圖上面的一根水平線由連1引起的持續(xù)正電平產(chǎn)生，下面一根水平線由連0碼引起的持續(xù)的負(fù)電平產(chǎn)生，中間部分過零點波形由1.0交替碼產(chǎn)生。無噪聲眼圖波形觀察(1)調(diào)節(jié)3W01(E)電位器，將3TP01噪聲電平調(diào)為0,使傳輸信道無噪聲；(2)調(diào)整接收濾波器”，(⑼(這里可視為整個信道傳輸濾波器”(①))的特性，使之構(gòu)成一個等效的理想低通濾波器⑼觀看眼圖，調(diào)整電位器W06直到眼圖矗的過零點位置重合、線條細(xì)且清晰，此時的眼圖為無碼間串?dāng)_、無噪聲時的眼圖。在調(diào)整電位器W06過程中，可發(fā)現(xiàn)眼圖波形過零點線條有時彌散，此時的眼圖為有碼間串?dāng)_、無噪聲時的眼圖，并且線條越彌散，表示碼間串?dāng)_越大；在調(diào)整過程中，還可發(fā)現(xiàn)W06在多個不同位置，眼圖波形的過零點都重合，由于W06不同位置，對應(yīng)H(①)的不同特性，它正好驗證了無碼間串?dāng)_傳輸特性不是唯一的。有噪聲時眼圖波形觀察調(diào)節(jié)3W01(E),逐漸增加噪聲電平。在增大噪聲電平的過程中，注意觀察眼圖的形狀變化，分析噪聲電平對眼圖的影響，反過來通過不同狀態(tài)的眼圖，分析當(dāng)前傳輸信道的噪聲。調(diào)整眼圖電路參數(shù)后眼圖觀察調(diào)節(jié)W06(底板)電位器，改變眼圖信道傳輸濾波器的帶寬，在調(diào)整過程中，分析信道帶寬對眼圖電路的影響，并結(jié)合眼圖理論分析帶寬、碼間串?dāng)_.關(guān)機(jī)拆線實驗結(jié)束，關(guān)閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗?zāi)K?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書六、實驗報告要求.分析電路的工作原理，敘述其工作過程。.敘述眼圖的產(chǎn)生原理以及它的作用?，F(xiàn)代通信技術(shù)實驗平臺說明書實驗7基帶信號的常見碼型變換實驗一、實驗?zāi)康?熟悉RZ、BNRZ、BRZ、CMI、曼徹斯特、密勒、PST碼型變換原理及工作過程；.觀察數(shù)字基帶信號的碼型變換測量點波形。二、實驗儀器.時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G.20M雙蹤示波器1臺三、實驗工作原理在實際的基帶傳輸系統(tǒng)中，傳輸碼的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有下列主要特性：1）相應(yīng)的基帶信號無直流分量，且低頻分量少；2）便于從信號中提取定時信息；3）信號中高頻分量盡量少，以節(jié)省傳輸頻帶并減少碼間串?dāng)_；4）不受信息源統(tǒng)計特性的影響，即能適應(yīng)于信息源的變化；5）編譯碼設(shè)備要盡可能簡單單極性不歸零碼（NRZ碼）單極性不歸零碼中，二進(jìn)制代碼“1”用幅度為E的正電平表示，“0”用零電平表示，單極性碼中含有直流成分，而且不能直接提取同步信號?！? 0 1 0 0 1 1 0E 圖1