通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：信息工程學(xué)院專業(yè)：通信工程學(xué)號(hào)：201416416姓名：李瑞鵬

實(shí)驗(yàn)一帶通信道模擬及眼圖實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庋蹐D與信噪比、碼間干擾之間的關(guān)系及其實(shí)際意義；掌握眼圖觀測(cè)的方法并記錄研究。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、9號(hào)、13號(hào)、17號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖帶通信道模擬框圖2、實(shí)驗(yàn)原理框圖帶通信道是將直接調(diào)制的PSK信號(hào)和經(jīng)過升余弦濾波后調(diào)制的PSK信號(hào)送入帶通信道，比較兩種狀況的眼圖。然后，改變帶通信道的帶寬重復(fù)觀測(cè)。四、實(shí)驗(yàn)步驟概述：該項(xiàng)目是通過分別改變?cè)肼暦群蛶ㄐ诺李l率范圍，觀測(cè)信道的眼圖輸出變化情況，了解和分析信道輸出原因.1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：PN15模塊9：TH1(基帶信號(hào))調(diào)制信號(hào)輸入信號(hào)源：256KHz模塊9：TH14(載波1)載波1輸入信號(hào)源：256KHz模塊9：TH3(載波2)載波2輸入信號(hào)源：CLK模塊9：TH2(差分編碼時(shí)鐘)調(diào)制時(shí)鐘輸入模塊9：TH4(調(diào)制輸出)模塊17：TH1(信道輸入)調(diào)制輸出經(jīng)過信道模擬模塊17：TH2(信道輸出)模塊13：TH2(載波同步輸入)載波同步模塊信號(hào)輸入模塊13：TH1(SIN)模塊9：TH10(相干載波輸入)用于解調(diào)的載波模塊17：TH2(信道輸出)模塊9：TH7(解調(diào)輸入)送入解調(diào)單元2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【信道模擬及眼圖觀測(cè)實(shí)驗(yàn)】→【250KHz~262KHz帶通信道】。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：PN15為8K。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）以CLK時(shí)鐘信號(hào)為觸發(fā)源對(duì)比觀測(cè)LPF-BPSK觀測(cè)點(diǎn)，觀察輸出眼圖波形。（2）調(diào)節(jié)17號(hào)板W1噪聲幅度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)噪聲幅度，觀察眼圖波形變化。17號(hào)模塊測(cè)試點(diǎn)TP4可以觀察添加的白噪聲。在主控菜單中改變帶通信道頻率范圍，觀察輸出眼圖變化，并分析原因。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、完成實(shí)驗(yàn)并思考實(shí)驗(yàn)中提出來的問題。2、分析實(shí)驗(yàn)電路工作原理，簡述其工作過程。整理信號(hào)在傳輸過程中的各點(diǎn)波形。

實(shí)驗(yàn)二HDB3碼型變換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鈳追N常用的數(shù)字基帶信號(hào)的特征和作用。掌握HDB3碼的編譯規(guī)則。了解濾波法位同步在的碼變換過程中的作用。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、2號(hào)、8號(hào)、13號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、HDB3編譯碼實(shí)驗(yàn)原理框圖HDB3編譯碼實(shí)驗(yàn)原理框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明我們知道AMI編碼規(guī)則是遇到0輸出0，遇到1則交替輸出+1和-1。而HDB3編碼由于需要插入破壞位B，因此，在編碼時(shí)需要緩存3bit的數(shù)據(jù)。當(dāng)沒有連續(xù)4個(gè)連0時(shí)與AMI編碼規(guī)則相同。當(dāng)4個(gè)連0時(shí)最后一個(gè)0變?yōu)閭魈?hào)A，其極性與前一個(gè)A的極性相反。若該傳號(hào)與前一個(gè)1的極性不同，則還要將這4個(gè)連0的第一個(gè)0變?yōu)锽，B的極性與A相同。實(shí)驗(yàn)框圖中編碼過程是將信號(hào)源經(jīng)程序處理后，得到HDB3-A1和HDB3-B1兩路信號(hào)，再通過電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行變換，從而得到HDB3編碼波形。同樣AMI譯碼只需將所有的±1變?yōu)?，0變?yōu)?即可。而HDB3譯碼只需找到傳號(hào)A，將傳號(hào)和傳號(hào)前3個(gè)數(shù)都清0即可。傳號(hào)A的識(shí)別方法是：該符號(hào)的極性與前一極性相同，該符號(hào)即為傳號(hào)。實(shí)驗(yàn)框圖中譯碼過程是將HDB3碼信號(hào)送入到電平逆變換電路，再通過譯碼處理，得到原始碼元。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一HDB3編譯碼（256KHz歸零碼實(shí)驗(yàn)）概述：本項(xiàng)目通過選擇不同的數(shù)字信源，分別觀測(cè)編碼輸入及時(shí)鐘，譯碼輸出及時(shí)鐘，觀察編譯碼延時(shí)以及驗(yàn)證HDB3編譯碼規(guī)則。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：PN模塊8：TH3(編碼輸入-數(shù)據(jù))基帶信號(hào)輸入信號(hào)源：CLK模塊8：TH4(編碼輸入-時(shí)鐘)提供編碼位時(shí)鐘模塊8：TH1(HDB3輸出)模塊8：TH7(HDB3輸入)將數(shù)據(jù)送入譯碼模塊模塊8：TH5(單極性碼)模塊13：TH7(數(shù)字鎖相環(huán)輸入)數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取模塊13：TH5(BS2)模塊8：TH9(譯碼時(shí)鐘輸入)提供譯碼位時(shí)鐘2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【HDB3編譯碼】→【256K歸零碼實(shí)驗(yàn)】。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0011，即提取512K同步時(shí)鐘。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號(hào)為256K的PN序列。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）用示波器分別觀測(cè)編碼輸入的數(shù)據(jù)TH3和編碼輸出的數(shù)據(jù)TH1(HDB3輸出)，觀察記錄波形，有數(shù)字示波器的可以觀測(cè)編碼輸出信號(hào)頻譜，驗(yàn)證HDB3編碼規(guī)則。注：觀察時(shí)注意碼元的對(duì)應(yīng)位置。（2）保持示波器測(cè)量編碼輸入數(shù)據(jù)TH3的通道不變，另一通道測(cè)量中間測(cè)試點(diǎn)TP2(HDB3-A1)，觀察基帶碼元的奇數(shù)位的變換波形。（3）保持示波器測(cè)量編碼輸入數(shù)據(jù)TH3的通道不變，另一通道測(cè)量中間測(cè)試點(diǎn)TP3(HDB3-B1)，觀察基帶碼元的偶數(shù)位的變換波形。（4）用示波器分別觀測(cè)模塊8的TP2(HDB3-A1)和TP3(HDB3-B1)，可從頻域角度觀察信號(hào)所含256KHz頻譜分量情況；或用示波器減法功能觀察HDB3-A1與HDB3-B1相減后的波形情況,，并與HDB3編碼輸出波形相比較。（5）用示波器對(duì)比觀測(cè)編碼輸入的數(shù)據(jù)和譯碼輸出的數(shù)據(jù)，觀察記錄HDB3譯碼波形與輸入信號(hào)波形思考：譯碼過后的信號(hào)波形與輸入信號(hào)波形相比延時(shí)多少？（6）用示波器分別觀測(cè)TP4(HDB3-A2)和TP8(HDB3-B2)，從時(shí)域或頻域角度了解HDB3碼經(jīng)電平變換后的波形情況。（7）用示波器分別觀測(cè)模塊8的TH7(HDB3輸入)和TH6(單極性碼)，從頻域角度觀測(cè)雙極性碼和單極性碼的256KHz頻譜分量情況。（8）用示波器分別觀測(cè)編碼輸入的時(shí)鐘和譯碼輸出的時(shí)鐘，觀察比較恢復(fù)出的位時(shí)鐘波形與原始位時(shí)鐘信號(hào)的波形。思考：此處輸入信號(hào)采用的單極性碼，可較好的恢復(fù)出位時(shí)鐘信號(hào)，如果輸入信號(hào)采用的是雙極性碼，是否能觀察到恢復(fù)的位時(shí)鐘信號(hào)，為什么？實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二HDB3編譯碼（256KHz非歸零碼實(shí)驗(yàn)）概述：本項(xiàng)目通過觀測(cè)HDB3非歸零碼編譯碼相關(guān)測(cè)試點(diǎn)，了解HDB3編譯碼規(guī)則。1、保持實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一的連線不變。2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【HDB3編譯碼】→【256K非歸零碼實(shí)驗(yàn)】。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0100，即提取256K同步時(shí)鐘。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號(hào)為256K的PN序列。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。參照前面的256KHz歸零碼實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的步驟，進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三HDB3碼對(duì)連0信號(hào)的編碼、直流分量以及時(shí)鐘信號(hào)提取觀測(cè)概述：本項(xiàng)目通過設(shè)置和改變輸入信號(hào)的碼型，觀測(cè)HDB3歸零碼編碼輸出信號(hào)中對(duì)長連0碼信號(hào)的編碼、含有的直流分量變化以及時(shí)鐘信號(hào)提取情況，進(jìn)一步了解HDB3碼特性。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明模塊2：DoutMUX模塊8：TH3(編碼輸入-數(shù)據(jù))基帶信號(hào)輸入模塊2：BSOUT模塊8：TH4(編碼輸入-時(shí)鐘)提供編碼位時(shí)鐘模塊8：TH1(HDB3輸出)模塊8：TH7(HDB3輸入)將數(shù)據(jù)送入譯碼模塊模塊8：TH5(單極性碼)模塊13：TH7(數(shù)字鎖相環(huán)輸入)數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取模塊13：TH5(BS2)模塊8：TH9(譯碼時(shí)鐘輸入)提供譯碼位時(shí)鐘2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【HDB3編譯碼】→【256K歸零碼實(shí)驗(yàn)】。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0011，即提取512K同步時(shí)鐘。將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4全部置為11110000，使DoutMUX輸出碼型中含有連4個(gè)0的碼型狀態(tài)。（或自行設(shè)置其他碼值也可。）3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號(hào)為256KHz的32位撥碼信號(hào)。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）觀察含有長連0信號(hào)的HDB3編碼波形。用示波器觀測(cè)模塊8的TH3(編碼輸入-數(shù)據(jù))和TH1(HDB3輸出)，觀察信號(hào)中出現(xiàn)長連0時(shí)的波形變化情況。注：觀察時(shí)注意碼元的對(duì)應(yīng)位置。思考：HDB3編碼與AMI編碼波形有什么差別？（2）觀察HDB3編碼信號(hào)中是否含有直流分量。將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4撥為00000000000000000000000000000011，用示波器分別觀測(cè)編碼輸入數(shù)據(jù)和編碼輸出數(shù)據(jù)，編碼輸入時(shí)鐘和譯碼輸出時(shí)鐘，調(diào)節(jié)示波器，將信號(hào)耦合狀況置為交流，觀察記錄波形。保持連線，撥碼開關(guān)由0到1逐位撥起，直到模塊2的撥動(dòng)開關(guān)置為00111111111111111111111111111111，觀察撥碼過程中編碼輸入數(shù)據(jù)和編碼輸出數(shù)據(jù)波形的變化情況。思考：HDB3碼是否存在直流分量？（3）觀察HDB3編碼信號(hào)所含時(shí)鐘頻譜分量。將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4全部置0，用示波器先分別觀測(cè)編碼輸入數(shù)據(jù)和編碼輸出數(shù)據(jù)，再分別觀測(cè)編碼輸入時(shí)鐘和譯碼輸出時(shí)鐘，觀察記錄波形。再將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4全部置1，觀察記錄波形。思考：數(shù)據(jù)和時(shí)鐘是否能恢復(fù)？注：有數(shù)字示波器的可以觀測(cè)編碼輸出信號(hào)FFT頻譜。在恢復(fù)時(shí)鐘方面HDB3碼與AMI碼比較有哪一個(gè)更好？比較不同輸入信號(hào)時(shí)兩種碼型的時(shí)鐘恢復(fù)情況并聯(lián)系其編碼信號(hào)頻譜分析原因。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過程。工作原理:HDB3編碼由于需要插入破壞位B，因此，在編碼時(shí)需要緩存3bit的數(shù)據(jù)。當(dāng)沒有連續(xù)4個(gè)連0時(shí)與AMI編碼規(guī)則相同。當(dāng)4個(gè)連0時(shí)最后一個(gè)0變?yōu)閭魈?hào)A，其極性與前一個(gè)A的極性相反。若該傳號(hào)與前一個(gè)1的極性不同，則還要將這4個(gè)連0的第一個(gè)0變?yōu)锽，B的極性與A相同。實(shí)驗(yàn)框圖中編碼過程是將信號(hào)源經(jīng)程序處理后，得到HDB3-A1和HDB3-B1兩路信號(hào)，再通過電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行變換，從而得到HDB3編碼波形。工作過程：（1）選擇不同的數(shù)字信源，分別觀測(cè)編碼輸入及時(shí)鐘，譯碼輸出及時(shí)鐘，觀察編譯碼延時(shí)以及驗(yàn)證HDB3編譯碼規(guī)則。（2）觀測(cè)HDB3非歸零碼編譯碼相關(guān)測(cè)試點(diǎn)，了解HDB3編譯碼規(guī)則。（3）設(shè)置和改變輸入信號(hào)的碼型，觀測(cè)HDB3歸零碼編碼輸出信號(hào)中對(duì)長連0碼信號(hào)的編碼、含有的直流分量變化以及時(shí)鐘信號(hào)提取情況，進(jìn)一步了解HDB3碼特性。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，畫出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖，并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)三FSK調(diào)制及解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼面I控法產(chǎn)生FSK信號(hào)的方法。掌握FSK非相干解調(diào)的原理。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、9號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖FSK調(diào)制及解調(diào)實(shí)驗(yàn)原理框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明基帶信號(hào)與一路載波相乘得到1電平的ASK調(diào)制信號(hào)，基帶信號(hào)取反后再與二路載波相乘得到0電平的ASK調(diào)制信號(hào)，然后相加合成FSK調(diào)制輸出；已調(diào)信號(hào)經(jīng)過過零檢測(cè)來識(shí)別信號(hào)中載波頻率的變化情況，通過上、下沿單穩(wěn)觸發(fā)電路再相加輸出，最后經(jīng)過低通濾波和門限判決，得到原始基帶信號(hào)。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一FSK調(diào)制概述：FSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)是用載波頻率的變化來表征被傳信息的狀態(tài)。本項(xiàng)目中，通過調(diào)節(jié)輸入PN序列頻率，對(duì)比觀測(cè)基帶信號(hào)波形與調(diào)制輸出波形來驗(yàn)證FSK調(diào)制原理。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：PN模塊9：TH1(基帶信號(hào))調(diào)制信號(hào)輸入信號(hào)源：256KHz(載波)模塊9：TH14(載波1)載波1輸入信號(hào)源：128KHz(載波)模塊9：TH3(載波2)載波2輸入模塊9：TH4(調(diào)制輸出)模塊9：TH7(解調(diào)輸入)解調(diào)信號(hào)輸入2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【FSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)】。將9號(hào)模塊的S1撥為0000。調(diào)節(jié)信號(hào)源模塊的W2使128KHz載波信號(hào)的峰峰值為3V，調(diào)節(jié)W3使256KHz載波信號(hào)的峰峰值也為3V。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：PN序列輸出頻率32KH。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）示波器CH1接9號(hào)模塊TH1基帶信號(hào)，CH2接9號(hào)模塊TH4調(diào)制輸出，以CH1為觸發(fā)對(duì)比觀測(cè)FSK調(diào)制輸入及輸出，驗(yàn)證FSK調(diào)制原理。（2）將PN序列輸出頻率改為64KHz，觀察載波個(gè)數(shù)是否發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二FSK解調(diào)概述：FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)中，采用的是非相干解調(diào)法對(duì)FSK調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。實(shí)驗(yàn)中通過對(duì)比觀測(cè)調(diào)制輸入與解調(diào)輸出，觀察波形是否有延時(shí)現(xiàn)象，并驗(yàn)證FSK解調(diào)原理。觀測(cè)解調(diào)輸出的中間觀測(cè)點(diǎn)，如TP6（單穩(wěn)相加輸出），TP7（LPF-FSK），深入理解FSK解調(diào)過程。1、保持實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一中的連線及初始狀態(tài)。2、對(duì)比觀測(cè)調(diào)制信號(hào)輸入以及解調(diào)輸出：以9號(hào)模塊TH1為觸發(fā)，用示波器分別觀測(cè)9號(hào)模塊TH1和TP6（單穩(wěn)相加輸出）、TP7（LPF-FSK）、TH8（FSK解調(diào)輸出），驗(yàn)證FSK解調(diào)原理。3、以信號(hào)源的CLK為觸發(fā)，測(cè)9號(hào)模塊LPF-FSK，觀測(cè)眼圖。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，簡述其工作過程；工作原理：基帶信號(hào)與一路載波相乘得到1電平的ASK調(diào)制信號(hào)，基帶信號(hào)取反后再與二路載波相乘得到0電平的ASK調(diào)制信號(hào)，然后相加合成FSK調(diào)制輸出；已調(diào)信號(hào)經(jīng)過過零檢測(cè)來識(shí)別信號(hào)中載波頻率的變化情況，通過上、下沿單穩(wěn)觸發(fā)電路再相加輸出，最后經(jīng)過低通濾波和門限判決，得到原始基帶信號(hào)。工作過程：通過調(diào)節(jié)輸入PN序列頻率，對(duì)比觀測(cè)基帶信號(hào)波形與調(diào)制輸出波形來驗(yàn)證FSK調(diào)制原理。采用非相干解調(diào)法對(duì)FSK調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，通過對(duì)比觀測(cè)調(diào)制輸入與解調(diào)輸出，觀察波形是否有延時(shí)現(xiàn)象，并驗(yàn)證FSK解調(diào)原理。觀測(cè)解調(diào)輸出的中間觀測(cè)點(diǎn)，如TP6（單穩(wěn)相加輸出），TP7（LPF-FSK），深入理解FSK解調(diào)過程。分析FSK調(diào)制解調(diào)原理。實(shí)驗(yàn)四DBPSK調(diào)制及解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆誅BPSK調(diào)制和解調(diào)的基本原理；掌握DBPSK數(shù)據(jù)傳輸過程，熟悉典型電路；熟悉DBPSK調(diào)制載波包絡(luò)的變化；掌握DBPSK載波恢復(fù)特點(diǎn)與位定時(shí)恢復(fù)的基本方法；二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、9號(hào)、13號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、DBPSK調(diào)制解調(diào)（9號(hào)模塊）實(shí)驗(yàn)原理框圖DBPSK調(diào)制及解調(diào)實(shí)驗(yàn)原理框圖2、DBPSK調(diào)制解調(diào)（9號(hào)模塊）實(shí)驗(yàn)框圖說明基帶信號(hào)先經(jīng)過差分編碼得到相對(duì)碼，再將相對(duì)碼的1電平和0電平信號(hào)分別與256K載波及256K反相載波相乘，疊加后得到DBPSK調(diào)制輸出；已調(diào)信號(hào)送入到13模塊載波提取單元得到同步載波；已調(diào)信號(hào)與相干載波相乘后，經(jīng)過低通濾波和門限判決后，解調(diào)輸出原始相對(duì)碼，最后經(jīng)過差分譯碼恢復(fù)輸出原始基帶信號(hào)。其中載波同步和位同步由13號(hào)模塊完成。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一DBPSK調(diào)制信號(hào)觀測(cè)（9號(hào)模塊）概述：DBPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)是用相位相差180°的載波變換來表征被傳遞的信息。本項(xiàng)目通過對(duì)比觀測(cè)基帶信號(hào)波形與調(diào)制輸出波形來驗(yàn)證DBPSK調(diào)制原理。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：PN模塊9：TH1(基帶信號(hào))調(diào)制信號(hào)輸入信號(hào)源：256KHz模塊9：TH14(載波1)載波1輸入信號(hào)源：256KHz模塊9：TH3(載波2)載波2輸入信號(hào)源：CLK模塊9：TH2(差分編碼時(shí)鐘)調(diào)制時(shí)鐘輸入模塊9：TH4(調(diào)制輸出)模塊13：TH2(載波同步輸入)載波同步模塊信號(hào)輸入模塊13：TH1(SIN)模塊9：TH10(相干載波輸入)用于解調(diào)的載波模塊9：TH4(調(diào)制輸出)模塊9：TH7(解調(diào)輸入)解調(diào)信號(hào)輸入模塊9：TH12(BPSK解調(diào)輸出)模塊13：TH7(數(shù)字鎖相環(huán)輸入)數(shù)字鎖相環(huán)信號(hào)輸入模塊13：TH5(BS2)模塊9：TH11(差分譯碼時(shí)鐘)用作差分譯碼時(shí)鐘2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)】。將9號(hào)模塊的S1撥為0100，13號(hào)模塊的S3撥為0111。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：PN序列輸出頻率32KHz，調(diào)節(jié)信號(hào)源模塊的W3使256KHz載波信號(hào)的峰峰值為3V。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）以9號(hào)模塊“NRZ-I”為觸發(fā)，觀測(cè)“I”；（2）以9號(hào)模塊“NRZ-Q”為觸發(fā)，觀測(cè)“Q”。（3）以9號(hào)模塊“基帶信號(hào)”為觸發(fā)，觀測(cè)“調(diào)制輸出”。思考：分析以上觀測(cè)的波形，分析與ASK有何關(guān)系？實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二DBPSK差分信號(hào)觀測(cè)（9號(hào)模塊）概述：本項(xiàng)目通過對(duì)比觀測(cè)基帶信號(hào)波形與NRZ-I輸出波形，觀察差分信號(hào)，驗(yàn)證差分變換原理。1、保持實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一中的連線。2、將9號(hào)模塊的S1撥為“0100”。3、以“基帶信號(hào)”為觸發(fā)，觀測(cè)“NRZ-I”。記錄波形，并分析差分編碼規(guī)則。其編碼規(guī)則是用相鄰碼元的跳變和不變來表示，與碼元本身的電位或極性無關(guān)，即跳變?yōu)?E，不變?yōu)?E。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三DBPSK解調(diào)觀測(cè)（9號(hào)模塊）概述：本項(xiàng)目通過對(duì)比觀測(cè)基帶信號(hào)波形與DBPSK解調(diào)輸出波形，驗(yàn)證DBPSK解調(diào)原理。1、保持實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一中的連線。將9號(hào)模塊的S1撥為“0100”。2、以9號(hào)模塊的“基帶信號(hào)”為觸發(fā)，觀測(cè)13號(hào)模塊的“SIN”，調(diào)節(jié)13號(hào)模塊的W1使“SIN”的波形穩(wěn)定，即恢復(fù)出載波。以9號(hào)模塊的“基帶信號(hào)”為觸發(fā)觀測(cè)“DBPSK解調(diào)輸出”，多次單擊13號(hào)模塊的“復(fù)位”按鍵。觀測(cè)“DBPSK解調(diào)輸出”的變化。SIN波形3、以信號(hào)源的CLK為觸發(fā)，測(cè)9號(hào)模塊LPF-BPSK，觀測(cè)眼圖。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，簡述其工作過程；工作原理：基帶信號(hào)先經(jīng)過差分編碼得到相對(duì)碼，再將相對(duì)碼的1電平和0電平信號(hào)分別與256K載波及256K反相載波相乘，疊加后得到DBPSK調(diào)制輸出；已調(diào)信號(hào)送入到13模塊載波提取單元得到同步載波；已調(diào)信號(hào)與相干載波相乘后，經(jīng)過低通濾波和門限判決后，解調(diào)輸出原始相對(duì)碼，最后經(jīng)過差分譯碼恢復(fù)輸出原始基帶信號(hào)。其中載波同步和位同步由13號(hào)模塊完成。工作過程：DBPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)是用相位相差180°的載波變換來表征被傳遞的信息。通過對(duì)比觀測(cè)基帶信號(hào)波形與調(diào)制輸出波形來驗(yàn)證DBPSK調(diào)制原理。本項(xiàng)目通過對(duì)比觀測(cè)基帶信號(hào)波形與DBPSK解調(diào)輸出波形，驗(yàn)證DBPSK解調(diào)原理。通過實(shí)驗(yàn)波形，分析DBPSK調(diào)制解調(diào)原理。實(shí)驗(yàn)五π/4DQPSK調(diào)制及解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解π/4DQPSK調(diào)制解調(diào)的原理及特性。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源模塊、10號(hào)、11號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖π/4DQPSK調(diào)制框圖π/4DQPSK解調(diào)框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明π/4DQPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)框圖中，基帶信號(hào)先經(jīng)過差分變換得到相對(duì)碼，再串并變換處理輸出NRZ-I和NRZ-Q兩路信號(hào)；然后分別經(jīng)過相位映射處理，形成I-OUT和Q-out成形輸出；再分別與10.7M正交載波相乘后疊加，最后輸出π/4DQPSK調(diào)制信號(hào)。π/4DQPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)框圖中，接收信號(hào)分別與正交載波進(jìn)行相乘，經(jīng)過低通濾波處理，然后將兩路信號(hào)進(jìn)行相位軌跡檢測(cè)，經(jīng)低通濾波處理后得到模擬信號(hào)，最后通過碼元再生電路以及差分逆變換電路恢復(fù)出原始的基帶信號(hào)。其中，解調(diào)所用兩路載波是譯碼端本地VCO分頻所得正交載波。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一π/4DQPSK調(diào)制概述：本項(xiàng)目是觀測(cè)π/4DQPSK調(diào)制信號(hào)的時(shí)域或頻域波形，了解調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理及成形波形的星座圖。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：PN模塊10：TH3(DIN1)信號(hào)輸入信號(hào)源：CLK模塊10：TH1(BSIN)時(shí)鐘輸入模塊10：TH7(I-Out)模塊10：TH6(I-In)I路成形信號(hào)加載頻模塊10：TH9(Q-Out)模塊10：TH8(Q-In)Q路成形信號(hào)加載頻2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【π/4DQPSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)】→【星座圖觀測(cè)及“硬調(diào)制”】。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：PN序列輸出頻率16KHz，載頻為10.7MHz。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TP8(NRZ-I)，CH2接10號(hào)模塊TP9(NRZ-Q)，觀測(cè)基帶信號(hào)經(jīng)過串并變換后輸出的兩路波形。（2）示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TP8(NRZ-I)，CH2接10號(hào)模塊TH7(I-Out)，對(duì)比觀測(cè)I路信號(hào)成形前后的波形。（3）示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TP9(NRZ-Q)，CH2接10號(hào)模塊TH9(Q-Out)，對(duì)比觀測(cè)Q路信號(hào)成形前后的波形。示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TH7(I-Out)，CH2接10號(hào)模塊TH9(Q-Out)，調(diào)節(jié)示波器為XY模式，觀察π/4DQPSK星座圖。示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TH7(I-Out)，CH2接10號(hào)模塊TP3(I)，對(duì)比觀測(cè)I路成形波形的載波調(diào)制前后的波形。示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TH9(Q-Out)，CH2接10號(hào)模塊TP4(Q)，對(duì)比觀測(cè)Q路成形波形的載波調(diào)制前后的波形。示波器探頭CH1接10模塊的TP1，觀測(cè)I路和Q路加載頻后的疊加信號(hào)，即π/4DQPSK調(diào)制信號(hào)。注：適當(dāng)調(diào)節(jié)電位器W1和W2使IQ兩路載頻幅度相同且最大不失真。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二π/4DQPSK非相干解調(diào)概述：本項(xiàng)目是對(duì)比觀測(cè)π/4DQPSK解調(diào)信號(hào)和原始基帶信號(hào)的波形，了解π/4DQPSK相干解調(diào)的實(shí)現(xiàn)方法。1、關(guān)電，保持實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一中的連線不變，繼續(xù)按表格所示進(jìn)行以下連線。源端口目的端口連線說明模塊10：P1(調(diào)制輸出)模塊11：P1(解調(diào)輸入)已調(diào)信號(hào)送入解調(diào)端2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【π/4DQPSK數(shù)字調(diào)制解調(diào)】→【星座圖觀測(cè)及“硬調(diào)制”】。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：PN序列輸出頻率16KHz，載頻為10.7MHz。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TH3(DIN1)，CH2接11號(hào)模塊TH4(Dout)，適當(dāng)調(diào)節(jié)11號(hào)模塊壓控偏置電位器W1，同時(shí)按復(fù)位開關(guān)鍵S3，對(duì)比觀測(cè)原始基帶信號(hào)和解調(diào)輸出信號(hào)的波形。注：當(dāng)解調(diào)輸出和基帶信號(hào)碼型相同（觀測(cè)波形中會(huì)有碼元延時(shí)）時(shí)，表示系統(tǒng)調(diào)節(jié)正常無誤碼。（2）示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TH1(BSIN)，CH2接11號(hào)模塊TH5(BS-out)，對(duì)比觀測(cè)原始時(shí)鐘信號(hào)和解調(diào)恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)的波形。（3）示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TH7(I-Out)，CH2接11號(hào)模塊TP4，對(duì)比觀測(cè)原始I路成形信號(hào)與解調(diào)后I路成形信號(hào)的波形。（4）示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TP8(NRZ-I)，CH2接11號(hào)模塊TP9(DA輸出2)，對(duì)比觀測(cè)原始I路信號(hào)與解調(diào)后未經(jīng)門限判決的I路信號(hào)波形。（5）示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TP9(Q-Out)，CH2接11號(hào)模塊TP5，對(duì)比觀測(cè)原始Q路成形信號(hào)與解調(diào)后Q路成形信號(hào)的波形。（6）示波器探頭CH1接10號(hào)模塊TP9(NRZ-Q)，CH2接11號(hào)模塊TP10(DA輸出3)，對(duì)比觀測(cè)原始Q路信號(hào)與解調(diào)后未經(jīng)門限判決的Q路信號(hào)波形。注：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三有興趣的或者需要鞏固調(diào)制原理知識(shí)的同學(xué)可以選擇設(shè)置主菜單【π/4DQPSK調(diào)制及解調(diào)】中的【I路調(diào)制信號(hào)觀測(cè)】、【Q路調(diào)制信號(hào)觀測(cè)】以及【調(diào)制信號(hào)觀測(cè)】，觀測(cè)載頻為256KHz的I路調(diào)制信號(hào)波形、Q路調(diào)制信號(hào)波形以及QPSK調(diào)制信號(hào)波形，輸出測(cè)試點(diǎn)為I-OUT。實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，簡述其工作過程。工作原理：基帶信號(hào)先經(jīng)過差分變換得到相對(duì)碼，再串并變換處理輸出NRZ-I和NRZ-Q兩路信號(hào)；然后分別經(jīng)過相位映射處理，形成I-OUT和Q-out成形輸出；再分別與10.7M正交載波相乘后疊加，最后輸出π/4DQPSK調(diào)制信號(hào)。π/4DQPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)框圖中，接收信號(hào)分別與正交載波進(jìn)行相乘，經(jīng)過低通濾波處理，然后將兩路信號(hào)進(jìn)行相位軌跡檢測(cè)，經(jīng)低通濾波處理后得到模擬信號(hào)，最后通過碼元再生電路以及差分逆變換電路恢復(fù)出原始的基帶信號(hào)。其中，解調(diào)所用兩路載波是譯碼端本地VCO分頻所得正交載波。工作過程：本項(xiàng)目是觀測(cè)π/4DQPSK調(diào)制信號(hào)的時(shí)域或頻域波形，了解調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理及成形波形的星座圖。對(duì)比觀測(cè)π/4DQPSK解調(diào)信號(hào)和原始基帶信號(hào)的波形，了解π/4DQPSK相干解調(diào)的實(shí)現(xiàn)方法。觀測(cè)并分析實(shí)驗(yàn)過程中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)六時(shí)分復(fù)用與解復(fù)用實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諘r(shí)分復(fù)用的概念及工作原理。了解時(shí)分復(fù)用在整個(gè)通信系統(tǒng)中的作用。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、1號(hào)、2號(hào)、7號(hào)、13號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖256K時(shí)分復(fù)用實(shí)驗(yàn)框圖256K解時(shí)分復(fù)用實(shí)驗(yàn)框圖注：框圖中1#和2#模塊的相關(guān)連線有所簡略，具體參考實(shí)驗(yàn)步驟中所述。2、實(shí)驗(yàn)框圖說明1號(hào)模塊的PCM數(shù)據(jù)和2號(hào)模塊的數(shù)字終端數(shù)據(jù)，經(jīng)過7號(hào)模塊進(jìn)行256K時(shí)分復(fù)用和解復(fù)用后，再送入到相應(yīng)的PCM譯碼單元和2號(hào)終端模塊。時(shí)分復(fù)用是將各路輸入變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)。然后，按給端口數(shù)據(jù)所在的時(shí)隙進(jìn)行幀的拼接，變成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)幀。最后，并串變換將數(shù)據(jù)輸出。解復(fù)用的過程是先提取幀同步，然后將一幀數(shù)據(jù)緩存下來。接著按時(shí)隙將幀數(shù)據(jù)解開，最后，每個(gè)端口獲取自己時(shí)隙的數(shù)據(jù)進(jìn)行并串變換輸出。此時(shí)256K時(shí)分復(fù)用與解復(fù)用模式下，復(fù)用幀結(jié)構(gòu)為：第0時(shí)隙是巴克碼幀頭、第1~3時(shí)隙是數(shù)據(jù)時(shí)隙，其中第1時(shí)隙輸入的數(shù)字信號(hào)源，第2時(shí)隙輸入的PCM數(shù)據(jù)，第3時(shí)隙由7號(hào)模塊自帶的撥碼開關(guān)S1的碼值作為數(shù)據(jù)。3、對(duì)于2048K時(shí)分復(fù)用和解復(fù)用實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)框圖和256K時(shí)分復(fù)用和解復(fù)用實(shí)驗(yàn)框圖基本一致。當(dāng)實(shí)驗(yàn)菜單選擇【2048K時(shí)分復(fù)用】時(shí)，一個(gè)復(fù)用幀則含有32個(gè)時(shí)隙，其結(jié)構(gòu)為：第0時(shí)隙是巴克碼幀頭，第1時(shí)隙、第2時(shí)隙、第3時(shí)隙和第4時(shí)隙的數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)模塊7上端口DIN1、DIN2、DIN3、DIN4的輸入數(shù)據(jù)，第5時(shí)隙初始由7號(hào)模塊自帶的撥碼開關(guān)S1的碼值作為數(shù)據(jù)。另外，可以通過菜單控制改變撥碼開關(guān)S1碼值在復(fù)用幀的時(shí)隙位置。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一256K時(shí)分復(fù)用幀信號(hào)觀測(cè)概述：該項(xiàng)目是通過觀測(cè)256K幀同步信號(hào)及復(fù)用輸出波形，了解復(fù)用的基本原理。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：FS模塊7：TH11(FSIN)幀同步輸入2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【時(shí)分復(fù)用】→【復(fù)用速率256KHz】。3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：在復(fù)用時(shí)隙的速率256K模式，7號(hào)模塊的復(fù)用信號(hào)只有四個(gè)時(shí)隙，其中第0、1、2、3輸出數(shù)據(jù)分別為巴克碼、DIN1、DIN2、開關(guān)S1撥碼信號(hào)。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）幀同步碼觀測(cè)：用示波器探頭接7號(hào)模塊的TH10復(fù)用輸出，觀測(cè)幀頭的巴克碼。注：為方便記錄巴克碼波形，可先將7號(hào)模塊上的撥碼開關(guān)S1全置為0，使整個(gè)復(fù)用中只有幀同步信號(hào)。記錄波形巴克碼（2）幀內(nèi)PN序列信號(hào)觀測(cè)關(guān)電繼續(xù)連線，將信號(hào)源的PN連接到7號(hào)模塊的DIN1，即將PN15送至第1時(shí)隙。通電，用示波器探頭接7號(hào)模塊的TH10復(fù)用輸出，需要用數(shù)字示波器的存儲(chǔ)功能觀測(cè)3個(gè)周期中的第1時(shí)隙的信號(hào)。記錄波形復(fù)用PN序列思考：PN15序列的數(shù)據(jù)是如何分配到復(fù)用信號(hào)中的？實(shí)驗(yàn)原理：256K時(shí)分復(fù)用與解復(fù)用模式下，復(fù)用幀結(jié)構(gòu)為：第0時(shí)隙是巴克碼幀頭、第1~3時(shí)隙是數(shù)據(jù)時(shí)隙，其中第1時(shí)隙輸入的數(shù)字信號(hào)源，第2時(shí)隙輸入的PCM數(shù)據(jù)，第3時(shí)隙由7號(hào)模塊自帶的撥碼開關(guān)S1的碼值作為數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)過程：通過觀測(cè)256K幀同步信號(hào)及復(fù)用輸出波形，了解復(fù)用的基本原理。實(shí)驗(yàn)七抽樣定理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獬闃佣ɡ碓谕ㄐ畔到y(tǒng)中的重要性。掌握自然抽樣及平頂抽樣的實(shí)現(xiàn)方法。理解低通采樣定理的原理。理解實(shí)際的抽樣系統(tǒng)。理解低通濾波器的幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。理解低通濾波器的相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。理解帶通采樣定理的原理。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源、3號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖圖1-1抽樣定理實(shí)驗(yàn)框圖2、實(shí)驗(yàn)框圖說明抽樣信號(hào)由抽樣電路產(chǎn)生。將輸入的被抽樣信號(hào)與抽樣脈沖相乘就可以得到自然抽樣信號(hào)，自然抽樣的信號(hào)經(jīng)過保持電路得到平頂抽樣信號(hào)。平頂抽樣和自然抽樣信號(hào)是通過開關(guān)S1切換輸出的。抽樣信號(hào)的恢復(fù)是將抽樣信號(hào)經(jīng)過低通濾波器，即可得到恢復(fù)的信號(hào)。這里濾波器可以選用抗混疊濾波器（8階3.4kHz的巴特沃斯低通濾波器）或FPGA數(shù)字濾波器（有FIR、IIR兩種）。反sinc濾波器不是用來恢復(fù)抽樣信號(hào)的，而是用來應(yīng)對(duì)孔徑失真現(xiàn)象。要注意，這里的數(shù)字濾波器是借用的信源編譯碼部分的端口。在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)與信源編譯碼的內(nèi)容沒有聯(lián)系。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一抽樣信號(hào)觀測(cè)及抽樣定理驗(yàn)證概述：通過不同頻率的抽樣時(shí)鐘，從時(shí)域和頻域兩方面觀測(cè)自然抽樣和平頂抽樣的輸出波形，以及信號(hào)恢復(fù)的混疊情況，從而了解不同抽樣方式的輸出差異和聯(lián)系，驗(yàn)證抽樣定理。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：MUSIC模塊3：TH1(被抽樣信號(hào))將被抽樣信號(hào)送入抽樣單元信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH5(LPF-IN)送入模擬低通濾波器2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】。調(diào)節(jié)主控模塊的W1使A-out輸出峰峰值為3V。3、此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：被抽樣信號(hào)MUSIC為幅度4V、頻率3K+1K正弦合成波。抽樣脈沖A-OUT為幅度3V、頻率9KHz、占空比20%的方波。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）觀測(cè)并記錄自然抽樣前后的信號(hào)波形：設(shè)置開關(guān)S13#為“自然抽樣”檔位，用示波器分別觀測(cè)MUSIC主控&信號(hào)源和抽樣輸出3#。（2）觀測(cè)并記錄平頂抽樣前后的信號(hào)波形：設(shè)置開關(guān)S13#為“平頂抽樣”檔位，用示波器分別觀測(cè)MUSIC主控&信號(hào)源和抽樣輸出3#。（3）觀測(cè)并對(duì)比抽樣恢復(fù)后信號(hào)與被抽樣信號(hào)的波形：設(shè)置開關(guān)S13#為“自然抽樣”檔位，用示波器觀測(cè)MUSIC主控&信號(hào)源和LPF-OUT3#，以100Hz的步進(jìn)減小A-OUT主控&信號(hào)源的頻率，比較觀測(cè)并思考在抽樣脈沖頻率多小的情況下恢復(fù)信號(hào)有失真。（4）用頻譜的角度驗(yàn)證抽樣定理（選做）：用示波器頻譜功能觀測(cè)并記錄被抽樣信號(hào)MUSIC和抽樣輸出頻譜。以100Hz的步進(jìn)減小抽樣脈沖的頻率，觀測(cè)抽樣輸出以及恢復(fù)信號(hào)的頻譜。（注意：示波器需要用250kSa/s采樣率（即每秒采樣點(diǎn)為250K），F(xiàn)FT縮放調(diào)節(jié)為×10）。注：通過觀測(cè)頻譜可以看到當(dāng)抽樣脈沖小于2倍被抽樣信號(hào)頻率時(shí)，信號(hào)會(huì)產(chǎn)生混疊。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二濾波器幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響概述：該項(xiàng)目是通過改變不同抽樣時(shí)鐘頻率，分別觀測(cè)和繪制抗混疊低通濾波和fir數(shù)字濾波的幅頻特性曲線，并比較抽樣信號(hào)經(jīng)這兩種濾波器后的恢復(fù)效果，從而了解和探討不同濾波器幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。1、測(cè)試抗混疊低通濾波器的幅頻特性曲線。（1）關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH5(LPF-IN)將信號(hào)送入模擬濾波器（2）開電，設(shè)置主控模塊，選擇【信號(hào)源】→【輸出波形】和【輸出頻率】，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)旋鈕，使A-OUT主控&信號(hào)源輸出頻率5KHz、峰峰值為3V的正弦波。（3）此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：抗混疊低通濾波器的輸入信號(hào)為頻率5KHz、幅度3V的正弦波。（4）實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。用示波器觀測(cè)LPF-OUT3#。以100Hz步進(jìn)減小A-OUT主控&信號(hào)源輸出頻率，觀測(cè)并記錄LPF-OUT3#的頻譜。記入如下表格：A-OUT頻率/Hz基頻幅度/V5K524mV4.5k1.00V4K2.02V3.5K2.14V3K3.16V由上述表格數(shù)據(jù)，畫出模擬低通濾波器幅頻特性曲線。思考：對(duì)于3.4KHz低通濾波器，為了更好的畫出幅頻特性曲線，我們可以如何調(diào)整信號(hào)源輸入頻率的步進(jìn)值大??？2、測(cè)試fir數(shù)字濾波器的幅頻特性曲線。（1）關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH13(編碼輸入)將信號(hào)送入數(shù)字濾波器（2）開電，設(shè)置主控菜單：選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】→【FIR濾波器】。調(diào)節(jié)【信號(hào)源】，使A-out輸出頻率5KHz、峰峰值為3V的正弦波。（3）此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：fir濾波器的輸入信號(hào)為頻率5KHz、幅度3V的正弦波。（4）實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。用示波器觀測(cè)譯碼輸出3#，以100Hz的步進(jìn)減小A-OUT主控&信號(hào)源的頻率。觀測(cè)并記錄譯碼輸出3#的頻譜。記入如下表格：A_out的頻率/Hz基頻幅度/V5K3.6mV4.5K4.66mV4K280mV3.5K1.46V3K3.24V2K4.88V由上述表格數(shù)據(jù)，畫出fir低通濾波器幅頻特性曲線。思考：對(duì)于3KHz低通濾波器，為了更好的畫出幅頻特性曲線，我們可以如何調(diào)整信號(hào)源輸入頻率的步進(jìn)值大小？3、分別利用上述兩個(gè)濾波器對(duì)被抽樣信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)，比較被抽樣信號(hào)恢復(fù)效果。（1）關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線：源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：MUSIC模塊3：TH1(被抽樣信號(hào))提供被抽樣信號(hào)信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH5(LPF-IN)送入模擬低通濾波器模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH13(編碼輸入)送入FIR數(shù)字低通濾波器（2）開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】→【FIR濾波器】。調(diào)節(jié)W1主控&信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。（3）此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：待抽樣信號(hào)MUSIC為3K+1K正弦合成波，抽樣時(shí)鐘信號(hào)A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波。（4）實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。對(duì)比觀測(cè)不同濾波器的信號(hào)恢復(fù)效果：用示波器分別觀測(cè)LPF-OUT3#和譯碼輸出3#，以100Hz步進(jìn)減小抽樣時(shí)鐘A-OUT的輸出頻率，對(duì)比觀測(cè)模擬濾波器和FIR數(shù)字濾波器在不同抽樣頻率下信號(hào)恢復(fù)的效果。（頻率步進(jìn)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求自行設(shè)置。）思考：不同濾波器的幅頻特性對(duì)抽樣恢復(fù)有何影響？答：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目三濾波器相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。概述：該項(xiàng)目是通過改變不同抽樣時(shí)鐘頻率，從時(shí)域和頻域兩方面分別觀測(cè)抽樣信號(hào)經(jīng)fir濾波和iir濾波后的恢復(fù)失真情況，從而了解和探討不同濾波器相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。1、觀察被抽樣信號(hào)經(jīng)過fir低通濾波器與iir低通濾波器后，所恢復(fù)信號(hào)的頻譜。（1）關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：MUSIC模塊3：TH1(被抽樣信號(hào))提供被抽樣信號(hào)信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH13(編碼輸入)將信號(hào)送入數(shù)字濾波器（2）開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】。調(diào)節(jié)W1主控&信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。（3）此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：待抽樣信號(hào)MUSIC為3K+1K正弦合成波，抽樣時(shí)鐘信號(hào)A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波。（4）實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。a、觀測(cè)信號(hào)經(jīng)fir濾波后波形恢復(fù)效果：設(shè)置主控模塊菜單，選擇【抽樣定理】→【FIR濾波器】；設(shè)置【信號(hào)源】使A-OUT輸出的抽樣時(shí)鐘頻率為7.5KHz；用示波器觀測(cè)恢復(fù)信號(hào)譯碼輸出3#的波形和頻譜。b、觀測(cè)信號(hào)經(jīng)iir濾波后波形恢復(fù)效果：設(shè)置主控模塊菜單，選擇【抽樣定理】→【IIR濾波器】；設(shè)置【信號(hào)源】使A-OUT輸出的抽樣時(shí)鐘頻率為7.5KHz；用示波器觀測(cè)恢復(fù)信號(hào)譯碼輸出3#的波形和頻譜。c、探討被抽樣信號(hào)經(jīng)不同濾波器恢復(fù)的頻譜和時(shí)域波形：被抽樣信號(hào)與經(jīng)過濾波器后恢復(fù)的信號(hào)之間的頻譜是否一致？如果一致，是否就是說原始信號(hào)能夠不失真的恢復(fù)出來？用示波器分別觀測(cè)fir濾波恢復(fù)和iir濾波恢復(fù)情況下，譯碼輸出3#的時(shí)域波形是否完全一致，如果波形不一致，是失真呢？還是有相位的平移呢？如果相位有平移，觀測(cè)并計(jì)算相位移動(dòng)時(shí)間。注：實(shí)際系統(tǒng)中，失真的現(xiàn)象不一定是錯(cuò)誤的，實(shí)際系統(tǒng)中有這樣的應(yīng)用。2、觀測(cè)相頻特性（1）關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH13(編碼輸入)使源信號(hào)進(jìn)入數(shù)字濾波器開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】→【FIR濾波器】。此時(shí)系統(tǒng)初始實(shí)驗(yàn)狀態(tài)為：A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波。（4）實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。對(duì)比觀測(cè)信號(hào)經(jīng)fir濾波后的相頻特性：設(shè)置【信號(hào)源】使A-OUT輸出頻率為5KHz、峰峰值為3V的正弦波；以100Hz步進(jìn)減小A-OUT輸出頻率，用示波器對(duì)比觀測(cè)A-OUT主控&信號(hào)源和譯碼輸出3#的時(shí)域波形。相頻特性測(cè)量就是改變信號(hào)的頻率，測(cè)輸出信號(hào)的延時(shí)（時(shí)域上觀測(cè)）。記入如下表格：A-OUT的頻率/Hz被抽樣信號(hào)與恢復(fù)信號(hào)的相位延時(shí)/ms3.5K0.1823.4K0.1713.3K0.1563.2K0.126五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析電路的工作原理，敘述其工作過程。工作原理：將輸入的被抽樣信號(hào)與抽樣脈沖相乘就可以得到自然抽樣信號(hào)，自然抽樣的信號(hào)經(jīng)過保持電路得到平頂抽樣信號(hào)。平頂抽樣和自然抽樣信號(hào)是通過開關(guān)S1切換輸出的。抽樣信號(hào)的恢復(fù)是將抽樣信號(hào)經(jīng)過低通濾波器，即可得到恢復(fù)的信號(hào)。這里濾波器可以選用抗混疊濾波器（8階3.4kHz的巴特沃斯低通濾波器）或FPGA數(shù)字濾波器（有FIR、IIR兩種）。反sinc濾波器不是用來恢復(fù)抽樣信號(hào)的，而是用來應(yīng)對(duì)孔徑失真現(xiàn)象。工作過程：（1）通過不同頻率的抽樣時(shí)鐘，從時(shí)域和頻域兩方面觀測(cè)自然抽樣和平頂抽樣的輸出波形，以及信號(hào)恢復(fù)的混疊情況，從而了解不同抽樣方式的輸出差異和聯(lián)系，驗(yàn)證抽樣定理。（2）通過改變不同抽樣時(shí)鐘頻率，分別觀測(cè)和繪制抗混疊低通濾波和fir數(shù)字濾波的幅頻特性曲線，并比較抽樣信號(hào)經(jīng)這兩種濾波器后的恢復(fù)效果，從而了解和探討不同濾波器幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。（3）通過改變不同抽樣時(shí)鐘頻率，從時(shí)域和頻域兩方面分別觀測(cè)抽樣信號(hào)經(jīng)fir濾波和iir濾波后的恢復(fù)失真情況，從而了解和探討不同濾波器相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。2、繪出所做實(shí)驗(yàn)的電路、儀表連接調(diào)測(cè)圖。并列出所測(cè)各點(diǎn)的波形、頻率、電壓等有關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)做簡要分析說明。必要時(shí)借助于計(jì)算公式及推導(dǎo)。3、分析以下問題：濾波器的幅頻特性是如何影響抽樣恢復(fù)信號(hào)的？簡述平頂抽樣和自然抽樣的原理及實(shí)現(xiàn)方法。思考一下，實(shí)驗(yàn)步驟中采用3K+1K正弦合成波作為被抽樣信號(hào)，而不是單一頻率的正弦波，在實(shí)驗(yàn)過程中波形變化的觀測(cè)上有什么區(qū)別？對(duì)抽樣定理理論和實(shí)際的研究有什么意義？實(shí)驗(yàn)八PCM編譯碼及A/μ律轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆彰}沖編碼調(diào)制與解調(diào)的原理。掌握脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍和頻率特性的定義及測(cè)量方法。了解脈沖編碼調(diào)制信號(hào)的頻譜特性。熟悉了解W681512。二、實(shí)驗(yàn)器材主控&信號(hào)源模塊、1號(hào)、3號(hào)模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三、實(shí)驗(yàn)原理1、實(shí)驗(yàn)原理框圖圖2-11號(hào)模塊W681512芯片的PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)圖2-23號(hào)模塊的PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)圖2-3A/μ律編碼轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)2、實(shí)驗(yàn)框圖說明圖2-1中描述的是信號(hào)源經(jīng)過芯片W681512經(jīng)行PCM編碼和譯碼處理。W681512的芯片工作主時(shí)鐘為2048KHz，根據(jù)芯片功能可選擇不同編碼時(shí)鐘進(jìn)行編譯碼。在本實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目一中以編碼時(shí)鐘取64K為基礎(chǔ)進(jìn)行芯片的幅頻特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)。圖2-2中描述的是采用軟件方式實(shí)現(xiàn)PCM編譯碼，并展示中間變換的過程。PCM編碼過程是將音樂信號(hào)或正弦波信號(hào)，經(jīng)過抗混疊濾波（其作用是濾波3.4kHz以外的頻率，防止A/D轉(zhuǎn)換時(shí)出現(xiàn)混疊的現(xiàn)象）。抗混濾波后的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，然后做PCM編碼，之后由于G.711協(xié)議規(guī)定A律的奇數(shù)位取反，μ律的所有位都取反。因此，PCM編碼后的數(shù)據(jù)需要經(jīng)G.711協(xié)議的變換輸出。PCM譯碼過程是PCM編碼逆向的過程，不再贅述。A/μ律編碼轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)中，如實(shí)驗(yàn)框圖2-3所示，當(dāng)菜單選擇為A律轉(zhuǎn)μ律實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用3號(hào)模塊做A律編碼，A律編碼經(jīng)A轉(zhuǎn)μ律轉(zhuǎn)換之后，再送至1號(hào)模塊進(jìn)行μ律譯碼。同理，當(dāng)菜單選擇為μ律轉(zhuǎn)A律實(shí)驗(yàn)時(shí)，則使用3號(hào)模塊做μ律編碼，經(jīng)μ轉(zhuǎn)A律變換后，再送入1號(hào)模塊進(jìn)行A律譯碼。四、實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一測(cè)試W681512的幅頻特性概述：該項(xiàng)目是通過改變輸入信號(hào)頻率，觀測(cè)信號(hào)經(jīng)W681512編譯碼后的輸出幅頻特性，了解芯片W681512的相關(guān)性能。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊1：TH5(音頻接口)提供音頻信號(hào)信號(hào)源：CLK模塊1：TH11(編碼時(shí)鐘)提供編碼時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)源：CLK模塊1：TH18(譯碼時(shí)鐘)提供譯碼時(shí)鐘信號(hào)信號(hào)源：FS模塊1：TH9(編碼幀同步)提供編碼幀同步信號(hào)信號(hào)源：FS模塊1：TH10(譯碼幀同步)提供譯碼幀同步信號(hào)模塊1：TH8(PCM編碼輸出)模塊1：TH7(PCM譯碼輸入)接入譯碼輸入信號(hào)2、開電，設(shè)置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【PCM編碼】→【1號(hào)模塊】→【第一路PCM編譯碼方式】→【A律PCM編譯碼】。調(diào)節(jié)W1主控&信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。3、此時(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為：設(shè)置音頻輸入信號(hào)為峰峰值3V，頻率1KHz正弦波；PCM編碼及譯碼時(shí)鐘CLK為64KHz方波；編碼及譯碼幀同步信號(hào)FS為8KHz。4、實(shí)驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。（1）調(diào)節(jié)模擬信號(hào)源輸出波形為正弦波，輸出頻率為50Hz，用示波器觀測(cè)A-out，設(shè)置A-out峰峰值為3V。（2）將信號(hào)源頻率從50Hz增加到4000Hz，用示波器接模塊1的音頻輸出2，觀測(cè)信號(hào)的幅頻特性。有興趣的同學(xué)可以自行將PCM編譯碼方式設(shè)置為μ律，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。注：頻率改變時(shí)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求自行改變頻率步進(jìn)，例如50Hz~250Hz間以10Hz的頻率為步進(jìn)，超過250Hz后以100Hz的頻率為步進(jìn)。思考：W681512PCM編解碼器輸出的PCM數(shù)據(jù)的速率是多少？在本次實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，為什么要給W681512提供64KHz的時(shí)鐘，改為其他時(shí)鐘頻率的時(shí)候，觀察的時(shí)序有什么變化？認(rèn)真分析W681512主時(shí)鐘與8KHz幀收、發(fā)同步時(shí)鐘的相位關(guān)系。主時(shí)鐘與8KHz幀收同步時(shí)鐘，8KHz收同步時(shí)鐘的周期為125us，第n個(gè)幀同步信號(hào)與主時(shí)鐘相位相同，第n+1個(gè)與主時(shí)鐘相位相反。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二PCM編碼規(guī)則驗(yàn)證概述：該項(xiàng)目是通過改變輸入信號(hào)幅度或編碼時(shí)鐘，對(duì)比觀測(cè)A律PCM編譯碼和μ律PCM編譯碼輸入輸出波形，從而了解PCM編碼規(guī)則。1、關(guān)電，按表格所示進(jìn)行連線。源端口目的端口連線說明信號(hào)源：A-OUT模塊3：TH5(LPF-IN)信號(hào)送入前置濾波器模塊3：TH6(LPF-OUT)模