1、開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹實(shí)驗(yàn)箱名稱：LTE-TX-02E通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)單位：湖北武漢凌特電子技術(shù)有限公司地址：武漢市洪山區(qū)卓刀南路3-21號(hào)聯(lián)系電話：027-實(shí)驗(yàn)箱為模塊化結(jié)構(gòu)，外形圖如圖1所示：圖1 通信原理實(shí)驗(yàn)箱外觀圖實(shí)驗(yàn)一 信號(hào)源生成實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉各種時(shí)鐘信號(hào)的特點(diǎn)及波形；2、熟悉各種數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)及波形。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、熟悉CPLD可編程信號(hào)發(fā)生器各測(cè)量點(diǎn)波形；2、測(cè)量并分析各測(cè)量點(diǎn)波形及數(shù)據(jù)；3、學(xué)習(xí) CPLD可編程器件的編程操作。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、信號(hào)源模塊 一塊2、連接線 若干3、20M 雙蹤示波器 一臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)原理 CPLD可編程模塊用來(lái)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需要的各

2、種時(shí)鐘信號(hào)和各種數(shù)字信號(hào)。它由CPLD可編程器件ALTERA公司的EPM240T100C5、下載接口電路和一塊晶振組成。晶振JZ1用來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)的32.768MHz主時(shí)鐘。本實(shí)驗(yàn)要求參加實(shí)驗(yàn)者了解這些信號(hào)的產(chǎn)生方法、工作原理以及測(cè)量方法，才可通過(guò)CPLD可編程器件的二次開(kāi)發(fā)生成這些信號(hào)，理論聯(lián)系實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)際操作能力。1、CPLD數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，包括以下五個(gè)部分 時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路； 偽隨機(jī)碼產(chǎn)生電路； 幀同步信號(hào)產(chǎn)生電路； NRZ碼復(fù)用電路及碼選信號(hào)產(chǎn)生電路； 終端接收解復(fù)用電路。2、24位NRZ碼產(chǎn)生電路本單元產(chǎn)生NRZ信號(hào)，信號(hào)速率可根據(jù)輸入時(shí)鐘不同自行選擇，幀結(jié)構(gòu)如下圖所示。幀長(zhǎng)為24位

3、，其中首位無(wú)定義，第2位到第8位是幀同步碼（7位巴克碼），另外16路為2路數(shù)據(jù)信號(hào)，每路8位。此NRZ信號(hào)為集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)。LED亮狀態(tài)表示1碼，熄狀態(tài)表示0碼。圖1.1 播碼開(kāi)關(guān)設(shè)置五、實(shí)驗(yàn)框圖CPLD數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)偽隨機(jī)碼幀同步信號(hào)NRZ碼產(chǎn)生復(fù)用與解復(fù)用電路圖1.2 實(shí)驗(yàn)框圖六、實(shí)驗(yàn)步驟1、將信號(hào)源模塊固定在主機(jī)箱上，將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好，打開(kāi)電源；2、觀測(cè)時(shí)鐘信號(hào)輸出波形 信號(hào)源輸出兩組時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn)為“CLK1”和“CLK2”，撥碼開(kāi)關(guān)S4的作用是改變第一組時(shí)鐘“CLK1”的輸出頻率，撥碼開(kāi)關(guān)S5的作用是改變第二組時(shí)鐘“CLK2”的輸出頻率。

4、撥碼開(kāi)關(guān)撥上為1，撥下為0。（1）根據(jù)碼型與頻率對(duì)照表改變S4，用示波器觀測(cè)第一組時(shí)鐘信號(hào)“CLK1”的輸出波形；（2）根據(jù)碼型與頻率對(duì)照表改變S5，用示波器觀測(cè)第二組時(shí)鐘信號(hào)“CLK2”的輸出波形；3、用示波器觀測(cè)幀同步信號(hào)輸出波形 信號(hào)源提供脈沖編碼調(diào)制的幀同步信號(hào)，在點(diǎn)“FS”輸出，一般時(shí)鐘設(shè)置為2.048M、256K，在后面實(shí)驗(yàn)中有用到。將撥碼開(kāi)關(guān)S4分別設(shè)置為“0100”、“0111” ，用示波器觀測(cè)“FS”的輸出波形。4、用示波器觀測(cè)偽隨機(jī)信號(hào)輸出波形 偽隨機(jī)信號(hào)碼型為1010，碼速率和第一組時(shí)鐘速率相同，由S4控制。根據(jù)碼型與頻率對(duì)照表改變S4，用示波器觀測(cè)“PN”的輸出波形。5

5、、觀測(cè)NRZ碼輸出波形 信號(hào)源提供24位NRZ碼，碼型由撥碼開(kāi)關(guān)S1，S2，S3控制，碼速率和第二組時(shí)鐘速率相同，由S5控制。（1）將撥碼開(kāi)關(guān)S1，S2，S3設(shè)置為 ，S5設(shè)為1010，用示波器觀測(cè)“NRZ”輸出波形；（2）保持碼型不變，改變碼速率（改變S5），用示波器觀測(cè)“NRZ”輸出波形；（3）保持碼速率不變，改變碼型（改變S1、S2、S3），用示波器觀測(cè)“NRZ”輸出波形。6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源，整理數(shù)據(jù)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。圖 1.3 參考波形實(shí)驗(yàn)二 PSK/DPSK調(diào)制與解調(diào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握絕對(duì)碼、相對(duì)碼的概念以及它們之間的變換關(guān)系和變換方法；2、掌握用鍵控法產(chǎn)生PSK/DPSK信號(hào)的方法

6、；3、掌握PSK/DPSK相干解調(diào)的原理；4、掌握相對(duì)碼波形與PSK信號(hào)波形之間的關(guān)系以及絕對(duì)碼波形與DPSK信號(hào)波形之間的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察絕對(duì)碼和相對(duì)碼的波形；2、觀察PSK/DPSK調(diào)制調(diào)信號(hào)波形；3、觀察PSK/DPSK解調(diào)調(diào)信號(hào)波形。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、信號(hào)源模塊2、模塊33、模塊44、模塊7 可選5、20M 雙蹤示波器 一臺(tái)6、連接線 若干四、實(shí)驗(yàn)原理1、2PSK/2DPSK調(diào)制原理 PSK調(diào)制在數(shù)字通信系統(tǒng)中是一種極重要的調(diào)制方式，它的抗干擾噪聲性能及通頻帶的利用率均優(yōu)先于ASK移幅鍵控和FSK移頻鍵控。因此，PSK技術(shù)在中、高速數(shù)據(jù)傳輸中得到了十分廣泛的應(yīng)用。PSK信號(hào)是用

7、載波相位的變化表征被傳輸信息狀態(tài)的，通常規(guī)定0相位載波和相位載波分別代表傳1和傳0，其時(shí)域波形示意圖如下圖：圖2.1 PSK時(shí)域波形設(shè)二進(jìn)制單極性碼為an，其對(duì)應(yīng)的雙極性二進(jìn)制碼為bn，則2PSK信號(hào)的一般時(shí)域數(shù)學(xué)表達(dá)式為： (2.1)則上式可變?yōu)椋?(2.2)2PSK信號(hào)是一種雙邊帶信號(hào)，我們知道，2PSK信號(hào)是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而得出的，在這種絕對(duì)移相的方式中，由于發(fā)送端是以某一個(gè)相位作為基準(zhǔn)的，因而在接收系統(tǒng)也必須有這樣一個(gè)固定基準(zhǔn)相位作參考。如果這個(gè)參考相位發(fā)生變化，則恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)與發(fā)送的數(shù)字信息完全相反，從而造成錯(cuò)誤的恢復(fù)。這種現(xiàn)象常稱為2PSK的“倒”現(xiàn)

8、象，因此，實(shí)際中一般不采用2PSK方式，而采用差分移相（2DPSK）方式。2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對(duì)載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。下圖為對(duì)同一組二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制后的2PSK與2DPSK波形。圖2.2 二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制后的2PSK與2DPSK波形從圖中可以看出，2DPSK信號(hào)波形與2PSK的不同。2DPSK波形的同一相位并不對(duì)應(yīng)相同的數(shù)字信息符號(hào)，而前后碼元相對(duì)相位的差才唯一決定信息符號(hào)。這說(shuō)明，解調(diào)2DPSK信號(hào)時(shí)并不依賴于某一固定的載波相位參考值。只要前后碼元的相對(duì)相位關(guān)系不破壞，則鑒別這個(gè)關(guān)系就可以正確恢復(fù)數(shù)字信息，這就避免了2PSK方式中的“倒”現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)我們也可以看

9、到，單純從波形上看，2PSK與2DPSK信號(hào)是無(wú)法分辨的。這說(shuō)明，一方面，只有已知移相鍵控方式是絕對(duì)的還是相對(duì)的，才能正確判定原信息；另一方面，相對(duì)移相信號(hào)可以看成是把數(shù)字信息序列（絕對(duì)碼）變換成相對(duì)碼，然后再根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)移相而形成。 2、2DPSK解調(diào)原理2DPSK解調(diào)最常用的方法是極性比較法和相位比較法，這里采用的是極性比較法對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，原理框圖如下圖所示。（a）為極性比較法，（b）相位比較法。圖2.3 2DPSK信號(hào)解調(diào)原理框圖五、實(shí)驗(yàn)框圖圖2.4調(diào)制電路框圖圖2.5解調(diào)電路框圖六、實(shí)驗(yàn)步驟（一）PSK/DPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)1、將信號(hào)源模塊和模塊3、4、7固定在主機(jī)箱上，

10、將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好。2、按照下表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)連線：表2.1 連線源端口目的端口連線說(shuō)明信號(hào)源：PN（32K）模塊3：PSK-NRZS4撥為“1010”，PN是32K偽隨機(jī)碼信號(hào)源：128K同步正弦波模塊3：PSK載波提供PSK調(diào)制載波，幅度為4V* 檢查連線是否正確，檢查無(wú)誤后打開(kāi)電源3、將開(kāi)關(guān)K3撥到“PSK”端，以信號(hào)輸入點(diǎn)“PSK-NRZ”的信號(hào)為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器同時(shí)觀察點(diǎn)“PSK-NRZ”與“PSK-OUT”輸出的波形。4、不改變PSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)連線。將開(kāi)關(guān)K3撥到“DPSK”端，增加連線：表2.2連線源端口目的端口連線說(shuō)明信號(hào)源：CLK1（32K）模塊3：PSK-B

11、SDPSK位同步時(shí)鐘輸入5、以信號(hào)輸入點(diǎn)“PSK-NRZ”的信號(hào)為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器同時(shí)觀察點(diǎn)“PSK-NRZ”與“PSK-OUT”輸出的波形。6、通過(guò)信號(hào)源模塊上的撥碼開(kāi)關(guān)S4控制產(chǎn)生PN碼，改變送入的基帶信號(hào)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。7、實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源。（二）PSK/DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)1、恢復(fù)PSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)的連線，K3撥到“PSK”端，然后增加以下連線：表2.3 連線源端口目的端口連線說(shuō)明模塊3：PSK-OUT模塊4：PSKINPSK解調(diào)輸入模塊3：PSK-OUT模塊7：PSKIN載波同步提取輸入模塊7：載波輸出模塊4：載波輸入提供同步解調(diào)載波模塊3：PSK-OUT模塊7：DIN鎖相環(huán)法位同步提

12、取信號(hào)輸入模塊7：BS模塊4：PSK-BS提取的位同步信號(hào)* 檢查連線是否正確，檢查無(wú)誤后再次打開(kāi)電源2、將模塊7上的撥碼開(kāi)關(guān)S2撥為“0110”，觀察模塊4上信號(hào)輸出點(diǎn)“PSK-DOUT”處的波形。并調(diào)節(jié)模塊4上的電位器W4（逆時(shí)針擰到最大），直到在該點(diǎn)觀察到穩(wěn)定的PN碼。3、用示波器雙蹤分別觀察模塊3上的“PSK-NRZ”和模塊四上的“OUT3”處的波形。4、通過(guò)信號(hào)源模塊上的撥碼開(kāi)關(guān)S4控制產(chǎn)生PN碼，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。5、DPSK解調(diào)與PSK解調(diào)相同，它多了一個(gè)逆差分變換的過(guò)程，注意通過(guò)開(kāi)關(guān)K1選擇DPSK方式解調(diào)。6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源，拆除連線，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)三 F

13、SK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用鍵控法產(chǎn)生FSK信號(hào)的方法；2、掌握2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)的原理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察FSK調(diào)制信號(hào)波形；2、觀察FSK解調(diào)信號(hào)波形；3、觀察FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器各點(diǎn)波形。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、信號(hào)源模塊2、模塊33、模塊44、模塊7 可選5、20M 雙蹤示波器 一臺(tái)6、連接線 若干四、實(shí)驗(yàn)原理1、2FSK調(diào)制原理2FSK信號(hào)是用載波頻率的變化來(lái)表征被傳信息的狀態(tài)的，被調(diào)載波的頻率隨二進(jìn)制序列0、1狀態(tài)而變化，即載頻為f0時(shí)代表傳0，載頻為f1時(shí)代表傳1。顯然，2FSK信號(hào)完全可以看成兩個(gè)分別以f0和f1為載頻、以 an 和 an 為被傳二進(jìn)制序列的兩種2ASK

14、信號(hào)的合成。2FSK信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方式：（1）頻率選擇法；（2）載波調(diào)頻法。在這里，我們采用的是頻率選擇法。2、2FSK解調(diào)原理FSK有多種方法解調(diào)，如包絡(luò)檢波法、相干解調(diào)法、鑒頻法、過(guò)零檢測(cè)法及差分檢波法等。這里采用的是過(guò)零檢測(cè)法對(duì)FSK調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。大家知道，2FSK信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)數(shù)隨不同載頻而異，故檢出過(guò)零點(diǎn)數(shù)就可以得到關(guān)于頻率的差異，這就是過(guò)零檢測(cè)法的基本思想。 五、實(shí)驗(yàn)框圖圖3.1 FSK調(diào)試原理框圖圖3.2 FSK解調(diào)原理框圖六、實(shí)驗(yàn)步驟（一）FSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)1、將信號(hào)源模塊和模塊3、4、7固定在主機(jī)箱上，將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好。2、按照下表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)連線表3.1

15、 連線源端口目的端口連線說(shuō)明信號(hào)源：PN（8K）模塊3：FSK-NRZS4撥為“1100”，PN是 8K偽隨機(jī)碼信號(hào)源：128K同步正弦波模塊3：載波A提供FSK調(diào)制A路載波，幅度為4V信號(hào)源：64K同步正弦波模塊3：載波B提供FSK調(diào)制B路載波，幅度為4V* 檢查連線是否正確，檢查無(wú)誤后打開(kāi)電源3、將模塊3上撥碼開(kāi)關(guān)S1都撥上。以信號(hào)輸入點(diǎn)“FSK-NRZ”的信號(hào)為內(nèi)觸發(fā)源，用雙蹤示波器同時(shí)觀察點(diǎn)“ FSK-NRZ”和點(diǎn)“FSK-OUT”輸出的波形。4、單獨(dú)將S1撥為“01”或“10”，在“FSK-OUT”處觀測(cè)單獨(dú)載波調(diào)制波形。5、通過(guò)信號(hào)源模塊上的撥碼開(kāi)關(guān)S4控制產(chǎn)生PN碼，改變送入的基

16、帶信號(hào)，同時(shí)改變載波頻率，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。6、實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源。（二）FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)1、接著上面FSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)繼續(xù)連線：表3.2連線源端口目的端口連線說(shuō)明模塊3：FSK-OUT模塊4：FSKINFSK解調(diào)輸入模塊3：FSK-DOUT模塊7：DIN鎖相環(huán)法位同步提取信號(hào)輸入模塊7：BS模塊4：FSK-BS提取的位同步信號(hào)* 檢查連線是否正確，檢查無(wú)誤后再次打開(kāi)電源2、將模塊7上的撥碼開(kāi)關(guān)S2撥為“1000”，觀察模塊4上信號(hào)輸出點(diǎn)“FSK-DOUT”處的波形，并調(diào)節(jié)模塊4上的電位器W5（順時(shí)針擰到最大），直到在該點(diǎn)觀察到穩(wěn)定的PN碼。3、用示波器雙蹤分別觀察模塊3上的“FSK-NRZ”和模塊四上的

17、“OUT2”處的波形，將“OUT2”處FSK解調(diào)信號(hào)與信號(hào)源產(chǎn)生的PN碼進(jìn)行比較。4、通過(guò)信號(hào)源模塊上的撥碼開(kāi)關(guān)S4控制產(chǎn)生PN碼，改變送入的基帶信號(hào)，同時(shí)改變載波頻率，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。5、實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源，拆除連線，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。附：實(shí)驗(yàn)參考波形 圖3.3 FSK調(diào)制結(jié)果圖 圖3.4 FSK解調(diào)結(jié)果圖實(shí)驗(yàn)四 眼圖觀測(cè)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解眼圖與信噪比、碼間干擾之間的關(guān)系及其實(shí)際意義；2、掌握眼圖觀測(cè)的方法并記錄研究。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀測(cè)眼圖并記錄分析。三、實(shí)驗(yàn)器材1、信號(hào)源模塊2、模塊3、模塊4、20M雙蹤示波器 一臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)原理 一個(gè)實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)，盡管經(jīng)過(guò)了十分精心

18、的設(shè)計(jì)，但要使其傳輸特性完全符合理想情況是困難的，甚至是不可能的。因此，碼間干擾也就不可能完全避免。碼間干擾問(wèn)題與發(fā)送濾波器特性、信道特性、接收濾波器特性等因素有關(guān)，因而計(jì)算由于這些因素所引起的誤碼率就非常困難，尤其在信道特性不能完全確知的情況下，甚至得不到一種合適的定量分析方法。在碼間干擾和噪聲同時(shí)存在的情況下，系統(tǒng)性能的定量分析，就是想得到一個(gè)近似的結(jié)果都是非常繁雜的。 下面我們介紹能夠利用實(shí)驗(yàn)手段方便的估計(jì)系統(tǒng)性能的一種方法。這種方法的具體做法是：用一個(gè)示波器跨接在接收濾波器的輸出端，然后調(diào)整示波器水平掃描周期，使其與接收碼元的周期同步。這時(shí)就可以從示波器顯示的圖形上，觀察出碼間干擾和噪

19、聲的影響，從而估計(jì)出系統(tǒng)性能的優(yōu)劣程度。所謂眼圖是指示波器顯示的這種波形，因?yàn)樵趥鬏敹M(jìn)制信號(hào)波形時(shí)，它很像人的眼睛。圖4.1 眼圖該圖表述下列意思：（1）最佳抽樣時(shí)刻應(yīng)是“眼睛”張開(kāi)最大的時(shí)刻；（2）對(duì)定時(shí)誤差的靈敏度可由眼圖的斜邊之斜率決定，斜率越陡，對(duì)定時(shí)誤差就越靈敏；（3）圖的陰影區(qū)的垂直高度表示信號(hào)幅度畸變范圍；（4）圖中央的橫軸位置對(duì)應(yīng)判決門(mén)限電平；（5）在抽樣時(shí)刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限（或稱噪聲邊際），即若噪聲瞬時(shí)值超過(guò)這個(gè)容限，則就可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。眼圖觀測(cè)的波形如下圖所示：圖4.2 觀測(cè)到的眼圖 眼圖是在同步狀態(tài)下，各個(gè)周期的隨機(jī)信碼波形重疊在一起所構(gòu)成的動(dòng)

20、態(tài)波形圖，其形狀類似一個(gè)眼睛故名眼圖，它是用于觀察是否存在碼間干擾的最簡(jiǎn)單直觀的方法。 實(shí)際上眼圖就是隨機(jī)信號(hào)在反復(fù)掃描的過(guò)程中疊加在一起的綜合反應(yīng)。眼圖的垂直張開(kāi)度表示系統(tǒng)的抗噪聲能力，水平張開(kāi)度反映過(guò)門(mén)限失真量的大小。眼圖的張開(kāi)度受噪聲和碼間干擾的影響，當(dāng)輸出端信噪比很大時(shí)眼圖的張開(kāi)度主要受碼間干擾的影響，因此觀察眼圖的張開(kāi)度就可以估算出碼間干擾的大小。五、實(shí)驗(yàn)步驟（一）ASK調(diào)制解調(diào)觀察眼圖1、將信號(hào)源模塊和模塊3、4固定在主機(jī)箱上，將塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好。2、關(guān)閉電源。按照下表完成實(shí)驗(yàn)連線： 表4.1 連線源端口目標(biāo)端口連線說(shuō)明信號(hào)源：PN（8K）模塊3：ASK-NRZS4撥

21、為“1100”，PN是8K偽隨機(jī)碼信號(hào)源：64K同步正弦波模塊3：ASK載波ASK調(diào)制載波輸入模塊3：ASK-OUT模塊4：ASKINASK解調(diào)輸入信號(hào)* 檢查連線是否正確，檢查無(wú)誤后打開(kāi)電源3、打開(kāi)電源，并打開(kāi)模塊3、4的電源開(kāi)關(guān)，以信號(hào)輸入點(diǎn)“ASK-NRZ”的信號(hào)為內(nèi)觸發(fā)源，觀察信號(hào)輸出點(diǎn)“ASK-DOUT”處的波形，并調(diào)節(jié)的電位器W1，確定在該點(diǎn)觀察到穩(wěn)定的PN序列；4、以信號(hào)源模塊時(shí)鐘“CLK1”的信號(hào)觸發(fā)，用示波器觀察信號(hào)輸出點(diǎn)“TH2”處的波形，即為眼圖的觀測(cè)點(diǎn)。調(diào)節(jié)電位器W3，改變?yōu)V波器截至頻率，觀察眼圖波形的變化；5、實(shí)驗(yàn)結(jié)束拆除連線，關(guān)閉模塊電源開(kāi)關(guān)和實(shí)驗(yàn)箱電源。（二）FS

22、K、PSK/DPSK調(diào)制解調(diào)觀察眼圖1、FSK、PSK/DPSK調(diào)制解調(diào)的連線參考“實(shí)驗(yàn)十 移頻鍵控（FSK）調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)”以及“實(shí)驗(yàn)十一 移相鍵控（PSK/DPSK）調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)”，F(xiàn)SK眼圖的觀測(cè)點(diǎn)為“TH11”，PSK/DPSK眼圖的觀測(cè)點(diǎn)為“TH20”，調(diào)節(jié)電位器W5、W4改變?yōu)V波器的截止頻率,可觀測(cè)眼圖張開(kāi)度變化。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)束完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)五 脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)的原理；2、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；3、了解脈沖編碼調(diào)制信號(hào)的頻譜特性；4、了解大規(guī)模集成電路TP3067的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察脈

23、沖編碼調(diào)制與解調(diào)的結(jié)果，分析調(diào)制信號(hào)與基帶信號(hào)之間的關(guān)系；2、改變基帶信號(hào)幅度，觀察脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的信噪比的變化情況；3、改變基帶信號(hào)的頻率，觀察脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)信號(hào)幅度的變化情況；4、改變位同步時(shí)鐘，觀測(cè)脈沖編碼調(diào)制波形。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、信號(hào)源模塊 一塊2、模塊2 一塊3、20M 雙蹤示波器 一臺(tái)4、立體聲耳機(jī) 一副5、連接線 若干四、實(shí)驗(yàn)原理（一）基本原理 模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣后，其抽樣值還是隨信號(hào)幅度連續(xù)變化的，當(dāng)這些連續(xù)變化的抽樣值通過(guò)有噪聲的信道傳輸時(shí)，接收端就不能對(duì)所發(fā)送的抽樣準(zhǔn)確地估值。如果發(fā)送端用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電平來(lái)表示抽樣值，且電平間隔比干擾噪聲大，則接收端將有可能對(duì)

24、所發(fā)送的抽樣準(zhǔn)確地估值，從而有可能消除隨機(jī)噪聲的影響。 脈沖編碼調(diào)制（PCM）簡(jiǎn)稱為脈碼調(diào)制，它是一種將模擬語(yǔ)音信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的編碼方式。PCM主要包括抽樣、量化與編碼三個(gè)過(guò)程。抽樣是把時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號(hào)；量化是把時(shí)間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散、幅度離散的數(shù)字信號(hào)；編碼是將量化后的信號(hào)編碼形成一個(gè)二進(jìn)制碼組輸出。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的PCM碼組（電話語(yǔ)音）是用八位碼組代表一個(gè)抽樣值。編碼后的PCM碼組，經(jīng)數(shù)字信道傳輸，在接收端，用二進(jìn)制碼組重建模擬信號(hào)，在解調(diào)過(guò)程中，一般采用抽樣保持電路。預(yù)濾波是為了把原始語(yǔ)音信號(hào)的頻帶限制在300Hz3400Hz左右，

25、所以預(yù)濾波會(huì)引入一定的頻帶失真。在整個(gè)PCM系統(tǒng)中，重建信號(hào)的失真主要來(lái)源于量化以及信道傳輸誤碼。通常，用信噪比S/N來(lái)表示。國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（ITU-T）詳細(xì)規(guī)定了它的指標(biāo)，還規(guī)定比特率為64kb/s，使用A律或律編碼律。1、量化 (5.1)從數(shù)學(xué)上來(lái)看，量化就是把一個(gè)連續(xù)幅度值的無(wú)限數(shù)集合映射成一個(gè)離散幅度值的有限數(shù)集合。如圖4-2所示，量化器Q輸出L個(gè)量化值，k=1，2，3，L。 yk 常稱為重建電平或量化電平。當(dāng)量化器輸入信號(hào)幅度x落在 xk與 xk+1之間時(shí)，量化器輸出電平為yk 。這個(gè)量化過(guò)程可以表達(dá)為：，這里xk 稱為分層電平或判決閾值。通常稱為量化間隔。均勻量化的主要缺點(diǎn)

26、是，無(wú)論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。因此，當(dāng)信號(hào)較小時(shí)，則信號(hào)量化噪聲功率比也就很小，這樣，對(duì)于弱信號(hào)時(shí)的量化信噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號(hào)取值范圍定義為動(dòng)態(tài)范圍，可見(jiàn)，均勻量化時(shí)的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍將受到較大的限制。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，實(shí)際中，往往采用非均勻量化。非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來(lái)確定量化間隔的。對(duì)于信號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔也??；反之，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)輸入量化器的信號(hào)具有非均勻分布的概率密度（實(shí)際中常常是這樣）時(shí)，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時(shí)，量

27、化噪聲功率的均方根值基本上與信號(hào)抽樣值成比例。因此量化噪聲對(duì)大、小信號(hào)的影響大致相同，即改善了小信號(hào)時(shí)的量化信噪比。實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過(guò)壓縮再進(jìn)行均勻量化。通常使用的壓縮器中，大多采用對(duì)數(shù)式壓縮。廣泛采用的兩種對(duì)數(shù)壓縮律是壓縮律和A壓縮律。美國(guó)采用壓縮律，我國(guó)和歐洲各國(guó)均采用A壓縮律，因此，本實(shí)驗(yàn)?zāi)K采用的PCM編碼方式也是A壓縮律。2、編碼所謂編碼就是把量化后的信號(hào)變換成代碼，其相反的過(guò)程稱為譯碼。當(dāng)然，這里的編碼和譯碼與差錯(cuò)控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來(lái)分，大致可分為兩大類：低速編碼和高速編碼。通信中一般

28、都采用第二類。編碼器的種類大體上可以歸結(jié)為三類：逐次比較型、折疊級(jí)聯(lián)型、混合型。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的編碼芯片TP3067采用的是逐次比較型。在逐次比較型編碼方式中，無(wú)論采用幾位碼，一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序排列。下面結(jié)合13折線的量化來(lái)加以說(shuō)明。 在13折線法中，無(wú)論輸入信號(hào)是正是負(fù)，均按8段折線（8個(gè)段落）進(jìn)行編碼。若用8位折疊二進(jìn)制碼來(lái)表示輸入信號(hào)的抽樣量化值，其中用第一位表示量化值的極性，其余七位（第二位至第八位）則表示抽樣量化值的絕對(duì)大小。具體的做法是：用第二至第四位表示段落碼，它的8種可能狀態(tài)來(lái)分別代表8個(gè)段落的起點(diǎn)電平。其它四位表示段內(nèi)碼，它的16種可能狀態(tài)來(lái)分別代表每一段落的

29、16個(gè)均勻劃分的量化級(jí)。這樣處理的結(jié)果，8個(gè)段落被劃分成27128個(gè)量化級(jí)。可見(jiàn)，上述編碼方法是把壓縮、量化和編碼合為一體的方法。（二）實(shí)驗(yàn)電路說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)采用大規(guī)模集成電路TP3067對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行PCM編、解碼。TP3067在一個(gè)芯片內(nèi)部集成了編碼電路和譯碼電路，是一個(gè)單路編譯碼器。其編碼速率為2.048MHz，每一幀數(shù)據(jù)為8位，幀同步信號(hào)為8KHz。模擬信號(hào)在編碼電路中，經(jīng)過(guò)抽樣、量化、編碼，最后得到PCM編碼信號(hào)。在單路編譯碼器中，經(jīng)變換后的PCM碼是在一個(gè)時(shí)隙中被發(fā)送出去的，在其他的時(shí)隙中編譯碼器是沒(méi)有輸出的，即對(duì)一個(gè)單路編譯碼器來(lái)說(shuō)，它在一個(gè)PCM幀（32個(gè)時(shí)隙）里，只在一個(gè)特定的時(shí)

30、隙中發(fā)送編碼信號(hào)。同樣，譯碼電路也只是在一個(gè)特定的時(shí)隙（此時(shí)隙應(yīng)與發(fā)送時(shí)隙相同，否則接收不到PCM編碼信號(hào)）里才從外部接收PCM編碼信號(hào)，然后進(jìn)行譯碼，經(jīng)過(guò)帶通濾波器、放大器后輸出。五、實(shí)驗(yàn)框圖圖5.1 實(shí)驗(yàn)框圖六、實(shí)驗(yàn)步驟1、將信號(hào)源模塊和模塊2固定在主機(jī)箱上，將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好。2、插上電源線，打開(kāi)主機(jī)箱右側(cè)的交流開(kāi)關(guān)，將信號(hào)源模塊和模塊2的電源開(kāi)關(guān)撥下，觀察指示燈是否點(diǎn)亮，紅燈為+5V電源指示燈，綠燈為-12V電源指示燈，黃色為+12V電源指示燈。（注意，此處只是驗(yàn)證通電是否成功，在實(shí)驗(yàn)中均是先連線，再打開(kāi)電源做實(shí)驗(yàn)，不要帶電連線）。3、觀測(cè)PCM編、譯碼波形。（1）用

31、示波器測(cè)量信號(hào)源板上“2K同步正弦波”點(diǎn)，調(diào)節(jié)信號(hào)源板上手調(diào)電位器W1使輸出信號(hào)峰-峰值在3V左右（2）將信號(hào)源板上S4設(shè)為0111（時(shí)鐘速率為256K），S5設(shè)為0100(時(shí)鐘速率為2.048M)。（3）關(guān)閉系統(tǒng)電源，進(jìn)行如下連線： 表5.1 連線源端口目的端口連線說(shuō)明信號(hào)源：2K同步正弦波模塊2：SIN IN-A提供音頻信號(hào)信號(hào)源：CLK2模塊2：MCLK提供TP3067工作的主時(shí)鐘（2.048M）信號(hào)源：CLK1模塊2：BSX提供位同步信號(hào)(256K)信號(hào)源：FS模塊2：FSXA提供幀同步信號(hào)模塊2：FSXA模塊2：FSRA自環(huán)實(shí)驗(yàn)，直接將接收和發(fā)送幀同步相連模塊2：BSX模塊2：BSR

32、自環(huán)實(shí)驗(yàn)，直接將接收和發(fā)送幀同步相連模塊2：PCMOUT-A模塊2：PCMIN-A將編碼結(jié)果送入PCM譯碼電路進(jìn)行譯碼（4）用示波器觀測(cè)各測(cè)試點(diǎn)以及PCM編碼輸出點(diǎn)“PCMOUT-A”和解調(diào)信號(hào)輸出點(diǎn)“SIN OUT-A”輸出的波形。（5）改變位時(shí)鐘為2.048M（將S4設(shè)為0100），觀測(cè)PCM調(diào)制和解調(diào)波形。 4、把2K同步正弦波改成非同步正弦波輸入，調(diào)節(jié)W4改變輸入正弦信號(hào)的頻率，使其頻率分別大于3400Hz或小于300Hz，觀察點(diǎn)“PCMOUT-A”、“SIN OUT-A”的輸出波形，記錄下來(lái)（應(yīng)可觀察到，當(dāng)輸入正弦波的頻率大于3400Hz或小于300Hz時(shí)，PCM解碼信號(hào)的幅度急劇減

33、?。?。5 實(shí)驗(yàn)結(jié)束。圖5.2部分參考實(shí)驗(yàn)波形實(shí)驗(yàn)六 ASK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用鍵控法產(chǎn)生ASK信號(hào)的方法；2、掌握ASK非相干解調(diào)的原理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察ASK調(diào)制信號(hào)波形；2、觀察ASK解調(diào)信號(hào)波形。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、信號(hào)源模塊2、模塊3、4、73、連接線 若干4、20M 雙蹤示波器 一臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)原理調(diào)制信號(hào)為二進(jìn)制序列時(shí)的數(shù)字頻帶調(diào)制稱為二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。由于被調(diào)載波有幅度、頻率、相位三個(gè)獨(dú)立的可控參量，當(dāng)用二進(jìn)制信號(hào)分別調(diào)制這三種參量時(shí)，就形成了二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK)、二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）、二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)三種最基本的數(shù)字頻帶調(diào)制信號(hào)，而每種調(diào)制信號(hào)的受控參量只有兩種離