通信系統(tǒng)原理A實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 1同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 指指 導(dǎo)導(dǎo) 書書課課 程程 名名 稱：稱：_通信系統(tǒng)原理通信系統(tǒng)原理 A_ 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 學(xué)學(xué) 時(shí)：時(shí)： 10 學(xué)學(xué) 時(shí)時(shí)適適 用用 專專 業(yè)：業(yè)：通信工程、電子信息工程通信工程、電子信息工程 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱1、信號源與頻譜分析實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置認(rèn)識實(shí)驗(yàn)信號源與頻譜分析實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置認(rèn)識實(shí)驗(yàn) 2 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)2、脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)（脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)（PCM）實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn) 2 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)3、數(shù)字基帶傳輸實(shí)驗(yàn)數(shù)字基帶傳輸實(shí)驗(yàn) 2 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 4、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)數(shù)字調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn) 2 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 5

2、、時(shí)分復(fù)用與話路通信綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)分復(fù)用與話路通信綜合實(shí)驗(yàn) 2 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 信息與通信實(shí)驗(yàn)室信息與通信實(shí)驗(yàn)室2011-9-8目目 錄錄概述2一：概述一：概述.4電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹.4一、電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總方框.4二、系統(tǒng)單元電路組成的認(rèn)識:.4三、通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總體認(rèn)識:.5四、電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)元器件總體布局分布.6實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 信號源與頻譜分析實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置認(rèn)識實(shí)驗(yàn)信號源與頻譜分析實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置認(rèn)識實(shí)驗(yàn).7一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表.7四、實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)電路工作原理.7五、實(shí)驗(yàn)裝置熟悉的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.10六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：.10七、信號源實(shí)驗(yàn)電路工作原理.10八、信號源認(rèn)

3、識實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.131、CPLD 可編程數(shù)字信號發(fā)生器.132、簡易正弦信號發(fā)生器.13九、信號源認(rèn)識實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng).13十、觀察信號的波形和分析正弦和方波的數(shù)字頻譜，并記錄.13十一、討論思考題.13十二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.13實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)（脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)（PCM）實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn).14一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?14二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求.14三、實(shí)驗(yàn)所用儀表.14四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理.14五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.181、PCM編碼電路.182、PCM解碼電路.18八、討論思考題.19九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.19實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三 數(shù)字基帶傳輸實(shí)驗(yàn)數(shù)字基帶傳輸實(shí)驗(yàn).20一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?20二、預(yù)習(xí)要求.20三、實(shí)驗(yàn)儀器.20

4、四、實(shí)驗(yàn)電路及基本原理.20五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.241、HDB3、AMI編碼規(guī)則實(shí)驗(yàn).242、HDB3、AMI譯碼實(shí)驗(yàn).25六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及主要波形說明：.25七、觀察信號的波形：.25八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.25實(shí)驗(yàn)四（實(shí)驗(yàn)四（1） FSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn).27一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.27 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 3二、預(yù)習(xí)要求:.27三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表:.27四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理.27五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.301、FSK調(diào)制實(shí)驗(yàn).302、FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn).30六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及主要波形說明：.31七、觀察信號的波形：.31八、討論思考題.31九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.31實(shí)驗(yàn)四（實(shí)驗(yàn)四（2） 二相二相 P

5、SK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)）調(diào)制實(shí)驗(yàn) .32一:實(shí)驗(yàn)?zāi)康?32二:預(yù)習(xí)要求.32三:實(shí)驗(yàn)儀器儀表.32四:實(shí)驗(yàn)電路工作原理.32五:實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.361、偽隨機(jī)碼的設(shè)置.362、二相調(diào)制器.373、二相 調(diào)制器.37六:實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及主要波形說明.37七、觀察信號的波形.38八、 實(shí)驗(yàn)討論思考題.38九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.38實(shí)驗(yàn)四（實(shí)驗(yàn)四（3） 二相二相(PSK,DPSK)解調(diào)及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)解調(diào)及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn).39一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?39二、預(yù)習(xí)要求.39三、實(shí)驗(yàn)儀器材.39四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理.39五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.42六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及主要波形說明.42七 觀察信號的波形：參考波形的跳線為：S8001-2、S804

6、1-2、S8051-2、S8501-2、S8501-2、S8521-242八、討論思考題.42九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.42實(shí)驗(yàn)五實(shí)驗(yàn)五 時(shí)分復(fù)用與話路通信綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)分復(fù)用與話路通信綜合實(shí)驗(yàn).43一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?43二 預(yù)習(xí)要求.43三 實(shí)驗(yàn)儀器儀表.43四 實(shí)驗(yàn)電路工作原理.43五 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.45六 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及主要波形說明.45七 觀察信號的波形.46八 討論思考題.46九 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求.46概述4一：概述一：概述電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹本通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將單片計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和通信原理等基礎(chǔ)知識靈活地運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中。本系統(tǒng)可以獨(dú)立、組合、綜合完成 26 項(xiàng)實(shí)

7、驗(yàn)或示教。實(shí)驗(yàn)電路原理清楚、設(shè)計(jì)新穎，重點(diǎn)突出，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富、波形測量點(diǎn)的選擇準(zhǔn)確具有代表性。同時(shí)理論分析與實(shí)際動(dòng)手相結(jié)合，以理論指導(dǎo)實(shí)踐，以實(shí)踐驗(yàn)證基本原理為目標(biāo)，提高學(xué)生的分析問題、解決問題等能力以及通過有目的選擇完成實(shí)驗(yàn)或示教項(xiàng)目，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固理論基本知識，建立通信系統(tǒng)完整的概念。一、電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總方框一、電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總方框二、系統(tǒng)單元電路組成的認(rèn)識二、系統(tǒng)單元電路組成的認(rèn)識:本系統(tǒng)由下列 15 個(gè)模塊組成：1、 電源2、 中央集中控制器系統(tǒng)單元3、 信號發(fā)生單元4、 脈沖振幅調(diào)制（PAM）系統(tǒng)單元5、 脈沖編碼調(diào)制編碼、譯碼（PCM）系統(tǒng)單元6、 增量調(diào)制編碼系

8、統(tǒng)單元7、 增量調(diào)制譯碼系統(tǒng)單元 CPU 中央處理控制單元 基本鎖相環(huán) 頻率合成器 PAM 通信系統(tǒng) 增量調(diào)制編碼電路 (CVSD 調(diào)制方式) 增量調(diào)制譯碼電路 (CVSD 解調(diào)方式) PSK 調(diào)制器 PSK 解調(diào)器 FSK 調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng) PCM 通信系統(tǒng) 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 58、 基本鎖相環(huán)與鎖相式數(shù)字頻率合成器（VCO）系統(tǒng)單元9、 二相 PSK 數(shù)字相位調(diào)制系統(tǒng)單元10、二相 PSK 數(shù)字相位解調(diào)系統(tǒng)單元11、FSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)單元12、HDB3/AMI 碼型變換單元13、通信口單元14、RS232 接口單元15、擴(kuò)展模塊單元三、通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總體認(rèn)識三、通信系

9、統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的總體認(rèn)識:電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在 CPU 中央控制單元的管理與控制下，由實(shí)驗(yàn)者根據(jù)實(shí)驗(yàn)基本內(nèi)容與基本原理，在人工操作與 CPU 自動(dòng)控制相結(jié)合下，可以獨(dú)立進(jìn)行或綜合完成 26 個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：1、 中央集中控制器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)2、 信號發(fā)生器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)3、 PAM 調(diào)制實(shí)驗(yàn)4、 脈沖振幅調(diào)制（PAM）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)5、 PCM 編碼實(shí)驗(yàn)6、 脈沖編碼解調(diào)（PCM CODEC）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)7、 時(shí)分復(fù)用 PCM 實(shí)驗(yàn)8、 話路通信實(shí)驗(yàn)9、 增量調(diào)制編碼實(shí)驗(yàn)10、增量調(diào)制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)11、VCO 壓控振蕩器實(shí)驗(yàn)12、基本鎖相環(huán)實(shí)驗(yàn)13、鎖相式數(shù)字頻率合成器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)14、2PSK 調(diào)制實(shí)驗(yàn)15、2PSK 解調(diào)實(shí)

10、驗(yàn)16、2DPSK 調(diào)制實(shí)驗(yàn)17、2DPSK 解調(diào)實(shí)驗(yàn)18、眼圖實(shí)驗(yàn)19、位同步信號恢復(fù)實(shí)驗(yàn)20、FSK 調(diào)制實(shí)驗(yàn)21、FSK 解調(diào)實(shí)驗(yàn)22、HDB3 編碼和解碼實(shí)驗(yàn)23、AMI 編碼和解碼實(shí)驗(yàn)24、通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)25、通信接口實(shí)驗(yàn)26、擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)四、電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)元器件總體布局分布四、電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)元器件總體布局分布電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)布局分布圖：見實(shí)驗(yàn)箱及下圖：。概述6 系統(tǒng)布局圖通信系統(tǒng)原理 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 7實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一 信號源與頻譜分析實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置認(rèn)識實(shí)驗(yàn)信號源與頻譜分析實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置認(rèn)識實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?1、 了解單片微型計(jì)算機(jī)在

11、通信電路系統(tǒng)中的應(yīng)用2、 了解該系統(tǒng)單元對其它實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的管理、控制與檢測過程3、 熟悉鍵盤操作方法4、 了解多種時(shí)鐘信號的產(chǎn)生方法；5、 掌握用數(shù)字電路產(chǎn)生偽隨機(jī)序列碼的方法；6、 了解 PCM 編碼中的收、發(fā)幀同步信號的產(chǎn)生過程；二二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 閱讀本實(shí)驗(yàn)原理部份內(nèi)容，理解信號發(fā)生器系統(tǒng)的原理、熟悉各芯片的功能。預(yù)習(xí)單片微型計(jì)算機(jī)原理及其應(yīng)用，通信系統(tǒng)原理等相應(yīng)教材。三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表1、 雙蹤示波器 一臺2、 通信原理實(shí)驗(yàn)箱 一臺3、 萬用表一塊4、 頻率計(jì) 一臺四、實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)電路工作原理四、實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)電路工作原理中央集中控制器是該綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的中

12、心控制部分，它控制著各部分實(shí)驗(yàn)電路的工作，采用 MCS-51 單片機(jī)技術(shù)，對全部系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中管理與控制，學(xué)生上機(jī)作某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)或綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)，由輔助鍵盤進(jìn)行操作，可選擇各種方式的實(shí)驗(yàn)。（一）電路組成圖 1-1 是通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中央控制單元原理框圖圖 1-2 是通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中央控制單元電原理圖（二）電路基本工作原理 圖 1-1 中央控制單元原理框圖CPU中央控制單元8031系統(tǒng)顯示電路（液晶）鍵盤輸入電路控制接口電路驅(qū)動(dòng)電路各實(shí)驗(yàn)?zāi)K擴(kuò)展模塊實(shí)驗(yàn)一/2 信號發(fā)生器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)8圖 1-2 中央控制單元電路通信系統(tǒng)原理 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 91、鍵盤輸入電路 在擴(kuò)展 AT89C51 單

13、片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，除了配置擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器外，也要對I/O 口的擴(kuò)展進(jìn)行考慮，這主要使單片機(jī)能按照要求工作，就必須將必要的命令和數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)中。這就需要配置一定的輸入設(shè)備。在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，輸入設(shè)備選用的是鍵盤，鍵盤是單片機(jī)中一個(gè)關(guān)鍵的部件，它能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段，其鍵盤與單片機(jī)系統(tǒng)接口電路框圖如圖 1-2 所示。本實(shí)驗(yàn)箱有四個(gè)功能鍵，他們與各實(shí)驗(yàn)單元及代碼的對應(yīng)關(guān)系如下表 1-1：表 1-1PAM：脈沖振幅調(diào)制單元PCM：脈沖編碼調(diào)制單元：增量調(diào)制編碼單元MVCO：基本鎖相環(huán)單元PSK：移相鍵控調(diào)制解調(diào)單元FSK：移頻鍵控調(diào)制解調(diào)單元EYE：眼圖實(shí)

14、驗(yàn)設(shè)置鍵SET PN：設(shè)置偽隨機(jī)碼0 鍵用于設(shè)置偽隨機(jī)碼的 0（低）電平1 鍵用于設(shè)置偽隨機(jī)碼的 1（高）電平確認(rèn)鍵用于確認(rèn)各實(shí)驗(yàn)?zāi)K復(fù)位鍵系統(tǒng)復(fù)位說明：(1)按設(shè)置鍵設(shè)置鍵選擇相應(yīng)的各實(shí)驗(yàn)?zāi)K，然后按確認(rèn)鍵確認(rèn)鍵進(jìn)入此模塊，即送出該實(shí)驗(yàn)所必須的控制信號。(2)0 和 1 鍵只在偽隨機(jī)碼功能下才能使用。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供的是 16 位的偽隨機(jī)碼。(3)復(fù)位鍵：系統(tǒng)復(fù)位，但不改變當(dāng)前設(shè)置的偽隨機(jī)碼。如需初值則應(yīng)上電復(fù)位。 (4)按下復(fù)位鍵后在液晶上將會(huì)顯示 * AEDKSCE * 然后進(jìn)入各項(xiàng)功能。WWWAEDKCOM2、 液晶顯示電路在對單片機(jī)擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)，有時(shí)單片機(jī)對數(shù)據(jù)的運(yùn)算或處理的結(jié)果，也要通

15、過一定的方式輸出，這就需要一定的輸出設(shè)備，在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，采用了字符型的液晶顯示模塊。3、 驅(qū)動(dòng)與控制電路在通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，PCM 系統(tǒng)單元，F(xiàn)SK 系統(tǒng)單元，PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)單元，增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng)以及基本鎖相環(huán)與鎖相式頻率合成器系統(tǒng)單元，這些系統(tǒng)能否正常工作，取決于 CPU 中央控制單元的管理與控制。圖 2-2 是它的原理圖。例如在做脈沖編碼調(diào)制 PCM 實(shí)驗(yàn)時(shí)，控制輸入 PCM 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需的工作時(shí)鐘2.048MHz，PCM 編碼與譯碼所需的收發(fā)分幀同步信號 8KHz，以及 PCM 系統(tǒng)的集成芯片所需的控制電壓都應(yīng)加到 PCM 系統(tǒng)電路中，這樣 PCM 系統(tǒng)才能正常工作。7、 鍵

16、盤輸入與液晶顯示擴(kuò)展電路用 8031 的 I/O 口直接控制。8、 系統(tǒng)復(fù)位電路當(dāng)中央集中控制器系統(tǒng)出現(xiàn)不正常或軟件不工作時(shí)，則只需要重新復(fù)位，重新啟動(dòng)電路來運(yùn)行程序，這時(shí)只要按一下鍵盤上的功能鍵“復(fù)位”鍵即可。實(shí)驗(yàn)一/2 信號發(fā)生器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)10五、實(shí)驗(yàn)裝置熟悉的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容五、實(shí)驗(yàn)裝置熟悉的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、熟悉鍵盤的功能鍵與使用方法。（1）按下設(shè)置鍵 1 下與確認(rèn)鍵，進(jìn)入 PAM 實(shí)驗(yàn)。（2）按下設(shè)置鍵 2 下與確認(rèn)鍵，進(jìn)入 PCM 實(shí)驗(yàn)。（3）按下設(shè)置鍵 3 下與確認(rèn)鍵，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)。M（4）按下設(shè)置鍵 4 下與確認(rèn)鍵，進(jìn)入 VCO 實(shí)驗(yàn)。（5）按下設(shè)置鍵 5 下與確認(rèn)鍵，進(jìn)入 PSK 實(shí)驗(yàn)。（6）按

17、下設(shè)置鍵 6 下與確認(rèn)鍵，進(jìn)入 FSK 實(shí)驗(yàn)。（7）按下設(shè)置鍵 7 下與確認(rèn)鍵，進(jìn)入 EYE 實(shí)驗(yàn)。（8）按下設(shè)置鍵 8 下與確認(rèn)鍵，進(jìn)入 SET PN 實(shí)驗(yàn)。此時(shí)可按自己要求按 0 或 1 鍵設(shè)置 16 位偽隨機(jī)碼。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1、 打開開關(guān)，按鍵盤的“復(fù)位鍵” ，使系統(tǒng)復(fù)位，以便與程序重新開始工作。2、 該中央集中控制器系統(tǒng)單元電原理總圖見圖 1-2 并作分析。并作簡要敘述。3、 當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些電路不正常時(shí)，應(yīng)先關(guān)掉電源開關(guān)，再作靜態(tài)檢查，禁止帶電插拔集成塊電路。4、 GND 為接地點(diǎn)，測量各模塊的控制信號時(shí)，示波器應(yīng)注意接地。七、信號源實(shí)驗(yàn)電路工作原理七、信號源實(shí)驗(yàn)電

18、路工作原理 時(shí)鐘信號是其他各級電路的重要組成部分，在通信電路及其他電路中，若沒有時(shí)鐘信號，則電路基本工作條件將得不到滿足而無法工作。因此，我們在做電子與通信原理各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先對所有的時(shí)鐘信號加以了解、熟悉，以便能順利的進(jìn)行后面的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。（一）電路組成：信號發(fā)生器單元的電路圖如圖 2-2，信號發(fā)生器單元的布局圖如圖 2-3信號發(fā)生器由以下電路組成：1、內(nèi)時(shí)鐘信號源；2 多級分頻及脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)收、發(fā)幀同步信號產(chǎn)生電路；3、簡易正弦信號發(fā)生器電路。圖 2-1 XC95108 內(nèi)信號發(fā)生器原理框圖通信系統(tǒng)原理 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 11 圖 2-2 音頻信號和數(shù)字信號發(fā)生實(shí)驗(yàn)一

19、/2 信號發(fā)生器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)12圖 2-3 信號發(fā)生器面板圖（一）電路工作原理1、CPLD 可編程數(shù)字信號發(fā)生電路CPLD 可編程模塊可用來產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需要的各種時(shí)鐘信號和各種數(shù)字信號。本實(shí)驗(yàn)箱選用的是 Xilinx 公司的 XC95108，通過下載接口電路和一些外部晶振構(gòu)成。內(nèi)部時(shí)鐘信號源電路由晶振，電阻、電容和非門組成，若電路加電工作后，在輸出端輸出一個(gè)比較理想的 4.096MHz 方波信號，經(jīng)開關(guān) S0012-3選擇后到XC95108 內(nèi)進(jìn)行一系列的分頻電路，產(chǎn)生所需的信號，分配給各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。其原理框圖見圖 2-1。外部時(shí)鐘信號源可通過 IN1 接入同時(shí)將短路套置于開關(guān) S0011-2，

20、這樣就可產(chǎn)生你所需的時(shí)鐘信號。2、簡易正弦信號發(fā)生器簡易正弦信號發(fā)生由 ICL8038 信號發(fā)生芯片產(chǎn)生，除了能產(chǎn)生正弦波外也能產(chǎn)生三角波、方波。測試點(diǎn)分別為 T054、T055、T056，它們的頻率、占空比、失真可以通過電位器 RP001，RP002、RP003 調(diào)節(jié)。通信系統(tǒng)原理 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 13八、信號源認(rèn)識實(shí)驗(yàn)內(nèi)容八、信號源認(rèn)識實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、CPLD 可編程數(shù)字信號發(fā)生器可編程數(shù)字信號發(fā)生器1、用內(nèi)部時(shí)鐘信號源產(chǎn)生的信號作為總時(shí)鐘輸入 S001 開關(guān)接 2、3，分別分析各級電路，并測出各測量點(diǎn)波形。2、簡易正弦信號發(fā)生器、簡易正弦信號發(fā)生器1、 分析該實(shí)驗(yàn)電路的電

21、原理圖 2-1，并理解其工作過程。2、 調(diào)節(jié) RP001， 、RP002，RP003 電位器，觀測 T054、T055、T056 輸出變化。九、信號源認(rèn)識實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)九、信號源認(rèn)識實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、 接好電源，打開電源開關(guān)，相對應(yīng)的指示發(fā)光二極管亮，使電路工作。2、 該實(shí)驗(yàn)單元的元器件位置結(jié)構(gòu)見圖 2-2 所示十、觀察信號的波形和分析正弦和方波的數(shù)字頻譜，并記錄十、觀察信號的波形和分析正弦和方波的數(shù)字頻譜，并記錄1：參考波形跳線：S0012-3， T000&T001 波形；2：T011&T012 波形；3：T006&T007 波形；4：T008&T009 波形；5：T013 波形；6：T002&

22、T003 波形7：T005&T004 波形8：T017&T018 波形9：T019&T016 波形10：T016&T015 波形11：T054&T055 波形12：T054&T056 波形十一、討論思考題十一、討論思考題1、實(shí)驗(yàn)電路中內(nèi)時(shí)鐘信號源產(chǎn)生是由兩級非門、晶振、電阻電容元件組成反饋式振蕩器，分析其原理。能否用其他形式的電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號，舉例說明。2、時(shí)鐘信號得分頻電路能否用其他方法產(chǎn)生，要求電路盡量簡要、清楚。有哪些方法？畫出原理圖。13 分頻，2.5 分頻如何實(shí)現(xiàn)？3、理解并分析正弦波測試信號發(fā)生器電路后，試用其他方法產(chǎn)生正弦波信號，舉例說明，并畫出電路圖。十二、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求十二、實(shí)

23、驗(yàn)報(bào)告要求1、分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過程2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試紀(jì)錄，畫出各個(gè)測量點(diǎn)的波形圖3、對實(shí)驗(yàn)討論思考題加以分析，并做出原理圖與工作波形圖4、寫出本實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，對本實(shí)驗(yàn)有什么要求與意見提出來。實(shí)驗(yàn)四(2) 二相 PSK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)14實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)二 脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)（脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)（PCM）實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?、加深對 PCM 編碼工作過程的理解。2、掌握 PCM 編、譯碼的時(shí)序關(guān)系。3、熟悉 PCM 編、譯碼專用集成芯片的使用方法及其要求。4、了解 PCM 系統(tǒng)的工作過程。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、預(yù)習(xí)通信原理教材中關(guān)于脈沖編碼調(diào)制 PC

24、M 原理的有關(guān)章節(jié)，2、在閱讀本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，詳細(xì)閱讀 TP3067 芯片資料。三、實(shí)驗(yàn)所用儀表三、實(shí)驗(yàn)所用儀表1、雙蹤示波器 一臺2、通信原理實(shí)驗(yàn)箱一臺3、低頻信號源 一臺四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理（一）電路組成脈沖編碼調(diào)制電原理圖如圖 41 所示。脈沖編碼調(diào)制面板圖如圖 42 所示。（二）實(shí)驗(yàn)電路工作原理1、TP3067 芯片資料簡介：該電路是 NATIONAL SEMICONDCTOR 公司生產(chǎn)的單片串行接口的 PCM 編解碼和濾波器，它能夠?qū)⒛M話音進(jìn)行 A 律的 PCM 編碼，并可對 A 律PCM 數(shù)字碼流進(jìn)行解碼， 同 TP3057 相比增加了功率放大器，因而能提供推挽輸

25、出能力，適用于程控交換系統(tǒng)與電話通信設(shè)備中。表 41 TP3067 編譯碼集成電路引出端排列和功能框圖 腳號符號功能腳號符號功能1VPO功放正向輸出11MCLKx編碼主時(shí)鐘輸入2GNDA模擬地12BCLKx編碼位時(shí)鐘輸入3VPO功放反向輸出13Dx PCM 數(shù)據(jù)輸出4VPI功放反向輸入14FSx編碼端幀同步脈沖輸入5VFRO解碼端濾波器輸出15TSX 指示信號輸出，在編碼時(shí)隙為低電平6VCC正電源(十 5V)16ANLB反饋控制輸入7FSR解碼端幀同步脈沖17GSx話音放大器輸出8DRPCM 數(shù)據(jù)輸入18VFx話音放大器的反向輸入9BLKR/CLKSEL解碼端位時(shí)鐘輸入19VFx+話音放大器的

26、同向輸入10MCLKR/PDN解碼端主時(shí)鐘輸入或掉電控制輸入20+6VBB負(fù)電源(5V) 通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn) 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 15圖 4-1 PCM 編碼譯碼電路實(shí)驗(yàn)四(2) 二相 PSK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)16圖 4-2 編碼、譯碼電路面板圖TP3067 編譯碼集成電路引出端排列和功能框圖 圖 4-3 TP3067 引出端排列圖 圖 4-4 TP3067 內(nèi)部功能框圖電路的功能說明：TP3067 可以組成模擬用戶線與程控交換設(shè)備間的接口，包含有話音 A 律編解碼器、自調(diào)零邏輯、話音輸入放大器、RC 濾波器、開關(guān)電容低通濾波器、話音推動(dòng)功放等功能。TP3067 具有完整的話音

27、到 PCM 和 PCM 到話音的 A 律壓擴(kuò)編解碼功能。它的編碼和解碼工作既可同時(shí)進(jìn)行，也可異步進(jìn)行。（1）同步工作時(shí)，主時(shí)鐘加到 MCLKx 端上，移位時(shí)鐘加到 BCLKx 端上，主時(shí)鐘的頻率通過 BCLKR/CLKSEL 選擇。如果 BCLKR/CLKSEL0，主時(shí)鐘為 1.536MHz 或 1.544MHz通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn) 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 17如果 BCLKR/CLKSEll，主時(shí)鐘為 2.048MHz。移位時(shí)鐘可以從 64k1Iz 到 2.048MHz，需和主時(shí)鐘同步。在這種方式下，編解碼主時(shí)鐘和移位時(shí)鐘相同。（2）異步工作時(shí)，MCLKR 和 MCLKx 上均需 2

28、.048MHz 時(shí)鐘，兩者可以不同步，但若要性能最佳，兩者應(yīng)該同步，同樣 BCLKx 和 BCLKR/CLKSEL 端上也要加入編碼和譯碼時(shí)鐘,分別用作編碼輸出與譯碼輸入的 PCM 碼流的移位時(shí)鐘，兩者均可以從 64kHz 到 2.048MHz。FSx 和 FSR分別為編碼和解碼的幀同步脈沖。FSx 和 FSR的頻率均為 8KHz。TP3067 模擬語音輸入部分含有可用電阻調(diào)節(jié)的運(yùn)算放大器，RC 濾波器、八級開關(guān)電容帶通濾波器和采樣保持電路，A/D 變換器(具有 A 律壓縮特性)。譯碼部分是通過具有 A律擴(kuò)張?zhí)匦缘?D/A 變換器、五級開關(guān)電容低通濾波器等完成，通過功率放大器輸出，可以直 接驅(qū)

29、動(dòng)線路變壓器，第一功放可將從譯碼濾波器輸出的2.5V 電壓提升到3.3V(負(fù)載為 300 歐姆)，第二級功放可對平衡負(fù)載再提高 6dB。TP3067 采用的是 A 律并帶有偶位取反的編碼方法。即：V1N十 2.5V， 編碼為：10101010VIN0V， 編碼為：11010101 或 01010101VIN一 2.5V， 編碼為：001010102、PCM 基本工作原理眾所周知，脈沖調(diào)制通信就是把一個(gè)時(shí)間上連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號變換成時(shí)間離散、取值離散的數(shù)字信號后在信道中進(jìn)行傳輸。所謂脈沖編碼調(diào)制：就是對模擬信號先進(jìn)行抽樣后，再對采樣值的幅度進(jìn)行量化、編碼的過程。所謂抽樣，就是對模擬信號進(jìn)行

30、周期性掃描，從而把時(shí)間上連續(xù)的信號變成時(shí)間上離散的信號。該模擬信號經(jīng)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號中所有信息，也就是說能無失真的恢復(fù)原模擬信號。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。在該實(shí)驗(yàn)中，抽樣速率采用8Kbit/s。所謂量化，就是把經(jīng)過抽樣得到的瞬時(shí)值將其幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬時(shí)抽樣值用最接近的電平值來表示。所謂編碼，就是用一組二進(jìn)制碼組來表示每一個(gè)有固定電平的量化值。然而，實(shí)際上量化是在編碼過程中同時(shí)完成的，故編碼過程也成為模/數(shù)變換，可記作 A/D。由此可見，脈沖編碼調(diào)制方式就是一種傳遞模擬信號的數(shù)字通信方式。PCM 的原理如圖 41 所示。輸入的語音信號先經(jīng)防混疊低通濾波器，

31、得到限帶信號（3003400Hz） ，進(jìn)行脈沖抽樣，變成 8KHz 重復(fù)頻率的抽樣信號（即離散的脈沖調(diào)幅PAM 信號） ，然后將幅度連續(xù)的 PAM 信號用“四舍五入”辦法量化為有限個(gè)幅度取值的信號，再經(jīng)編碼，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。對于電話，CCITT 規(guī)定抽樣率為 8KHz，每次抽樣編8 位碼，即共有 256 個(gè)量化值，因而每話路 PCM 編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是 64Kbps。編碼后通過開關(guān)選擇解碼方式，是在 PCM1 解碼還是在 PCM2 解碼。有兩路 PCM 電路：PCM1 和 PCM2。它們的工作原理基本相同，只是在進(jìn)行編解碼的同步時(shí)鐘脈沖 PCM1 和 PCM2 有一相位差，這樣就可以進(jìn)行時(shí)分

32、多路復(fù)用，時(shí)分多路復(fù)用將在實(shí)驗(yàn)五中講到。下面以 PCM1 為例：語音信號輸入有兩種方式選擇：語音信號輸入有兩種方式選擇：S3021-2：為 D301D 和 D301C 的輸入放大電路，S3022-3：為通過話機(jī)經(jīng)用戶接口電路輸入。解碼方式有兩種：解碼方式有兩種：S3001-2：將 PCM1 編碼信號送本芯片的解碼，同時(shí)開關(guān) SA300 往上撥。S3002-3： 將 PCM1 編碼信號和 PCM2 編碼信號組成一路信號送解碼開關(guān) SA300，當(dāng)開實(shí)驗(yàn)四(2) 二相 PSK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)18關(guān)往上撥，此時(shí)在本單元解碼。當(dāng)開關(guān)往下?lián)?，此時(shí)在另一單元解碼。本模塊解調(diào)后的信號可通過 PAM 單元的

33、功率放大模塊，使解調(diào)后的語音信號通過喇叭傳出。S3401-2 ：PCM1 解調(diào)輸出的信號。S3402-3 ：PCM2 解調(diào)輸出的信號。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、PCM 編碼電路編碼電路1、在不加信號的情況下，用雙蹤示波器測量 T301-T306 各測量點(diǎn)處的波形，仔細(xì)觀察。2、S3021-2從實(shí)驗(yàn)二信號發(fā)生器系統(tǒng)單元中輸入 1KHz 單音頻正弦信號至 SIN300 中，再測量 T301T306 各點(diǎn)波形，畫出各點(diǎn)波形并分析其相位關(guān)系。3、從外加信號發(fā)生器中輸入一正弦信號至 SIN300 中，重復(fù)上述“2”的過程及步驟。2、PCM 解碼電路解碼電路1、PCM 解碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)將 S3001-2連接

34、，開關(guān) SA300 往上撥，在上述“1” 、 “2” 、 “3”的基礎(chǔ)上，繼續(xù)測量 T301T306 個(gè)測量點(diǎn)處的波形。并畫出波形，作詳細(xì)分析。2、在 PAM 模塊 S3401-2，測量 T200 信號，同時(shí)撥動(dòng)開關(guān) 203，喇叭將發(fā)音。六六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及主要波形說明實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及主要波形說明1、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1) +5V、5V、48V 工作；(2) 撥動(dòng)開關(guān) S301 至 ON 位置，HL300 發(fā)光管亮。(3) 按設(shè)置鍵直到液晶的下行顯示 PCM，再按下確認(rèn)鍵，會(huì)在旁邊顯示：，即表明已進(jìn)入 PCM 模塊。這樣就給 PCM 系統(tǒng)中送上四組信號，即：a)2048KHz 主時(shí)鐘信號b)8KHZ

35、1 收發(fā)分幀同步信號c)8KHZ2 收發(fā)分幀同步信號d)選通 4066 的高電平信號。2、跳線開關(guān)放置：S3001-2：PCM1 編碼信號S3002-3：PCM1 和 PCM2 編碼信號。S3201-2：PCM2 編碼信號S3202-3：PCM1 和 PCM2 編碼信號選擇S3021-2：輸入外接信號S3022-3：輸入話音信號。S3031-2：輸入外接信號S3032-3：輸入話音信號SA300 上：本單元進(jìn)行解碼SA300 下：另一單元解碼SA320 上：本單元進(jìn)行解碼SA300 下：另一單元解碼3、PCM 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路波形說明如下：（以 PCM1 為例）T301：為正弦波形，幅值較低，若幅

36、度過大，則會(huì)被限幅電路限幅成方波，可通過調(diào)節(jié) RP301。T302：PCM 編碼數(shù)字信號。T303：頻率為 8KHZ 的編碼幀同步信號。T304：PCM 解碼數(shù)字信號輸入，由開關(guān) S300 和 SA300 決定。T305：頻率為 8KHZ 的解碼幀同步信號，由開關(guān) S300 和 SA300 決定。通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn) 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 19T306：解碼輸出的模擬信號。T311 和 T312：話機(jī)的語音信號。T313：話機(jī)摘掛機(jī)信號。七七、觀察信號的波形觀察信號的波形參考波形跳線：S3001-2，S3021-2，SA300 往上撥，SIN300 接入 1K 左右的正弦波。（或者

37、S3031-2，S3201-2，SA320 往上撥） 。SIN320 接入 1K 左右的正弦波。1：T301&T306 波形2：T304&T305 波形八八、討論思考題、討論思考題1、TP3067 PCM 編碼器輸出的 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TP3067 提供 2.048MHz 的時(shí)鐘？2、認(rèn)真分析 TP3067 主時(shí)鐘與 8KHz 分幀收、發(fā)同步時(shí)鐘的相位關(guān)系？九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、畫出實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)驗(yàn)方框圖，并敘述其工作過程。2、畫出試驗(yàn)過程中各測量點(diǎn)的波形圖，注意對應(yīng)相位關(guān)系。3、寫出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，以及對本次實(shí)驗(yàn)有何改進(jìn)意見。實(shí)驗(yàn)四(2)

38、 二相 PSK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)20實(shí)驗(yàn)三實(shí)驗(yàn)三 數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號傳輸實(shí)驗(yàn)傳輸實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號波形特點(diǎn)。2、 掌握 AMI、HDB3 碼的編碼規(guī)則。3、 掌握從 HDB3 碼信號中提取位同步信號的方法。4、 掌握集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。5、 了解 HDB3（AMI）編譯碼集成電路 CD22103。二、預(yù)習(xí)要求二、預(yù)習(xí)要求認(rèn)真預(yù)習(xí)通信系統(tǒng)原理中數(shù)字基帶信號的有關(guān)內(nèi)容。三、實(shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)儀器1、 示波器一臺2、 萬用表一臺3、 通信原理實(shí)驗(yàn)箱一臺四、實(shí)驗(yàn)電路及基本原理四、實(shí)驗(yàn)電路及基本原理（一）電路組

39、成HDB3/AMI 編譯碼模塊原理圖如圖 14-2 所示。HDB3/AMI 編譯碼模塊面板圖如圖 14-3 所示。（二）實(shí)驗(yàn)電路工作原理1、 HDB3 專用集成芯片介紹： CD22103 的引腳及內(nèi)部框圖臺圖 14-1 所示，引腳功能如下：圖 14-1 CD22103 的引腳及內(nèi)部框圖通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn) 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 21圖 14-2 HDB3/AMI 編/解碼原理圖實(shí)驗(yàn)四(2) 二相 PSK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)22圖 14-3 HDB3/AMI 面板圖（1）NRZ-IN 編碼器 NRZ 信號輸入端；（2）CTX 編碼時(shí)鐘（位同步信號）輸入端；（3）HDB3/AMI 碼型選

40、擇端；接 TTL 高電平時(shí)，選擇 HDB3碼；接 TTL 低電平時(shí)，選擇 AMI 碼；（4）NRZ-OUT HDB3譯碼后信碼輸出端；（5）CRX 譯碼時(shí)鐘（位同步信號）輸入端；（6） 告警指示信號（AIS）檢測電路復(fù)位端， 負(fù)脈沖有效；RAIS（7）AIS AIS 信號輸出端，有 AIS 信號為高電平，無 ALS 信號時(shí)為低電平；（8）VSS 接地端；（9）ERR 不符合 HDB3/AMI 編碼規(guī)則的誤碼脈沖輸出端；（10）CKR HDB3碼的匯總輸出端；（11）+HDB3-IN HDB3譯碼器正碼輸入端；（12）LTF HDB3譯碼內(nèi)部環(huán)回控制端，接高電平為環(huán)回，接低電平為正常；（13）-

41、HDB3-IN HDB3譯碼器負(fù)碼輸入端；（14）-HDB3-OUT HDB3譯碼器負(fù)碼輸出端；（15）+HDB3-OUT HDB3譯碼器正碼輸入端；（16）VDD 接電源端（+5V）CD22103 主要由發(fā)送編碼和接收譯碼兩部分組成，工作速率為 50Kb/s-10Mb/s。兩部分功能簡述如下。發(fā)送部分：當(dāng) HDB3/AMI 端接高電平時(shí)，編碼電路在編碼時(shí)鐘 CTX 下降沿的作用下，將 NRZ碼編成 HDB3碼（+HDB3-OUT、-HDB3-OUT 兩路輸出） ；接低電平時(shí)，編成 AMI 碼。編碼輸出比輸入碼延遲 4 個(gè)時(shí)鐘周期。接收部分：（1） 、在譯碼時(shí)鐘 CRX 的上升沿作用下，將 H

42、DB3碼（或 AMI 碼）譯成 NRZ 碼。譯碼輸出比輸入碼延遲 4 個(gè)時(shí)鐘周期。 （2） 、HDB3碼經(jīng)邏輯組合后從 CRX 端輸出，供時(shí)鐘提取等外部電路使用。 （3） 、可在不斷業(yè)務(wù)的情況下進(jìn)行誤碼監(jiān)測，檢測出的誤碼脈沖從 ERR 端輸出，其脈寬等于收時(shí)鐘的一個(gè)周期，可用此進(jìn)行誤碼計(jì)數(shù)。（4） 、可檢測出所接收的 AIS 碼，檢測周期由外部 RAIS 決定。據(jù) CCITT 規(guī)定，在RAIS 信號的一個(gè)周期（500s）內(nèi)，若接收信號中“0”碼個(gè)數(shù)少于 3，則 AIS 端通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn) 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 23輸出高電平，使系統(tǒng)告警電路輸出相應(yīng)的告警信號；若接收信號中“0”碼

43、個(gè)數(shù)不少于 3，AIS 端輸出低電平，表示接收信號正常。（5） 、具有環(huán)回功能。2、 HDB3編譯碼基本工作原理原理框圖、電原理圖分別如圖 14-5 和圖 14-1 所示。本模塊內(nèi)部使用+5V 和-5V 電壓，其中-5V 電壓由-12V 電源經(jīng)三端穩(wěn)壓器 7905 變換得到。本單元的編譯碼框圖如下所示：圖 14-4 HDB3編譯碼方框圖圖 14-1 中各單元元器件的對應(yīng)關(guān)系如下：HDB3編譯碼器 D1：HDB3編譯碼集成電路 CD22103A單/雙極性變換器 D2：模擬開關(guān) 4052雙/單極性變換器 D7：非門 74HC04相加器 D8：或門 74LS32帶通 D3、D4：運(yùn)放 UA741限幅

44、放大器 D5：運(yùn)放 LM318鎖相環(huán) D6：集成鎖相環(huán) CD4046本模塊上的開關(guān) XB1 用于選擇碼型，XB1 位于下邊（AMI 端）選擇 AMI 碼，位于上邊（HDB3 端）選擇 HDB3碼。3、 AMI、HDB3 碼編碼規(guī)律。AMI 碼的全稱：傳號交替反轉(zhuǎn)碼。AMI 碼的編碼規(guī)律是：信息代碼 1 變?yōu)閹в蟹柕?1 碼即+1 或-1，1 的符號交替反轉(zhuǎn)；信息代碼 0 的為 0 碼。AMI 碼對應(yīng)的波形是占空比為 0.5 的雙極性歸零碼，即脈沖寬度 與碼元寬度（碼元周期、碼元間隔）TS的關(guān)系是 =0.5TS。由于 AMI 碼的信號交替反轉(zhuǎn)，故由它決定的基帶信號將出現(xiàn)正負(fù)脈沖交替，而 0 電

45、位保持不變的規(guī)律。由此看出，這種基帶信號無直流成分，且只有很小的低頻成分，因而它特別適宜在不允許這些成分通過的信道中傳輸。從 AMI 碼的編碼規(guī)則看出，它已從一個(gè)二進(jìn)制符號序列變成了一個(gè)三進(jìn)制符號序列，而且也是一個(gè)二進(jìn)制符號變換成一個(gè)三進(jìn)制符號。把一個(gè)二進(jìn)制符號變換成一個(gè)三進(jìn)制符號所構(gòu)成的碼稱為 1B1T 碼型。但是當(dāng)它用來獲取定時(shí)信息時(shí)，由于它可能出現(xiàn)長的連 0 串，因而會(huì)造成提取定時(shí)信號的困難。HDB3碼的全稱：三階高密度碼。HDB3碼保留了 AMI 碼所有的優(yōu)點(diǎn)（如前所述） ，還可將連碼限制在 3 個(gè)以內(nèi)，克服了AMI 碼如果長連“0”過多對提取定時(shí)鐘不利的缺點(diǎn)。HDB3碼的編碼規(guī)律是：

46、4 個(gè)連續(xù) 0 信息碼用取代節(jié) 000V 或 B00V 代替，當(dāng)兩個(gè)相鄰 V碼中間有奇數(shù)個(gè)信息 1 碼時(shí)取代節(jié)為 000V，有偶數(shù)個(gè)信息 1 碼（包括 0 個(gè)信息 1 碼）時(shí)取代節(jié)為 B00V，其它的信息 0 碼仍為 0 碼；信息碼的 1 碼變?yōu)閹в蟹柕?1 碼即+1 或-單-雙變換雙-單變換相加器帶通限幅放大鎖相環(huán)(AMI)HDB3編譯碼器NRZ-INBS-IN+H-OUT-H-OUTHDB3(AMI)+HNRZ(AMI)-H整流器(AMI-D)HDB3-D實(shí)驗(yàn)四(2) 二相 PSK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)241；HDB3碼中 1、B 的符號符合交替反轉(zhuǎn)原則，而 V 的符號破壞這種符號交替反轉(zhuǎn)

47、原則，但相鄰 V 碼的符號又是交替反轉(zhuǎn)的；HDB3碼是占空比為 0.5 的雙極性歸零碼。設(shè)信息碼為 0000 0110 0001 0000 0，則 NRZ 碼、AMI 碼、HDB3碼如圖 14-6 所示圖 14-5 HDB3 編碼示意圖本單元用 CD22103 集成電路進(jìn)行 AMI 或 HDB3編譯碼。當(dāng)它的第 3 腳（HDB3 /AMI）接+5V 時(shí)為 HDB3編譯碼器，接地時(shí)為 AMI 編譯碼器。編碼時(shí)，需輸入 NRZ 碼及位同步信號，它們來自數(shù)字信源單元，已在電路板上連好。CD22103 編碼輸出兩路并行信號+HDB3OUT 和-HOUT，它們都是半占空比的正脈沖信號，分別與 AMI 或

48、 HDB3碼的正極性信號及負(fù)極性信號相對應(yīng)。這兩路信號經(jīng)單/雙性變換后得到 AMI碼或 HDB3。雙/單極性變換及相加器構(gòu)成一個(gè)整流器。整流后的（AMI）HDB3-D 信號含有位同步信號頻率離散譜。由于位同步頻率比較低，很難將有源帶通濾波器的帶寬做得很窄，它輸出的信號是一個(gè)幅度和周期都不恒定的正弦信號（T09） 。對此信號進(jìn)行限幅放大處理后得到幅度恒定、周期變化的脈沖信號，但仍不能將此信號作為譯碼器的位同步信號，再經(jīng)過鎖相環(huán)（關(guān)于鎖相環(huán)的基本原理已在實(shí)驗(yàn)七中介紹）輸出一個(gè)符合譯碼器要求的位同步信號（T10） 。譯碼時(shí)，需將 AMI 或 HDB3碼變換成兩路單極性信號分別送到 CD22103 的

49、第 11、第 13腳，此任務(wù)由雙/單變換電路來完成。當(dāng)信息代碼連 0 個(gè)數(shù)太多時(shí)，從 AMI 碼中較難于提取穩(wěn)定的位同步信號，而 HDB3中連0 個(gè)數(shù)最多為 3，這對提取高質(zhì)量的位同信號是有利的。這也是 HDB3碼優(yōu)于 AMI 碼之處。HDB3碼及經(jīng)過隨機(jī)化處理的 AMI 碼常被用在 PCM 一、二、三次群的接口設(shè)備中。在實(shí)用的 HDB3編譯碼電路中，發(fā)端的單/雙極性變換器一般由變壓器完成；收端的雙/單極性變換電路一般由變壓器、自動(dòng)門限控制和整流電路完成，本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦莆?HDB3編碼規(guī)則，及位同步提取方法，故對極性變換電路作了簡化處理，不一定符合實(shí)用要求。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、HDB3

50、、AMI 編碼規(guī)則實(shí)驗(yàn)編碼規(guī)則實(shí)驗(yàn)（1）用示波器觀察數(shù)字信源單元上的各種信號波形。連接 T11（M 序列）或 T22（1000 序列）到 T01-IN。（2）測量 T08，比較用 HDB3 和 AMI 編碼的區(qū)別。觀察相應(yīng)的波形并將它記錄下來。通過開關(guān) XB1 選擇編碼方式。本實(shí)驗(yàn)中若 4 位信源代碼中只有 1 個(gè)“1”碼，則無法從 AMI 碼中得到一個(gè)符合要求的位同步信號，因此不能完成正確的譯碼。若 4 位信源代碼全為“0”碼，則更不可信息編碼 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 NRZ 波形 AMI 代碼 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0

51、 0 0AMI 波形HDB3 代碼 B 0 0 V 0 -1 1 -B 0 0 -V 1 0 0 0 VHDB3波形通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn) 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 25能從 AMI 信號（亦是全 0 信號）得到正確的位同步信號。信源代碼連 0 個(gè)數(shù)越多，越難于從 AMI 碼中提取位同步信號（或者說要求帶通濾波器的 Q 值越高，因而越難于實(shí)現(xiàn)） 。而 HDB3碼則不存在這種問題。2、HDB3、AMI 譯碼實(shí)驗(yàn)譯碼實(shí)驗(yàn)（1）用示波器觀察 HDB3 編譯單元的各種波形。（2）用示波器觀察單極性非零碼（NRZ） 、信號交替反轉(zhuǎn)碼（AMI） 、三階高密度雙極性碼（HDB3） 、整流后的 AMI 碼

52、及整流后的 HDB3 碼。（3）用示波器觀察從 HDB3 碼中和從 AMI 碼中提取門同步信號的電路中有關(guān)波形。六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及主要波形說明：六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及主要波形說明：1、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）+5V，+12V，-12V 電壓（2）撥動(dòng)開關(guān) S01 為 ON；相應(yīng)的 HL01 發(fā)光兩極管亮。2、 各測量點(diǎn)波形簡要說明如下：T11：信源位同步信號輸出點(diǎn)/測試點(diǎn)（M 序列輸出）T22：信源幀同步信號輸出點(diǎn)/測試點(diǎn)（1000 序列輸出）T01-IN：信號輸入端。T03：負(fù)碼輸出端。T04：正碼輸出端。T08：編碼器輸出信號（正負(fù)） 。T05：正碼輸入端。T06：負(fù)碼輸入端。T07：正負(fù)碼合成信

53、號。T09：帶通濾波器輸出信號T10：鎖相環(huán)輸出的位同步信號（256KHZ）T02：譯碼器輸出信號，波形同 T01，稍有延時(shí)。七、觀察信號的波形：七、觀察信號的波形： 參考波形連線：將 T11 與 T01-IN1： T01-IN&T08(HDB3)&T08(AMI)2： T08&T04 波形3： T08&T03 波形4： T08&T06 波形5： T08&T05 波形6： T08&T07 波形7： T09&T10 波形8： T01-IN&T02(M 序列)波形9： T01-IN&T02(1000 序列)波形八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察和記錄回答：（1）不歸零碼和歸零碼的特

54、點(diǎn)是什么？實(shí)驗(yàn)四(2) 二相 PSK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)26（2）與信源代碼中的“1”碼相對應(yīng)的 AMI 碼及 HDB3碼是否一定相同？為什么？2、 設(shè)代碼為全 1，全 0 及 0111 0010 0000 1100 0010 0000，給出 AMI 及 HDB3 碼的代碼和波形。3、 總結(jié)從 HDB3 碼中提取位同步信號的原理。4、 試根據(jù)占空比為 0.5 的單極性歸零碼的功率譜密度公式說明為什么信息代碼中的連 0碼越長，越難于從 AMI 碼中提取位同步信號，而 HDB3 碼則不存在此問題。5、 根據(jù)公式，計(jì)算環(huán)路自然1702/CKIPnnCR217362418nLB諧振頻率 n，阻尼系數(shù)

55、和等效噪聲帶寬 BL。式中IP=0.05A，K0=8103rad/s.v。再用計(jì)算鎖相環(huán)等效帶通濾波器的品質(zhì)因LBfQ/0數(shù)，式中=170.5KHz。0f將 C17改為 1000f，重新計(jì)算鎖相環(huán)等效帶通濾波器的品質(zhì)因數(shù)。通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn) 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 27實(shí)驗(yàn)四（實(shí)驗(yàn)四（1） FSK 調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?1、 理解 FSK 調(diào)制工作原理及電路組成。2、 理解利用鎖相環(huán)解調(diào) KSK 的原理和實(shí)現(xiàn)方法。二、預(yù)習(xí)要求二、預(yù)習(xí)要求:實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)通信原理關(guān)于二進(jìn)制頻率鍵控 FSK 及解調(diào)有關(guān)章節(jié)。三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表:1、 示波器一臺2、

56、通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱一臺3、 萬用表一個(gè)四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理（一）電路組成FSK 調(diào)制的電原理圖如圖 13-1 所示。FSK 解調(diào)的電原理圖如圖 13-2 所示。FSK 調(diào)制解調(diào)的面板圖如圖 13-3 所示。（二）實(shí)驗(yàn)電路的工作原理 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(shí)現(xiàn)，抗噪聲和抗衰減性較強(qiáng)，因此在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了較為廣泛的應(yīng)用。數(shù)字調(diào)頻又可稱作移頻鍵控 FSK，它是利用載頻頻率變化來傳遞數(shù)字信息。數(shù)字調(diào)頻信號可以分為相位離散和相位連續(xù)兩種情形。若兩個(gè)振蕩頻率分別有不同的獨(dú)立振蕩器提供，他們之間相位互不相關(guān)，這叫相位離散的數(shù)字調(diào)頻

57、信號；若兩個(gè)振蕩頻率由同一振蕩信號源提供，只是對其中載頻進(jìn)行分頻，這樣產(chǎn)生的兩個(gè)載頻就是相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號。本實(shí)驗(yàn)電路中，由實(shí)驗(yàn)二提供的載頻頻率經(jīng)過本實(shí)驗(yàn)電路分頻而得到的兩個(gè)不同頻率的載頻信號，則為相位連續(xù)的數(shù)字調(diào)頻信號。1、FSK 調(diào)制的工作原理由圖 13-1 可知，輸入的基帶信號由轉(zhuǎn)換開關(guān) S902 轉(zhuǎn)接后分成兩路，一路控制f1=32KHz 的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制 f2=16KHz 的載頻。當(dāng)基帶信號為“1”時(shí)，模擬開關(guān) 1 打開，模擬開關(guān) 2 關(guān)閉，此時(shí)輸出 f1=32KHz，當(dāng)基帶信號為“0”時(shí)，模擬開關(guān)1 關(guān)閉，模擬開關(guān) 2 開通。此時(shí)輸出 f2=16KHz，于是可在輸出端得

58、到已調(diào)的 FSK 信號。電路中的兩路載頻(f1，f2)由內(nèi)時(shí)鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生，經(jīng)過開關(guān) S900，S901 送入。兩路載頻分別經(jīng)過射隨、選頻濾波、射隨、再送至模擬開關(guān) D900A、D900B(4066)。可通過調(diào)節(jié) RP901 和 RP900 來改變載波的幅值。2、FSK 解調(diào)的工作原理。實(shí)驗(yàn)四(2) 二相 PSK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)28FSK 解調(diào)采用集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器。FSK 集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器的工作原理是十分簡單的，只要在設(shè)計(jì)鎖相環(huán)時(shí)，使它鎖定在 FSK 的一個(gè)載頻 f1 上，對應(yīng)輸出高電平，而另一載頻 f2 失鎖，對應(yīng)輸出低電平，那么在鎖相環(huán)濾波器輸出端就可以得到調(diào)節(jié)的基帶

59、信號序列。FSK 鎖相環(huán)解調(diào)器中的集成鎖相環(huán)選用了 MC14046，其芯片簡介見實(shí)驗(yàn)七。MC14046 集成電路內(nèi)有兩個(gè)數(shù)字鑒相器（PD1，PD2） 、一個(gè)壓控振蕩器（VCOUT） ，還有輸入放大電路等，環(huán)路低通濾波器接在集成電路的外部。通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn) 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 29圖 13-1 FSK 調(diào)制原理圖實(shí)驗(yàn)四(2) 二相 PSK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)30圖 13-2 FSK 解調(diào)原理圖通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn) 同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 31圖 13-3 FSK 調(diào)制解調(diào)面板圖壓控振蕩器的中心頻率設(shè)計(jì)在 32KHz 。圖 13-2 中 R1(R951、RP950)、R2(

60、R952、RP951)、C1(CA951)主要用來確定壓控振蕩器的振蕩頻率。R954、C951 構(gòu)成外接低通濾波器，其參數(shù)選擇要滿足環(huán)路性能指標(biāo)的要求。從要求環(huán)路能捕捉、迅速鎖定來看，低通濾波器的通帶要寬些；從提高環(huán)路的跟蹤特性來看，低通濾波器的通帶又要窄些。因此電路設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足捕捉時(shí)間前提，盡量減小環(huán)路低通濾波器的寬帶。由圖 13-2 可知，當(dāng)輸入信號為 32KHZ 時(shí)，環(huán)路鎖定，環(huán)路對輸入信號中的 32KHZ 載波處于跟蹤狀態(tài)。此時(shí)鑒相器 PC2 輸出端（13 腳）為低電平，鎖定指示輸出 PCP（1 腳）為高電平，鑒相器 PC1 輸出（2 腳）為低電平，PC1 輸出和鎖定指示輸出經(jīng)或非門D