《通信原理》實(shí)驗(yàn)手冊

1、實(shí)驗(yàn)1 數(shù)字基帶信號與AMI/HDB3編譯碼實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握單極性碼、雙極性碼、歸零碼、非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同步時(shí)分復(fù)用信號的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。預(yù)習(xí)知識（實(shí)驗(yàn)前填寫完成）（1）AMI碼的編碼規(guī)律是：將二進(jìn)制信息碼的“1”碼交替編碼為“+1”碼和“-1”碼，而“0”碼編碼后仍為“0”碼。（2） HDB3碼的編碼規(guī)律是：4個(gè)連“0”二進(jìn)制信息碼用取代節(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“

2、1”碼）時(shí)取代節(jié)為“B00V”；其它的信息碼中“0”碼編碼后仍為“0”碼；信息碼的“1”碼編碼后變?yōu)椤?1”碼或“-1”碼。HDB3碼中“1”、“B”的符號與其前一個(gè)非“0”碼的符號相反，符合交替反轉(zhuǎn)原則；而“V”的符號與其前一個(gè)非“0”碼的符號相同，破壞了符號交替反轉(zhuǎn)原則；但相鄰V碼的符號又是交替反轉(zhuǎn)的。 （3）設(shè)信息碼為1000 0110 0000 1000 0000 0010，畫出其NRZ碼、AMI碼，HDB3碼波形。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟（根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫）本模塊有以下信號測試點(diǎn)： NRZ譯碼器輸出信號測試點(diǎn) BS-R鎖相環(huán)輸出的位同步信號測試點(diǎn) AMI-HDB3編碼器輸出信號測試點(diǎn)1、熟

3、悉數(shù)字信源模塊和AMI/HDB3編譯碼模塊的工作原理，接好電源線，打開實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源開關(guān)。2、用示波器觀察數(shù)字信源模塊上的各種信號波形。 將示波器置于外同步觸發(fā)狀態(tài)，用信源模塊的FS信號作為示波器的外同步觸發(fā)信號。示波器探頭的地線接在信源模塊的GND點(diǎn)，進(jìn)行下列觀察： （1）示波器的兩個(gè)通道探頭分別接信源模塊的測試點(diǎn)NRZ-OUT和BS-OUT，對照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信源模塊是否已正常工作（“1”碼對應(yīng)的發(fā)光管亮，“0”碼對應(yīng)的發(fā)光管滅）；（2）用開關(guān)K1產(chǎn)生代碼1110010（為任意代碼，1110010為7位幀同步碼），K2、K3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察NRZ碼特點(diǎn)只有正脈沖且“1”

4、碼的脈沖寬度等于位時(shí)鐘周期 以及集中插入幀同步碼同步時(shí)分復(fù)用信號幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)幀同步碼被集中插入到每一幀的固定位置，各路數(shù)據(jù)占有各自固定的時(shí)隙（3）用示波器觀察AMI/HDB3編譯碼模塊的各種波形。（1） 示波器的兩個(gè)探頭CH1和CH2分別接信源模塊的測試點(diǎn)NRZ-OUT和AMI/HDB3模塊的測試點(diǎn)AMI-HDB3，將信源模塊的K1、K2、K3每一位都置1，觀察全1碼對應(yīng)的AMI碼（開關(guān)K4置于左方AMI端）波形和HDB3碼（開關(guān)K4置于右方HDB3端）波形。再將K1、K2、K3置為全0，觀察全0碼對應(yīng)的AMI碼和HDB3碼波形。觀察時(shí)應(yīng)注意：AMI碼和HDB3碼波形的占空比為0.5；編碼輸出信

5、號AMI-HDB3比輸入信號NRZ-OUT滯后了約4個(gè)碼元。（2）將K1、K2、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000狀態(tài)，觀察并記錄對應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。（3）將K1、K2、K3置于0100 0000 0000 0000 0000 0000狀態(tài)，CH1接信源模塊的BS-OUT，K4先置于左方AMI端，CH2依次觀察AMI/HDB3模塊的BS-R和NRZ信號；再將K4置于右方HDB3端，CH2再次觀察BS-R和NRZ信號。從AMI碼中提取的位同步信號BS-R的相位相對于其時(shí)鐘BS-OUT的相位關(guān)系是：由于此時(shí)信源代碼連“0”個(gè)數(shù)太多，從AMI碼中提取的位同步信

6、號BS-R的相位相對于其時(shí)鐘BS-OUT的相位是不固定的，觀察中有兩種可能現(xiàn)象：BS-R的周期相對于BS-OUT有細(xì)微的改變；或BS-R相對于BS-OUT做快速抖動(dòng)。因此不能完成正確的AMI譯碼。而HDB3碼則不存在這種問題實(shí)驗(yàn)1 數(shù)字基帶信號與AMI/HDB3編譯碼實(shí)驗(yàn)思考題（1）不歸零碼和歸零碼的特點(diǎn)是什么？（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？答：1）不歸零碼特點(diǎn)：脈沖寬度 t 等于碼元寬度Ts 歸零碼特點(diǎn)：t Ts2）與信源代碼中的“1”碼對應(yīng)的AMI碼及HDB3碼不一定相同。因信源代碼中的“1”碼對應(yīng)的AMI碼“1”、“-1”相間出現(xiàn)，而HDB3碼中的

7、“1”，“-1”不但與信源代碼中的“1”碼有關(guān)，而且還與信源代碼中的“0”碼有關(guān)。舉例：信源代碼 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1AMI 1 0 0 0 0 -1 1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 1HDB3 1 0 0 0 1 -1 1 -1 0 0 -1 1 0 0 0 1 0 -1 (3)寫出下列信息代碼的AMI及HDB3碼信息代碼 1 1 1 1 1 1 1 AMI 1 -1 1 -1 1 -1 1 HDB3 1 -1 1 -1 1 -1 1 信息代碼 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 AMI 0 0 0 0 0 0

8、0 0 0 0 0 0 0 HDB3 0 0 0 1 -1 0 0 1 -1 0 0 1 -1 信息代碼 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 AMI 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 HDB3 0 1 -1 1 0 0 -1 0 0 0-1 0 1 -1 1 0 0 1 -1 0 0 0 1 0（4）試根據(jù)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。 實(shí)驗(yàn)者簽名 指導(dǎo)教師簽字 實(shí)驗(yàn)2 數(shù)字

9、調(diào)制實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握絕對碼(AK)、相對碼(BK)的概念以及它們之間的關(guān)系。 2、掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號的方法。 3、掌握BK與2PSK信號波形之間的關(guān)系、AK與2DPSK信號波形之間的關(guān)系。4、了解2ASK、2FSK、2DPSK信號的頻譜與數(shù)字基帶信號頻譜之間的關(guān)系。預(yù)習(xí)知識（實(shí)驗(yàn)前填寫完成）（1） 2ASK的編碼規(guī)律是： （2） 2FSK的編碼規(guī)律是： （3） 2DPSK的編碼規(guī)律是： （4） 畫出2ASK、2FSK、2DPSK信號頻譜簡圖：實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟（根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫）數(shù)字調(diào)制模塊上有以下信號測試點(diǎn)： CAR2DPSK和2ASK的載波信號測試點(diǎn) BK

10、相對碼測試點(diǎn) 2DPSK2DPSK信號測試點(diǎn)，VP-P0.5V 2FSK2FSK信號測試點(diǎn)，VP-P0.5V 2ASK2ASK信號測試點(diǎn)，VP-P0.5V1、熟悉數(shù)字調(diào)制模塊的工作原理。接通電源，打開實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān)。將數(shù)字調(diào)制模塊單刀雙擲開關(guān)K7置于左方N端，使信源輸出周期性NRZ信號（而非m序列信號）作為調(diào)制器的基帶信號。2、將示波器置于外同步觸發(fā)狀態(tài)，用數(shù)字信源模塊的FS信號作為示波器的外同步觸發(fā)信號。示波器CH1接信源模塊的NRZ-OUT(AK)，CH2接數(shù)字調(diào)制模塊的BK，信源模塊的K1、K2、K3置于任意狀態(tài)（非全0），觀察AK、BK波形，總結(jié)絕對碼至相對碼變換規(guī)律以及從相對碼至絕對

11、碼的變換規(guī)律： 3、示波器CH1接2DPSK，CH2分別接AK及BK，觀察并總結(jié)2DPSK信號相位變化與絕對碼的關(guān)系以及2DPSK信號相位變化與相對碼的關(guān)系：2DPSK信號波形對于AK信號而言，逢“1”變 ，2DPSK信號波形對于BK信號而言，在碼元發(fā)生變化的地方變。4、示波器CH2接AK、CH1依次接2FSK和2ASK；觀察這兩個(gè)信號與AK的關(guān)系： 實(shí)驗(yàn)2 數(shù)字調(diào)制實(shí)驗(yàn)思考題1. 設(shè)絕對碼為11111、00000或1001 1010，求相對碼。答： 絕對碼 11111，00000，10011010 相對碼參考信號0 10101，00000，11101100 參考信號1 01010，11111

12、，000100112. 設(shè)相對碼為11111、00000或1001 1010，求絕對碼。答： 相對碼 11111，00000，10011010 絕對碼 參考信號1 00000，00000，01010111 參考信號0 10000，10000，110101113. 設(shè)信息代碼為1001 1010，載頻分別為碼元速率的1倍和1.5倍，畫出2DPSK及2PSK信號波形。4. 總結(jié)絕對碼至相對碼的變換規(guī)律、相對碼至絕對碼的變換規(guī)律并設(shè)計(jì)一個(gè)由相對碼至絕對碼的變換電路。 實(shí)驗(yàn)者簽名 指導(dǎo)教師簽字 實(shí)驗(yàn)3 模擬鎖相環(huán)與載波同步實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握模擬鎖相環(huán)的工作原理，以及環(huán)路的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)、同步帶、

13、捕捉帶等基本概念。 2. 掌握用平方環(huán)法從2DPSK信號中提取相干載波的原理及模擬鎖相環(huán)環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)方法。3. 了解2DPSK相干載波相位模糊現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。預(yù)習(xí)知識（實(shí)驗(yàn)前填寫完成）（1）模擬鎖相環(huán)的原理框圖（科斯塔斯環(huán)）：（2）簡單介紹模擬鎖相環(huán)及平方環(huán)載波同步器的工作原理。鎖相環(huán)由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）及壓控振蕩器（VCO）組成，如圖3.3所示。模擬鎖相環(huán)中，PD是一個(gè)模擬乘法器，LF是一個(gè)有源或無源低通濾波器。鎖相環(huán)路是一個(gè)相位負(fù)反饋系統(tǒng)。PD檢測ui(t)與uo(t)之間的相位誤差并進(jìn)行運(yùn)算形成誤差電壓ud(t)。LF濾除乘法器輸出的高頻分量（包括和頻及其他的高頻噪聲

14、）形成控制電壓uc(t)。在uc(t)的作用下、uo(t)的相位向ui(t)的相位靠近。則環(huán)路的數(shù)學(xué)模型如圖所示。由上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，可得到以下重要結(jié)論： 當(dāng)ui(t)是固定頻率正弦信號(i(t)為常數(shù))時(shí)，在環(huán)路的作用下，VCO輸出信號頻率可以由固有振蕩頻率o（即環(huán)路無輸入信號、環(huán)路對VCO無控制作用時(shí)VCO的振蕩頻率）變化到輸入信號頻率i，此時(shí)o(t)也是一個(gè)常數(shù)，ud(t)、uc(t)都為直流。稱此狀態(tài)為環(huán)路的鎖定狀態(tài)。定義o=i-o為環(huán)路固有頻差，p表示環(huán)路的捕捉帶，H表示環(huán)路的同步帶，模擬鎖相環(huán)中pH。當(dāng)|o|P時(shí)，環(huán)路可以進(jìn)入鎖定狀態(tài)。當(dāng)|o|P時(shí)，環(huán)路不能進(jìn)入鎖定狀態(tài)。環(huán)

15、路鎖定后，若o發(fā)生變化使|o|H，則環(huán)路不能保持鎖定狀態(tài)。環(huán)路不能進(jìn)入鎖定狀態(tài)或不能保持鎖定狀態(tài)時(shí)將處于失鎖狀態(tài)。失鎖狀態(tài)下ud(t)是一個(gè)上下不對稱的差拍電壓，當(dāng)io時(shí)，ud(t)是上寬下窄的差拍電壓；反之ud(t)是一個(gè)下寬上窄的差拍電壓。實(shí)驗(yàn)3 模擬鎖相環(huán)與載波同步實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟（根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫）本模塊上有以下信號測試點(diǎn)及輸出點(diǎn)： MU平方器輸出信號測試點(diǎn)，VP-P1V VCOVCO輸出信號測試點(diǎn)，VP-P0.2V Ud鑒相器輸出信號測試點(diǎn)，變化范圍不小于4V CAR-OUT相干載波信號測試點(diǎn)/輸出點(diǎn)，VP-P0.4V1.熟悉載波同步模塊的工作原理。接好電源線，打開實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān)。

16、2.檢查數(shù)字信源模塊和數(shù)字調(diào)制模塊是否工作正常（用示波器觀察信源模塊的NRZ-OUT(AK)信號和調(diào)制模塊的2DPSK信號之間邏輯關(guān)系正確與否）。3. 用示波器觀察載波同步模塊鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)，測量環(huán)路的同步帶、捕捉帶。 環(huán)路鎖定時(shí)Ud為直流、環(huán)路輸入信號頻率等于反饋信號頻率（即VCO信號頻率）。環(huán)路失鎖時(shí)Ud為差拍電壓，環(huán)路輸入信號頻率與反饋信號頻率不相等。本環(huán)路輸入信號頻率等于2DPSK載頻的兩倍，即等于調(diào)制模塊CAR信號頻率的兩倍。環(huán)路鎖定時(shí)VCO信號頻率等于相干載波信號CAR-OUT頻率的兩倍。所以環(huán)路鎖定時(shí)調(diào)制模塊的CAR和載波同步模塊的CAR-OUT頻率完全相等。根據(jù)上述

17、特點(diǎn)可判斷環(huán)路的工作狀態(tài)，具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）觀察鎖定狀態(tài)與失鎖狀態(tài)打開電源后用示波器觀察Ud，若Ud為直流，則手工調(diào)節(jié)載波同步模塊上的電位器CR34，通過它人為改變VCO振蕩回路中的電容量，即改變VCO固有振蕩頻率。從而使得Ud直流電壓隨振蕩回路電容量減小而減小，或隨振蕩回路電容量增大而增大，這說明環(huán)路處于鎖定狀態(tài)。用示波器同時(shí)觀察調(diào)制模塊的CAR信號和載波同步模塊的CAR-OUT信號，可以看到兩個(gè)信號頻率相等。在鎖定狀態(tài)下，向任一方向調(diào)節(jié)電位器CR34，可使Ud由直流變?yōu)榻涣?，CAR和CAR-OUT頻率也不再相等，此時(shí)環(huán)路由鎖定狀態(tài)變?yōu)槭фi狀態(tài)。接通電源后Ud也可能是差拍信號，表示環(huán)路

18、已處于失鎖狀態(tài)。失鎖時(shí)Ud的最大值和最小值就是鎖定狀態(tài)下Ud的變化范圍（對應(yīng)于環(huán)路的同步范圍）。環(huán)路處于失鎖狀態(tài)時(shí)，調(diào)節(jié)電位器CR34使Ud的差拍頻率降低，當(dāng)頻率降低到某一程度時(shí)Ud會(huì)突然變成直流，環(huán)路由失鎖狀態(tài)變?yōu)殒i定狀態(tài)。（2）測量同步帶與捕捉帶使環(huán)路處于鎖定狀態(tài)后，慢慢調(diào)整電位器CR34，使Ud電平增大，直到Ud變?yōu)榻涣餍盘枺ㄉ蠈捪抡闹芷谛盘枺?，環(huán)路失鎖。記鎖定狀態(tài)下的Ud電平最大值為Ud1 ;反向改變CR34，Ud的頻率逐漸變低，不對稱程度越來越小，直至變?yōu)橹绷餍盘?，環(huán)路鎖定。記環(huán)路剛由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)的Ud為Ud2 ;繼續(xù)改變CR34，Ud減小，直至Ud變?yōu)榻涣餍盘枺ㄏ聦捝险?/p>

19、的周期信號），環(huán)路再次失鎖。記鎖定狀態(tài)下的Ud最小值為Ud3 ;再反向改變CR34，直至Ud變?yōu)橹绷餍盘?，環(huán)路再次鎖定。記環(huán)路再次剛由失鎖定狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)的Ud為Ud4 。4、觀察相干載波相位模糊現(xiàn)象使環(huán)路鎖定，用示波器同時(shí)觀察調(diào)制模塊的CAR和載波同步模塊的CAR-OUT信號，反復(fù)斷開、接通電源可以發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)信號有時(shí)同相、有時(shí)反相。實(shí)驗(yàn)3 模擬鎖相環(huán)與載波同步實(shí)驗(yàn)思考題1. 總結(jié)模擬鎖相環(huán)鎖定狀態(tài)及失鎖狀態(tài)的特點(diǎn)。 答： 模擬環(huán)鎖定狀態(tài)的特點(diǎn)：輸入信號頻率與反饋信號頻率相等，鑒相器輸出電壓為直流。模擬環(huán)失鎖狀態(tài)的特點(diǎn)：鑒相器輸出電壓為不對稱的差拍電壓。2. 總結(jié)用平方環(huán)提取相干載波的原理

20、及相位模糊現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。 答：平方運(yùn)算輸出信號中含有2fC離散譜，模擬環(huán)輸出信號頻率等于2fC，二分頻，濾波后得到相干載波。2電路有兩個(gè)初始狀態(tài)，導(dǎo)致提取的相干載波有兩種相反的相位狀態(tài)?？蓪ο喔奢d波的相位模糊作如下解釋：在數(shù)學(xué)上,對cos2wct進(jìn)行除2運(yùn)算的結(jié)果是coswct或-coswct。實(shí)際電路也決定了相干載波可能有兩個(gè)相反的相位，因2分頻器的初始狀態(tài)可以為“0”也可以是“1”，這兩個(gè)初始狀態(tài)分別對應(yīng)于coswct和-coswct兩個(gè)相干載波。用同相正交環(huán)提取相干載波時(shí)，也存在相位模糊現(xiàn)象，文獻(xiàn)3對此有詳細(xì)分析。實(shí)驗(yàn)者簽名 指導(dǎo)教師簽字 實(shí)驗(yàn)4 數(shù)字解調(diào)與眼圖實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握2D

21、PSK相干解調(diào)原理。2. 掌握2FSK過零檢測解調(diào)原理預(yù)習(xí)知識（實(shí)驗(yàn)前填寫完成）（1）2DPSK信號的解調(diào)方式有： 相干解調(diào)或差分相干解調(diào)法（相位比較法） （2）2FSK信號的解調(diào)方式有：包絡(luò)檢波法、相干解調(diào)法、鑒頻法、過零檢測法等 2DPSK相干解調(diào)波形示意圖2DPSK相干解調(diào)電路中的有關(guān)信號波形如圖所示，圖中假設(shè)絕對碼為1101011，下面對一些具體問題加以說明。 信源是周期為24bit的周期信號，當(dāng)24bit的相對碼BK中“1”碼和“0”碼個(gè)數(shù)不相等時(shí)，相乘器U29的輸出信號MU及低通濾波器輸出信號LPF是正負(fù)不對稱的信號。在實(shí)際的2DPSK通信系統(tǒng)中，抽樣判決器輸入信號是一個(gè)均值為0且

22、正負(fù)對稱的信號，因此最佳判決電平為0。TX系列實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，判決電平VC是可以調(diào)節(jié)的。當(dāng)VC=0而相對碼BK中“1”碼和“0”碼個(gè)數(shù)差別太大時(shí)，可能出現(xiàn)誤判決，即解調(diào)器出現(xiàn)誤碼。因?yàn)榇藭r(shí)LPF信號的正電平或負(fù)電平非常接近0電平，抽樣脈沖稍不理想就會(huì)造成誤碼。電位器R39用來調(diào)節(jié)判決電平，當(dāng)BK中“1”碼與“0”碼個(gè)數(shù)差別比較大時(shí)出現(xiàn)誤碼時(shí)，可調(diào)節(jié)R39使VC接近LPF信號的中值。實(shí)際通信系統(tǒng)中的2DPSK相干解調(diào)器（或差分相干解調(diào)器）是針對隨機(jī)信號，不需要調(diào)節(jié)判決電平。 比較器的輸出信號CM為TTL電平信號，它不能作為相對碼直接送給碼反變器，因?yàn)樗⒉皇且粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)的單極性非歸零碼，其單個(gè)“1”碼對

23、應(yīng)的正脈沖的寬度和單個(gè)“0”碼對應(yīng)的零電平的寬度可能小于碼元寬度、也可能大于碼元寬度。另外，當(dāng)LPF中有噪聲時(shí)，CM中還會(huì)出現(xiàn)噪聲脈沖（由于在TX系列實(shí)驗(yàn)設(shè)備中信道是理想的，接收機(jī)輸入信號中無噪聲，故實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察不到此脈沖噪聲）。實(shí)驗(yàn)4 數(shù)字解調(diào)與眼圖 2FSK過零檢測解調(diào)器各點(diǎn)波形示意圖實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟（根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫）2DPSK解調(diào)模塊上有以下信號測試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)： MU相乘器輸出信號測試點(diǎn) LPF低通、運(yùn)放輸出信號測試點(diǎn) VC比較器比較電壓測試點(diǎn) CM比較器輸出信號測試點(diǎn)/輸出點(diǎn) BK解調(diào)輸出相對碼測試點(diǎn) AK-OUT解調(diào)輸出絕對碼測試點(diǎn)/輸出點(diǎn) BS-IN位同步信號輸入點(diǎn) 2FSK

24、解調(diào)模塊上有以下信號測試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)： FD2FSK過零檢測器輸出信號測試點(diǎn) LPF低通濾波器輸出信號測試點(diǎn) CM比較器輸出信號測試點(diǎn)/輸出點(diǎn) BS-IN位同步信號輸入點(diǎn) AK-OUT解調(diào)輸出信號的測試點(diǎn)/輸出點(diǎn)1. 復(fù)習(xí)前面實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容并熟悉2DPSK解調(diào)模塊及2FSK解調(diào)模塊的工作原理，接通實(shí)驗(yàn)箱電源。將數(shù)字調(diào)制模塊單刀雙擲開關(guān)K7置于左方NRZ端。 2. 檢查數(shù)字信源、數(shù)字調(diào)制及載波同步模塊是否工作正常，載波同步模塊的鎖相環(huán)應(yīng)處于鎖定狀態(tài)。 3. 2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)（1）將數(shù)字信源模塊的BS-OUT用信號連線連接到2DPSK解調(diào)模塊的BS-IN處。將示波器置于外同步觸發(fā)狀態(tài)，以信源模塊的

25、FS信號作為示波器外同步觸發(fā)信號。將示波器的CH1接數(shù)字調(diào)制模塊的BK，CH2接2DPSK解調(diào)模塊的MU。MU與BK的相位關(guān)系是同相或反相。實(shí)驗(yàn)4 數(shù)字解調(diào)與眼圖（2）示波器的CH2接2DPSK解調(diào)模塊的LPF，可看到LPF與MU相位關(guān)系是 同相。（3）示波器的CH1接VC，調(diào)節(jié)電位器R39，使VC為LPF的中值電平（4）觀察數(shù)字調(diào)制模塊的BK與2DPSK解調(diào)模塊的MU、LPF、BK之間的關(guān)系，再觀察數(shù)字信源模塊中AK信號與2DPSK解調(diào)模塊的MU、LPF、BK、AK-OUT信號之間的關(guān)系。（畫出圖形）（5）斷開、接通電源若干次，改變數(shù)字調(diào)制模塊的CAR信號與載波同步模塊的CAR-OUT信號的

26、相位關(guān)系，重新進(jìn)行步驟（4）中的觀察。（6）將數(shù)字調(diào)制模塊單刀雙擲開關(guān)K7置于右方M序列端，此時(shí)數(shù)字調(diào)制器輸入的基帶信號是m序列。用示波器觀察2DPSK解調(diào)模塊中的LPF信號，即可看到無噪聲時(shí)的眼圖。 4. 2FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)將數(shù)字調(diào)制模塊單刀雙擲開關(guān)K7還原置于左方NRZ端。將數(shù)字信源模塊的BS-OUT用信號連線換接到2FSK解調(diào)模塊的BS-IN處，示波器探頭CH1接數(shù)字信源模塊中的AK，CH2分別接2FSK解調(diào)模塊中的FD、LPF、CM及AK-OUT，畫出2FSK過零檢測解調(diào)器的解調(diào)過程示意圖。實(shí)驗(yàn)思考題1、總結(jié)2DPSK克服相位模糊現(xiàn)象的機(jī)理當(dāng)相干載波為-cosC t時(shí)，MU、LPF及BK

27、與載波為cosC t時(shí)的狀態(tài)反相，但AK仍不變（第一位與BK的起始電平有關(guān)）。2DPSK系統(tǒng)之所能克服相位模糊現(xiàn)象，是因?yàn)樵诎l(fā)端將絕對碼變?yōu)榱讼鄬Υa，在收端又將相對碼變?yōu)榻^對碼，載波相位模糊可使解調(diào)出來的相對碼有兩種相反的狀態(tài)，但它們對應(yīng)的絕對碼是相同的。實(shí)驗(yàn)者簽名 指導(dǎo)教師簽字 實(shí)驗(yàn)5數(shù)字鎖相環(huán)與位同步實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 了解數(shù)字鎖相環(huán)的作用。2. 了解用數(shù)字環(huán)提取位同步信號的原理及對其輸入的信息代碼的要求。預(yù)習(xí)知識（1）數(shù)字鎖相環(huán)用于提取位同步信號。（2）環(huán)路輸入信號電平變化頻率越低，位同步信號同步抖動(dòng)越大。若環(huán)路輸入信號是單極性非歸零碼，則連“1”或連“0”碼越多，越不利于提取位同步信號。實(shí)

28、驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟1、熟悉位同步模塊工作原理。將數(shù)字信源模塊的NRZ-OUT信號用信號連線連接到位同步模塊的S-IN點(diǎn)，接通實(shí)驗(yàn)箱電源。按幾下位同步模塊的復(fù)位鍵，確保位同步模塊正常工作。2、觀察數(shù)字環(huán)的鎖定狀態(tài)和失鎖狀態(tài)。調(diào)整信源模塊的K1、K2、K3開關(guān)，使NRZ-OUT為01110010 11000000 00000000。將示波器置于外同步觸發(fā)狀態(tài)，用數(shù)字信源模塊的FS信號作為示波器的外同步觸發(fā)信號。將示波器的兩個(gè)探頭分別接信源模塊的NRZ-OUT和位同步模塊的BS-OUT。調(diào)節(jié)位同步模塊上的電位器CR2，觀察數(shù)字環(huán)的鎖定狀態(tài)和失鎖狀態(tài)。鎖定時(shí)BS-OUT信號上升沿位于NRZ-OUT信號的

29、碼元中間且在很小范圍內(nèi)抖動(dòng)；失鎖時(shí)，BS-OUT的相位抖動(dòng)比較大，本實(shí)驗(yàn)中可能超出半個(gè)碼元寬度范圍。3、觀察位同步信號抖動(dòng)范圍與位同步器輸入信號連“1”或連“0”個(gè)數(shù)的關(guān)系。調(diào)節(jié)電位器CR2使環(huán)路鎖定且BS-OUT信號相位抖動(dòng)范圍最小，調(diào)整信源模塊的K1、K2、K3，使每幀NRZ-OUT信號只有1個(gè)“1”碼或只有1個(gè)“0”碼，觀察此時(shí)BS-OUT信號的相位抖動(dòng)變化情況。實(shí)驗(yàn)者簽名 指導(dǎo)教師簽字 實(shí)驗(yàn)6 時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的基本原理。 2.掌握位同步信號抖動(dòng)、幀同步信號錯(cuò)位對數(shù)字信號傳輸?shù)挠绊憽?.掌握位同步信號、幀同步信號在數(shù)字分接中的作用及同步

30、時(shí)分復(fù)用信號的分接原理。預(yù)習(xí)知識（1）時(shí)分復(fù)用基本原理。（2）數(shù)字通信系統(tǒng)位同步、幀同步時(shí)的狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟（根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫）本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源、位同步、幀同步及數(shù)字終端等四個(gè)模塊。它們的信號連接關(guān)系如圖所示，其中實(shí)線表示印刷板上已經(jīng)布好的連線，虛線表示實(shí)驗(yàn)中要由實(shí)驗(yàn)者連接的信號線。 1.復(fù)習(xí)位同步、幀同步的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并熟悉數(shù)字終端模塊工作原理，按照圖將這四個(gè)模塊連在一起，接通實(shí)驗(yàn)箱電源。示波器處于外同步觸發(fā)狀態(tài)，將信源模塊的FS信號作為示波器外同步觸發(fā)信號。 圖 數(shù)字基帶系統(tǒng)連接圖2.用示波器CH1觀察數(shù)字信源模塊NRZ-OUT信號，判斷信源模塊是否工作正常。正常工作時(shí)現(xiàn)象應(yīng)是： 波

31、形顯示的NRZ應(yīng)和數(shù)碼管一致 3.用示波器CH2觀察位同步模塊BS-OUT信號，調(diào)節(jié)位同步模塊的電位器CR2，使位同步信號BS-OUT的上升沿對準(zhǔn)信源NRZ信號的碼元中間并且相位抖動(dòng)最小。 4.將數(shù)字信源模塊的K1置于1110010，用示波器CH2觀察幀同步模塊FS信號與信源NRZ信號的相位關(guān)系，判斷幀同步模塊是否工作正常。注意：FS信號的上升沿超前于NRZ-OUT信號中第1路數(shù)據(jù)的起始時(shí)間約半個(gè)碼元，基本上與BS-OUT信號的上升沿對齊。5.當(dāng)位同步模塊、幀同步模塊已正確地提取出位同步信號和幀同步信號時(shí)，通過信源模塊及終端模塊的發(fā)光二極管觀察兩路8bit數(shù)據(jù)是否已正確地傳輸?shù)绞战K端，正常工作

32、時(shí)現(xiàn)象應(yīng)是： 信源及終端的數(shù)碼管顯示應(yīng)一致 6.用示波器觀察分接出來的兩路8bit周期信號D1和D2，從而判斷終端模塊是否已將兩路時(shí)分復(fù)用信號正確地分接出來。正常工作時(shí)現(xiàn)象應(yīng)是： D1和D2的波形應(yīng)與數(shù)碼管顯示應(yīng)一致 實(shí)驗(yàn)6 時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)7.觀察位同步抖動(dòng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽Ｓ檬静ㄆ饔^察數(shù)字終端模塊的D1或D2信號，然后緩慢調(diào)節(jié)位同步模塊上的電位器CR2，增大位同步抖動(dòng)范圍，觀察D1或D2信號波形變化情況和發(fā)光二極管的狀況（當(dāng)位同步抖動(dòng)范圍超過一個(gè)碼元時(shí)，D1或D2指示燈有明顯閃爍，即有誤碼）。8觀察幀同步對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?。還原位同步模塊到正確的狀態(tài)。通過設(shè)置信源模塊的K1、K2和K

33、3，使幀同步碼1110 010處于一幀信號中任意位置，觀察數(shù)字終端分接出來的兩路信號并確定它們與數(shù)字信源模塊的輸出信號對應(yīng)關(guān)系： 當(dāng)幀同步碼不在K1位置時(shí)，終端不能正確分接出兩路信號，因?yàn)閹揭呀?jīng)不起作用了。在國際通信中，幀同步碼的位置是要處在一幀中的第0幀，其他位置不行。 實(shí)驗(yàn)者簽名 指導(dǎo)教師簽字 實(shí)驗(yàn)7 時(shí)分復(fù)用2DPSK、2FSK 通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握時(shí)分復(fù)用2DPSK通信系統(tǒng)的基本原理。2.掌握時(shí)分復(fù)用2FSK通信系統(tǒng)的基本原理。預(yù)習(xí)知識（1）時(shí)分復(fù)用復(fù)接、分接基本原理。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟（根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫）圖給出了傳輸兩路數(shù)字信號的時(shí)分復(fù)用2DPSK通信系統(tǒng)原理框圖，將圖中的

34、2DPSK調(diào)制器和2DPSK解調(diào)器分別換為2FSK調(diào)制器和2FSK解調(diào)器，并去掉載波同步信號，即為時(shí)分復(fù)用2FSK通信系統(tǒng)。圖中m(t)為時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶信號，為NRZ碼，發(fā)濾波器及收濾波器的作用與基帶系統(tǒng)類似。為便于用示波器觀察數(shù)字信號的傳輸過程，本實(shí)驗(yàn)假設(shè)信道是理想的且收、發(fā)端都無濾波器。2DPSK時(shí)分復(fù)用通信系統(tǒng) 1.擬定2DPSK系統(tǒng)及2FSK系統(tǒng)各模塊之間的信號連接方案2DPSK系統(tǒng)中包括數(shù)字信源、數(shù)字調(diào)制、載波同步、2DPSK解調(diào)、位同步、幀同步及數(shù)字終端等七個(gè)模塊。在2FSK系統(tǒng)中，無載波同步模塊，將2DPSK解調(diào)模塊改為2FSK解調(diào)模塊，其它模塊與2DPSK系統(tǒng)相同。畫出2DP

35、SK系統(tǒng)七個(gè)模塊全部信號連接圖，用虛線標(biāo)出手工接線。實(shí)驗(yàn)7 時(shí)分復(fù)用2DPSK、2FSK通信系統(tǒng)2.進(jìn)行2DPSK通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)按擬定的方案連好信號連線，接通實(shí)驗(yàn)箱電源，數(shù)字調(diào)制模塊單刀雙擲開關(guān)K7置于左方NRZ端。若信源的兩路數(shù)據(jù)可以正確地傳輸?shù)浇K端，則用示波器觀察信號的傳輸過程，從而掌握時(shí)分復(fù)用2DPSK通信系統(tǒng)的基本原理。若信源的兩路數(shù)據(jù)不能正確地傳輸?shù)浇K端，請分析原因并排除故障。3.進(jìn)行2FSK通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)使信源的兩路數(shù)據(jù)正確地傳輸?shù)浇K端。實(shí)驗(yàn)思考題1.位同步信號的上升沿為什么要處于2DPSK解調(diào)器或2FSK解調(diào)器的低通濾波器輸出信號的碼元中心？答：通常低通濾波器輸出信號在碼元中間幅度最

36、大，噪聲容限大，因而位同步信號上升沿對準(zhǔn)碼元中間可使誤碼率最小。2.此2DPSK實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，若不能正確傳輸兩路數(shù)據(jù)，排除故障的最優(yōu)步驟是什么？答：依照信號流程檢查各單元，找出故障產(chǎn)生點(diǎn)，予以排除。0）檢查電源輸出和接線；1）信源單元幀同步識別碼設(shè)置是否正確（K1應(yīng)設(shè)置為1110010）；2）載波同步單元的鎖相環(huán)是否完全鎖定（調(diào)節(jié)可變電容使Ud處于同步帶中間）3）2DPSK解調(diào)單元MU、LPF波形以及Vc電壓設(shè)置是否正確（調(diào)節(jié)電位器使MU、LPF波形符合要求，Vc處于LPF中值）；4）位同步單元鎖相環(huán)是否正確鎖定（調(diào)節(jié)可變電容使BS-OUT抖動(dòng)足夠?。?；實(shí)驗(yàn)者簽名 指導(dǎo)教師簽字 實(shí)驗(yàn)8 PCM編

37、譯碼實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握PCM編譯碼原理。 2. 了解語音信號PCM編譯碼系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍和頻率特性的定義。預(yù)習(xí)知識（1）PCM編譯碼原理。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟（根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫）該模塊上有以下信號測試點(diǎn)和輸入點(diǎn)： BSPCM基群時(shí)鐘信號測試點(diǎn) SL0PCM基群第0個(gè)時(shí)隙同步信號測試點(diǎn) SLA信號A的抽樣信號即時(shí)隙同步信號測試點(diǎn) SLB信號B的抽樣信號即時(shí)隙同步信號測試點(diǎn) SRB信號B譯碼器輸出信號測試點(diǎn) STA輸入到編碼器A的信號測試點(diǎn) SRA信號A譯碼器輸出信號測試點(diǎn) STB輸入到編碼器B的信號測試點(diǎn) PCM時(shí)分復(fù)用PCM信號測試點(diǎn) PCM-A信號A編碼結(jié)果測試點(diǎn) PCM-B信號B編碼結(jié)果測試

38、點(diǎn) STA-IN外部音頻信號A輸入點(diǎn) STB-IN外部音頻信號B輸入點(diǎn) 本模塊有多個(gè)設(shè)定開關(guān)：開關(guān)K5、K6用來選擇兩個(gè)編碼器的輸入信號，開關(guān)手柄處于左邊(STA-IN、STB-IN)時(shí)選擇外部信號、處于右邊(STA-S、STB-S)時(shí)選擇模塊內(nèi)部音頻正弦信號。1. 熟悉PCM編譯碼模塊的工作原理，用開關(guān)K9接通8KHz抽樣信號(即K9置為1000狀態(tài))，開關(guān)K8置為SL1(或SL5、SL7)，開關(guān)K5、K6分別置于STA-S、STB-S端，接通實(shí)驗(yàn)箱電源。 2. 將示波器置于內(nèi)同步觸發(fā)狀態(tài)且設(shè)定CH1通道信號為內(nèi)同步觸發(fā)信號。用CH1通道分別觀察STA、STB，調(diào)節(jié)電位器R20(對應(yīng)STB)

39、，使正弦信號STB波形頂部不失真(峰峰值小于5V)。 3. 用示波器觀察PCM譯碼器輸出信號的量化噪聲 示波器的CH1接STA(或STB)，CH2接SRA(或SRB)，觀察編碼器輸入信號和譯碼器輸出信號波形的區(qū)別（注意觀察譯碼輸出信號的量化噪聲，包括小信號量化噪聲和大信號量化噪聲）。實(shí)驗(yàn)8 PCM編譯碼 4. 用示波器觀察PCM編碼輸出信號。 示波器CH1接SL0（調(diào)整示波器掃描周期以至少顯示兩個(gè)SL0脈沖，從而可以觀察完整的一幀信號），CH2依次接SLA、PCM-A、SLB、PCM-B以及PCM，觀察編碼后的數(shù)據(jù)所處時(shí)隙位置與時(shí)隙同步信號的關(guān)系以及PCM信號的幀結(jié)構(gòu)（注意：本實(shí)驗(yàn)的幀結(jié)構(gòu)中有29個(gè)時(shí)隙是空時(shí)隙，SL0、SLA及SLB的脈沖寬度等于一個(gè)時(shí)隙寬度）。 開關(guān)K8分別接通SLB1、2、5、7，觀察PCM幀結(jié)構(gòu)的變化情況。 5. 用示波器定性觀察PCM編譯碼器的動(dòng)態(tài)范圍。 如果沒有配置低失真低頻信號發(fā)生器，可