通信原理實驗

1、實驗一 熟悉實驗箱 實驗：電話交換呼叫處理系統(tǒng) P149 P152 用戶電路 用戶電路 話路網(wǎng)絡(luò) 出中繼器 入中繼器 話務(wù)臺 掃描器 存貯器 IO 設(shè)備 中央處理器 信令通道 話音通道 圖 9.1.1 程控交換機組成框圖 交換機話音通道與信令通道分開；信令：控制信號，比如摘機、掛機交換控制系統(tǒng) 用戶接口 2# 1# 電話接口 1 P C M 編碼1 P C M 編碼 2 電話接口 2 傳輸信道 交換處理模塊 DTMF檢測 1 DTMF檢測 2 64Kbps 64Kbps 用戶接口 圖 9.1.2 電話呼叫處理系統(tǒng)實驗電路功能組成框圖 線路信令（控制信號，比如摘機掛機）地址信令（DTMF，撥號碼

2、）話音信號話音編碼DTMF:雙音多頻123456789*0#1209Hz 1336Hz 1477Hz697Hz770Hz852Hz941Hz 中繼器：這里是內(nèi)線外線切換的意思，不同交換網(wǎng)絡(luò)的接口。 TP103是摘掛機檢測信號，當(dāng)摘機時高電平變低電平，掛機時恰相反。 TP107是收信號檢測，即反饋過來的信令信號，如回鈴音，忙音等 。通話時為語音信號。 用示波器看信號的波形 收線：對方掛機后，電話恢復(fù)正常接線音狀態(tài) 看交流信號（語音）：示波器放交流檔 看直流信號（H/L電平）：示波器放直流檔 確定0V位置：示波器放接地檔，放屏幕中央實驗內(nèi)容 P151 準(zhǔn)備工作P152 （5） P151 (2) K

3、504 設(shè)置在ADPCM1位置 P151 (2) K604 設(shè)置在ADPCM2位置實驗二 模擬鎖相環(huán)實驗 第八頁 實驗內(nèi)容 準(zhǔn)備工作，23 57 PLL目的：保證系統(tǒng)輸出準(zhǔn)確頻率（不穩(wěn)-穩(wěn)） 例如：接收機本振頻率（載波） 用信號發(fā)生器在J007（左邊，無接地）送256KHz的TTL方波作為參考信號（3.5V 5V） 第3步：測量各個信號頻率，TPP01TPP04 （發(fā)生器同時接輸入輸出線） 同步：示波器輸入有兩路信號，以一路作為參考信號（觸發(fā)源），當(dāng)同步時二路信號波形穩(wěn)定無抖動，不同步時一路 信號或二路信號發(fā)生 抖動 f0=256KHz 固定 64KHz UP04 UP03B UP02 UP0

4、1 鎖定輸出 512KHz 信號 分頻器 4 分頻器 8 HDB3 環(huán)路 濾波器 放大器 圖 2.1.1 模擬鎖相環(huán)組成框圖 TPP02 TEST 跳線器 KP02 VCO TPP03 TPP06 TPP04 TPP05 256Kbitps TPP07 帶通 濾波器 TPP01 UP03A 64KHz A256KTTL測試信號B UP01：模擬鎖相環(huán)，包括鑒相器（相位比較）；VCO（壓控振蕩器） 實驗?zāi)繕?biāo)：VCO輸出信號TPP04（不穩(wěn)定）鎖定在512KHz的頻率上 鑒相器輸入A：穩(wěn)定64KHz信號 輸入B：不穩(wěn)定64KHz信號 同步帶：鎖定后維持同步的頻率范圍 從同步狀態(tài)進入到非同步狀態(tài)的頻

5、率范圍 捕捉帶：失鎖后進入同步的頻率范圍 從不同步狀態(tài)進入到同步狀態(tài)的頻率范圍 P10 倒數(shù)第四行f：頻偏，f偏移512KHZ頻點的數(shù)值f0= 512KHZ（大概數(shù)值） TPP07:鎖定檢測點 環(huán)路鎖定-H電平 環(huán)路失鎖-波形亂，類似矩形波 以。為同步信號 示波器選擇觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)即同步信號由示波器自身提供；CH2即由CH2輸入的信號作為同步信號。 將該信號作為CH2，然后選擇觸發(fā)源為CH2實驗三 數(shù)字鎖相環(huán)實驗 目的：使本地時鐘鎖定在外部輸入的參考時鐘64KHz上 結(jié)果：本地不穩(wěn)定分頻時鐘D信號保持與E信號的同步 第三步：測量各點頻率只需要測量TPMZ0104，要同時接兩條線（輸出64KHz

6、測試信號和輸入的待測信號） 或者直接用 示波器測量 實驗內(nèi)容：16信號發(fā)生器實驗箱輸入：計數(shù)器，測量頻率 按鈕輸出：信號發(fā)生器結(jié)論：同步帶捕捉帶，但差別很小，12KHz B C A H G F E D 本地時鐘14336KHz 外部標(biāo)準(zhǔn)參考 64KHz 倍頻 63 64 65 28 4 延時 10ns 采樣 1 采樣 2 UM01：FPGA TPMZ03 TPMZ05 圖 2.2.1 數(shù)字鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu) TPMZ04 TPMZ02 不穩(wěn)定 16 TPMZ01 鑒相器控制電壓28672KHz56KHz16KHz16KHz A：14336KHz B：448KHz C：64KHz E：16KHz F：

7、16KHz 00 01 11 01 1/63 1/64 1/65 1/64 D：16KHz (G, H) 可變分頻器分頻數(shù) T1 時刻 T2 時刻 T3 時刻 T4 時刻 圖 2.2.2 數(shù)字鎖相環(huán)的基本鎖相過程與數(shù)字鎖相環(huán)的基本特征 D、E信號一開始不同步，然后慢慢調(diào)節(jié)同步E F 上升沿對D進行采樣, 測試L電平長度判斷頻率大小如果D信號在每次10ns非常短時間保證有一個上升沿，有穩(wěn)定的頻率F改大，T變小F改小，T變大 以。為同步信號 示波器選擇觸發(fā)源：內(nèi)觸發(fā)即同步信號由示波器自身提供；CH2即由CH2輸入的信號作為同步信號。 將該信號作為CH2，然后選擇觸發(fā)源為CH2實驗四實驗四 AMI/

8、HDB3碼型變換實驗碼型變換實驗 AMI/HDB3 歸零碼：自同步碼，直接提取時鐘信號歸零碼：自同步碼，直接提取時鐘信號 單單/雙極性碼雙極性碼 實驗內(nèi)容：實驗內(nèi)容：1、2、5、6 輸入信號輸入信號:m序列序列 7位：位：1110010 15位：位：111100010011010 AMI 碼和HDB3碼的功率譜：不含直流分量非歸零碼：能量集中在直流低頻部分1.00.500.51.0AMIHDB3非歸零碼歸一化功率譜f / fs TPD01 數(shù)據(jù)輸入 跳線器 M Dt 編碼 譯碼 電平 變換 電平 變換 跳線器 TPD03 TPD04 TPD05 TPD08 HDB3 AMI 跳線器 KD03

9、發(fā)時鐘數(shù)據(jù)輸出收時鐘TPD07 1-2 2-3 KD02 位定時提取電路 圖 5.1.2 AMI/HDB3 編譯碼模塊組成框圖 KD01 單極性碼雙 極 性 碼256KHz 帶通濾波器 模擬鎖相環(huán) （PLL） TPD06 TPD02 TPP01 UD01 UD02A UD02B 提取時鐘（歸零） TPD05：雙極性歸零碼 TPD08：單極性歸零碼 KD01在HDB3模塊內(nèi) 負極性：把正電壓-負電壓 （課本是雙極性）1 1 1 0 0 1 0AMI雙極性歸零碼單極性電平歸零碼（負電平，DC檔位）FSK傳輸系統(tǒng)實驗 KL02 放N端（稍微偏右上位置） 準(zhǔn)備工作-實驗前檢查 實驗內(nèi)容： （一）15（

10、2） （二）1 （全0全1，同步信號不能選擇DC） 0/1碼可以作為同步信號）f1f2輸入碼流cos( )sin( )正交調(diào)制器W0z-1圖3.1.4 FSK正交調(diào)制器結(jié)構(gòu)圖正交調(diào)制頻率頻率幅度幅度幅度頻率一般調(diào)制基帶頻譜中頻頻譜帶通濾波器采用正交調(diào)制，要先 生成同相、正交的基帶分量，低頻正弦波，可以濾掉一個邊帶。正交：兩路信號相位差90度，李沙育波形是圓正交調(diào)制優(yōu)點 自動抑制一個邊帶，不需要另外加濾波器濾除 相位連續(xù) （一般調(diào)制采用開關(guān)切換振蕩頻率，相位不連續(xù)）中頻正交調(diào)制，產(chǎn)生TPK03中頻信號基帶信號基帶低頻 波形對中頻信號TPK03解調(diào)后的低頻基帶波形數(shù)字基帶信號李沙育圖形 示波器測量

11、頻率和相位的方法很多， “李沙育圖形法”就是其中用得最多的一種。 “李沙育圖形法”又稱波形合成法，就是將被測頻率的信號和頻率已知的標(biāo)準(zhǔn)信號分別加至示波器的Y軸輸入端和x軸輸入端，在示波器顯示屏上將出現(xiàn)一個合成圖形，這個圖形就是李沙育圖形。李沙育圖形隨兩個輸入信號的頻率、相位、幅度不同，所呈現(xiàn)的波形也不同。 設(shè)置：X-Y 相位差90度：圓 相位差180度、0度：線 BPSK傳輸系統(tǒng)實驗 KL02 放N端（稍微偏右上位置） 實驗內(nèi)容： （一）14 （二）1 （很多實驗箱效果不好）（1） 李沙育波形定義：如果給示波器的X 軸輸入和Y軸輸入同時加正弦電壓，且它們的頻率成簡單的整數(shù)比，則電子束的亮點在熒

12、光屏上描出一些特殊形狀的軌跡，稱之為李沙育圖形。它是兩個相互垂直的諧振動的合運動軌跡。不同頻率比得到不同的李沙如圖形。在頻率比相同的情況下，初相位和相位差不同，也有不同的李沙育圖形。（2）什么叫做星座圖？ 數(shù)字通信中，經(jīng)常將數(shù)字信號在復(fù)平面上表示，以直觀的表示信號和信號之間的聯(lián)系。這種圖形被稱做星座圖。 (3) 李沙育波形是星座圖的示波器表示歸零碼載波直接調(diào)制成形調(diào)制TbTPK03中頻已調(diào)信號：0/1 相位不同BPSK調(diào)制，控制時鐘載波相位經(jīng)過成型后的基帶低頻波基帶成型，防止ISI中頻調(diào)制（TPK03）經(jīng)過中頻解調(diào)后基帶波形再經(jīng)過匹配濾波后波形原始數(shù)字基帶信號基帶成型 防止碼間干擾 雙極性信號

13、 TPI03和TPI04波形一樣 0；1-直流信號；0/1碼-類似正弦的波 TPJ06 看不到眼圖，因為被LPF濾掉 （比如：SIN*COSSIN2X） 發(fā)送端相位差180，李沙育是直線 TPK03：中頻已調(diào)信號 TPK06、TPK07：中頻載波信號（用到） TPJ05、TPJ06解調(diào)后的基帶波形 匹配濾波：對收發(fā)匹配濾波特性進行分配，發(fā)送端眼圖 發(fā)散，效果變好。收端不受影響，因為收發(fā)傳輸特性相乘不變。眼圖觀察 利用眼圖可方便直觀地估計系統(tǒng)的性能。對眼圖的測試方法如下：用示波器的同步輸入通道接收碼元的時鐘信號，用示波器的另一通道接在系統(tǒng)接收濾波器的輸出端（例如I支路），然后調(diào)整示波器的水平掃描

14、周期（或掃描頻率），使其與接收碼元的周期同步。這時就可以在熒光屏上看到顯示的圖型很像人的眼睛，所以稱為眼圖。在這個圖形上，可以觀察到碼間串?dāng)_和噪聲干擾的影響，從而估計出系統(tǒng)性能的優(yōu)劣程度。 觀察眼圖時，選擇m序列，需要一個不規(guī)則的基帶信號，否則只能看到眼圖部分圖形。（例：第一步） 實驗箱原因，由于存在干擾噪聲，接收端看眼圖效果非常差解調(diào)端李沙育波形 一個旋轉(zhuǎn)的實心圓是因為收端本振產(chǎn)生載波沒跟發(fā)端同步 ，此處還沒有信號的雛形，不存在0，相位反轉(zhuǎn)。此時的實心圓說明也不知道從哪個相位到了哪個相位。DBPSK傳輸系統(tǒng)實驗 實驗內(nèi)容： （一）14 （二）1（1）（4） 2（1） 選做3（1）（3）-調(diào)整

15、示波器周期檔位 首先設(shè)置無誤碼環(huán)境：SWB02的設(shè)置為0001（E_SEL0、E_SEL1和M_SEL0拔下，M_SEL1插入） KL01放右端低通濾波A/D判決TPJ05TPN02TPN04低通濾波TPJ06中放VCXO90 度A/D匹配濾波匹配濾波樣點抽取2/1樣點抽取2/1位定時TPMZ07延時圖 3.3.6 DBPSK 的 DSP 解調(diào)方框圖無載波恢復(fù)，中頻信號，無眼圖提取位定時信號作為抽樣時鐘(對TPN02調(diào)整后波形）未經(jīng)判決的基帶信號原始數(shù)字基帶信號DBPSK傳輸系統(tǒng)實驗P62: （一） 1 觀察TPM02和TPM03 雙音多頻檢測實驗 表 7.2.1 DTMF 號碼組合 高頻 低

16、頻 1209 1336 1447 1633 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C 941 * 0 # D 地址信令撥號音濾波器高頻群濾波器低頻群濾波器數(shù)字檢測編碼轉(zhuǎn)換鎖存輸出D0 TP303D1 TP304D2 TP305D3 TP306雙音多頻碼 TP302 檢測有效K301TP301- -+ +TN輸入CM8870圖 7.2.1 DTMF 模塊組成框圖D01D02D03D04可以看到兩種頻率波形的疊加 表 7.2.2 DTMF 檢測輸出邏輯 fL（Hz） fH(Hz) NO. EN D04 D03 D02 D01 697 1209 1 H L L L H

17、697 1336 2 H L L H L 697 1477 3 H L L H H 770 1209 4 H L H L L 770 1336 5 H L H L H 770 1477 6 H L H H L 852 1209 7 H L H H H 852 1336 8 H H L L L 852 1477 9 H H L L H 941 1336 0 H H L H L 941 1209 * H H L H H 941 1477 # H H H L L 697 1633 A H H H L H 770 1633 B H H H H L 852 1633 C H H H H H 941 16

18、33 D H L L L L L Z Z Z Z 用示波器看直流電平，放DC檔 實驗內(nèi)容：12 測試：當(dāng)檢測到DTMF信號后，TP302會由低電平跳變到高電平（DC檔） 練習(xí)信號發(fā)生器使用，測量TPMZ07信號頻率PCM編碼譯碼系統(tǒng)實驗 收 PCM 碼字U502PCM編譯碼器發(fā) PCM 碼字至用戶接口8KHz 同步256KHz 時鐘圖 4.2.1 PCM 模塊電路組成框圖跳線器K501測試信號至用戶接口TP504TP505TP506TP502TP501TP503跳線器LOOPADPCM2MUXK504- -+ + K502TN- -+ +K503 T NNT編碼譯碼運放：放大模擬信號模擬信號T

19、P501：發(fā)送的模擬信號，輸入編碼器進行編碼TP502：編碼后的數(shù)字PCM信號TP503：PCM編碼器輸入信號時鐘 256KHz （采樣周期中H期間對應(yīng)8比特時鐘，L期間不編碼）TP504：PCM編碼抽樣時鐘 8KHzTP505：輸入數(shù)字PCM碼字信號，用來譯碼TP506：接收模擬信號，接收譯碼器輸出的模擬信號實驗內(nèi)容K503放左端，SWB02的E_SEL0,E_SEL1斷開信號發(fā)生器輸出正弦波：用函數(shù)輸出的接口 （一）1 2、方法一 K001放2_3位置 方法二（1） （二） K001恢復(fù)成2_3位置 輸入信號電壓過高或頻率過高（有的1.8KHz仍不失真），可能超出PCM 工作動態(tài)范圍，引起失真。幀成形及傳輸實驗 4 路時隙 TS0 TS 1 TS 2 TS 3 話路時隙 開 關(guān) 信 號 時 隙 特殊碼時隙 幀同步時隙 1 1 1 0