通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、通信原理實(shí)驗(yàn)CPLD可編程數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)K1、通信原理 0 號(hào)模塊一塊2、示波器 一臺(tái)實(shí)驗(yàn)原理CPLD可編程模塊用來產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需要的各種時(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CPLD可編程器件的二次開發(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

2、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。幀長為24位，其中首位無定義，第2位到第8位是幀同步碼（7位巴克碼1110010），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。實(shí)驗(yàn)框圖1、觀測(cè)時(shí)鐘信號(hào)輸出波形。2、 用示波器觀測(cè)幀同步信號(hào)輸出波形。3、用示波器觀測(cè)偽隨機(jī)信號(hào)輸出波形模擬信號(hào)源實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)K1、通信原理 0 號(hào)模塊一塊2、示波器 一臺(tái)實(shí)驗(yàn)原理1.同步正弦波信號(hào)圖2-1為同步正弦信號(hào)發(fā)生器的電路圖。它由2KHz方波信號(hào)產(chǎn)生

3、器（圖中省略了）、同相放大器和低通濾波器三部分組成。2KHz的方波信號(hào)由CPLD可編程器件U8內(nèi)的邏輯電路通過編程產(chǎn)生2.非同步信號(hào)源非同步信號(hào)源利用混合信號(hào)SoC型8位單片機(jī)C8051F330，采用DDS(直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)產(chǎn)生。通過波形選擇器S6選擇輸出波形，對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管亮。它可產(chǎn)生頻率為180Hz18KHz的正弦波、180Hz10KHz的三角波和250Hz250KHz的方波信號(hào)。按鍵S7、S8分別可對(duì)各波形頻率進(jìn)行增減調(diào)整。非同步信號(hào)輸出幅度為04V，通過調(diào)節(jié)W4改變輸出信號(hào)幅度?？衫盟ㄐ缘赜^察通信話路的頻率特性，同時(shí)用作增量調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制實(shí)驗(yàn)的模擬輸入信號(hào)。3.載波產(chǎn)生電

4、路1）功用載波產(chǎn)生電路用來產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制所需的正弦波信號(hào)，頻率有64KHz和128KHz兩種。2）工作原理64K載波產(chǎn)生電路如圖2-4所示，128K載波產(chǎn)生電路如圖2-5所示64KHz(128KHz)的方波信號(hào)由CPLD可編程器件U8內(nèi)的邏輯電路通過編程產(chǎn)生?！?4K同步正弦波”（“64K”同步正弦波）為其測(cè)量點(diǎn)。U17A(U18A)及周邊的電阻組成一個(gè)的同相放大電路，起到隔離和放大作用。U17D(U18D)及周邊的阻容網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)截止頻率為64K（128KHz）的二階低通濾波器，濾除方波信號(hào)里的高次諧波和雜波，得到正弦波信號(hào)。調(diào)節(jié)W2(W3)改變同相放大器的放大增益，從而改變輸出正弦波的幅度（

5、05V）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.用示波器測(cè)量“2K同步正弦波”輸出波形、調(diào)節(jié)W1 可改變信號(hào)輸出幅度。同理，觀測(cè)“64K同步正弦波”、“128K同步正弦波”各點(diǎn)輸出的波形，對(duì)應(yīng)的電位器W2，W3可分別改變各正弦波的幅度。2、用示波器測(cè)量“非同步模擬信號(hào)”輸出波形。1）按鍵S6選擇為“正弦波”，改變W4，調(diào)節(jié)信號(hào)幅度（調(diào)節(jié)范圍為04V），用示波器觀察輸出波形。2） 保持信號(hào)幅度為3V，改變S7、S8，調(diào)節(jié)信號(hào)頻率（調(diào)節(jié)范圍為180Hz18KHz），用示波器觀察輸出波形。抽樣定理和PAM調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)1、基本原理1）抽樣定理抽樣定理表明：一個(gè)頻帶限制在（0，）內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)，如果以T秒的間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔抽

6、樣，則將被所得到的抽樣值完全確定。假定將信號(hào)和周期為T的沖激函數(shù)相乘，如圖3-1所示。乘積便是均勻間隔為T秒的沖激序列，這些沖激序列的強(qiáng)度等于相應(yīng)瞬時(shí)上的值，它表示對(duì)函數(shù)的抽樣。若用表示此抽樣函數(shù)，則有：2）脈沖振幅調(diào)制（PAM）所謂脈沖振幅調(diào)制，即是脈沖載波的幅度隨輸入信號(hào)變化的一種調(diào)制方式。如果脈沖載波是由沖激脈沖組成的，則前面所說的抽樣定理，就是脈沖增幅調(diào)制的原理。但是實(shí)際上真正的沖激脈沖串并不能付之實(shí)現(xiàn)，而通常只能采用窄脈沖串來實(shí)現(xiàn)。因而，研究窄脈沖作為脈沖載波的PAM方式，將具有實(shí)際意義。PAM方式有兩種：自然抽樣和平頂抽樣。自然抽樣又稱為“曲頂”抽樣，已抽樣信號(hào)ms(t)的脈沖“頂

7、部”是隨m(t)變化的，即在頂部保持了m(t)變化的規(guī)律（如圖3-3所示）。平頂抽樣所得的已抽樣信號(hào)如圖3-3所示，這里每一抽樣脈沖的幅度正比于瞬時(shí)抽樣值，但其形狀都相同。在實(shí)際中，平頂抽樣的PAM信號(hào)常常采用保持電路來實(shí)現(xiàn)，得到的脈沖為矩形脈沖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果1、 觀測(cè)PAM自然抽樣波形2、 觀測(cè)恢復(fù)信號(hào)3、 觀測(cè)PAM平頂抽樣波形脈沖編碼調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)框圖1、 觀測(cè)PCM編、譯碼波形用示波器測(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。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)。用示波器觀測(cè)PC

8、M編碼輸出點(diǎn)“PCMOUT-A”。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。兩路PCM時(shí)分復(fù)用實(shí)驗(yàn)時(shí)分復(fù)用的原理框圖如圖所示:實(shí)驗(yàn)結(jié)果將信號(hào)源模塊上S4撥為“0100”，S5也撥為“0100”。兩路PCM解復(fù)用實(shí)驗(yàn)解復(fù)用是通過幀同步提取模塊提取的幀同步信號(hào)和位時(shí)鐘提取模塊控制計(jì)數(shù)器產(chǎn)生幀同步信號(hào)TS0、TT1和TS_SEL。然后，再通過TS0、TS1、TS_SEL將復(fù)用的信號(hào)分離開。原理框圖如圖21-1所示：用雙蹤示波器對(duì)比觀察模塊8上的“PCMAIN”和“PCMOUTA”，“PCMBIN”和“PCMOUTB”的波形，看是否一致。用雙蹤示波器對(duì)比觀察模塊2上

9、“SIN IN-A”和“SIN OUT-A”，“SIN IN-B”和“SIN OUT-B”的波形，看是否一致。移相鍵控（PSK_DPSK）調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)框圖1、 PSK/DPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)將開關(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”輸出的波形關(guān)閉仿真開關(guān)，不改變PSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)連線。將開關(guān)K3撥到“DPSK”端，增加連線：再啟動(dòng)仿真，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2、PSK/DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)將模塊7上的撥碼開關(guān)S2撥

10、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。用示波器雙蹤分別觀察模塊3上的“PSK-NRZ”和模塊4上的“OUT3”處的波形，比較二者波形眼圖觀測(cè)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)際系統(tǒng)中，完全消除碼間串?dāng)_是十分困難的，而碼間串?dāng)_對(duì)誤碼率的影響目前尚無法找到數(shù)學(xué)上便于處理的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，還不能進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。為了衡量基帶傳輸系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，在實(shí)驗(yàn)室中，通常用示波器觀察接收信號(hào)波形的方法來分析碼間串?dāng)_和噪聲對(duì)系統(tǒng)性能的影響，這就是眼圖分析法。如果將輸入波形輸入示波器的Y軸，并且當(dāng)示波器的水平掃描周期和碼元定時(shí)同步時(shí)，在示

11、波器上顯示的圖形很象人的眼睛，因此被稱為眼圖。二進(jìn)制信號(hào)傳輸時(shí)的眼圖只有一只“眼睛”，當(dāng)傳輸三元碼時(shí)，會(huì)顯示兩只“眼睛”。眼圖是由各段碼元波形疊加而成的，眼圖中央的垂直線表示最佳抽樣時(shí)刻，位于兩峰值中間的水平線是判決門限電平。在無碼間串?dāng)_和噪聲的理想情況下，波形無失真，“眼”開啟得最大。當(dāng)有碼間串?dāng)_時(shí)，波形失真，引起“眼”部分閉合。若再加上噪聲的影響，則使眼圖的線條變得模糊，“眼”開啟得小了，因此，“眼”張開的大小表示了失真的程度。由此可知，眼圖能直觀地表明碼間串?dāng)_和噪聲的影響，可評(píng)價(jià)一個(gè)基帶傳輸系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。另外也可以用此圖形對(duì)接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_和改善系統(tǒng)的傳輸性能。通常眼圖可以用圖7.6所示的圖形來描述。由此圖可以看出：1）眼圖張開的寬度決定了接收波形可以不受串?dāng)_影響而抽樣再生的時(shí)間間隔。顯然，最佳抽樣時(shí)刻應(yīng)選在眼睛張開最大的時(shí)刻。2）眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對(duì)定時(shí)抖動(dòng)（或誤差）的靈敏度，斜邊越陡，系統(tǒng)對(duì)定