通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2014new

1、通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書山東科技大學(xué)電子通信與物理學(xué)院2014年6月注: 實(shí)驗(yàn)二可不做，可用MATLAB實(shí)現(xiàn)COSTAS環(huán)代替。COSTAS環(huán)用M代碼和Simulink實(shí)現(xiàn)皆可，報(bào)告重要給出代碼或模型，各點(diǎn)的波形，以及解調(diào)結(jié)果。37實(shí)驗(yàn)一 VCO數(shù)字鎖相環(huán)電路實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握VCO壓控振蕩器的基本工作原理, 加深對(duì)基本鎖相環(huán)工作原理的理解；2.熟悉鎖相式數(shù)字頻率合成器的電路組成與工作原理。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M雙蹤示波器1臺(tái)3.小平口螺絲刀1只 三、實(shí)驗(yàn)電路工作原理 本單元可做基本鎖相環(huán)和鎖相式數(shù)字頻率合成器兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。總體框圖如圖8-1,電路原

2、理圖如圖8-2所示。 圖8-1 基本鎖相環(huán)與鎖相式數(shù)字頻率合成器電原理框圖圖8-2 VCO電路電原理圖1.4046鎖相環(huán)芯片介紹（略）詳見所附光盤4046芯片2.VCO壓控振蕩器所謂壓控振蕩器就是振蕩頻率受輸入電壓控制的振蕩器。 4046鎖相環(huán)的VCO是一個(gè)線性度很高的多諧振蕩器，它能產(chǎn)生很好的對(duì)稱方波輸出。電源電壓可工作在3V18V之間。本電路取+5V電源。它利用由門電路組成的RS觸發(fā)器控制一對(duì)開關(guān)管輪番地向定時(shí)電容C1 正向充電和反向充電，從而形成自激振蕩，振蕩頻率與充電電流成正比。與C1的容量成反比，振蕩頻率不僅與定時(shí)電容C1、外加控制電壓Ui有關(guān)而且還與電源電壓有關(guān)，與外接電阻R1、R

3、2的比值也有關(guān)。 3.鎖相式數(shù)字頻率合成器工作原理 從圖8-2可見，UB02(MC14522)、UB03(MC14522)為二級(jí)可預(yù)置分頻器，全部采用可預(yù)置BCD碼同步1/N計(jì)數(shù)器MC14522，可由4位小型撥動(dòng)開關(guān)選擇。UB02、UB03分別對(duì)應(yīng)著總頻比N的十位、個(gè)位分頻器，UB02、UB03的輸入端一方面SWB02、SWB03分別置入分頻比的十位數(shù)、個(gè)位數(shù)以8421 BCD碼形式輸入（但10101111數(shù)值還是起作用的，有興趣的同學(xué)可用一些與門、非門設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的約束電路，使這些范圍取值一略為0000）。 使用時(shí)按所需分頻比N預(yù)置好SWB02、SWB03的輸入數(shù)據(jù)，f0 = NfR，3位程

4、序分頻器MC14522的數(shù)據(jù)輸入端P0P3分別接有510K的下拉電阻，當(dāng)SWB02、SWB03沒(méi)有對(duì)該系統(tǒng)單元數(shù)據(jù)輸入時(shí)，即開路狀態(tài)時(shí)，此時(shí)下拉電阻把數(shù)據(jù)輸入端置“0”電平；當(dāng)SWB02、SWB03工作時(shí)，則有相應(yīng)的“1”電平輸入到數(shù)據(jù)輸入端，使之置于“1”電平狀態(tài)，以便程序分頻器進(jìn)行處理。 在圖8-2電路圖中，當(dāng)程序分頻器的分頻比N置成1，也就是把SWB02均斷開，SWB03置成“0001”狀態(tài)。這時(shí)，該電路就是一個(gè)基本鎖相環(huán)電路。當(dāng)二級(jí)程序分頻器的N值可由外部輸入進(jìn)行編程控制時(shí)，該電路就是一個(gè)鎖相式數(shù)字頻率合成器電路。輸入頻率由薄膜鍵盤進(jìn)行選擇，1KHZ或2KHZ方波信號(hào)，則把來(lái)自實(shí)驗(yàn)一的

5、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器1KHz或2KHZ方波信號(hào)輸入到該14引腳。當(dāng)鎖相環(huán)鎖定后，可得到： fRfV 其中 fVf0/N ,代入得： fR=f0/N 移項(xiàng)得： f0=NfR 由此可知，當(dāng)fR固定不變時(shí)，改變二級(jí)程序分頻器的分頻比N，VCO的振蕩輸出頻率(也就是頻率合成器的輸出頻率)f0也得到相應(yīng)的改變。這樣，只要輸入一個(gè)固定信號(hào)頻率fR，即可得到一系列所需要的頻率，其頻率間隔等于fR，這里為1KHz。選擇不同的fR，可以獲得不同fR的頻率間隔。在用實(shí)驗(yàn)一信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)頻率時(shí)，其準(zhǔn)確頻率為1.024KHz，而不是1KHz。因而經(jīng)過(guò)二級(jí)程序分頻器與鎖相實(shí)驗(yàn)后，VCO壓控振蕩器的輸出頻率也應(yīng)當(dāng)是1

6、.024KHz的N倍數(shù)。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(一)基本鎖相環(huán)實(shí)驗(yàn) 1.觀察鎖相環(huán)路的同步過(guò)程； 2.觀察鎖相環(huán)路的跟蹤過(guò)程； 3.觀察鎖相環(huán)路的捕捉過(guò)程； 4.測(cè)試環(huán)路的同步帶與捕捉帶，并計(jì)算它們的帶寬。(二)鎖相式數(shù)字頻率合成器實(shí)驗(yàn) 1.在程序分頻器的分頻比N1、10、100三種情況下： （1）測(cè)量輸入?yún)⒖夹盘?hào)的波形； （2）測(cè)量頻率合成器輸出信號(hào)的波形。 2.測(cè)量并觀察最小分頻比與最大分頻比。五、 實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)（一）基本鎖相環(huán)實(shí)驗(yàn) 1.觀察環(huán)路的同步過(guò)程 鎖相環(huán)在鎖定狀態(tài)下，如果輸入信號(hào)參考頻率fR保持不變，而VCO的振蕩頻率f0發(fā)生飄移導(dǎo)致fV fR時(shí)，則在環(huán)路的反饋控制作用下，使f0恢

7、復(fù)仍然保持fv = fR的狀態(tài)，這種過(guò)程叫做同步過(guò)程。 實(shí)驗(yàn)方法：將圖8-2電路圖中SWB03設(shè)置為001狀態(tài)，此時(shí)分頻比為N1。即將程序分頻器的分頻比設(shè)置為1(預(yù)置為001狀態(tài))。實(shí)驗(yàn)電路的鎖相環(huán)即成為基本鎖相環(huán)。其 fV f0/N f0/1 f0 2.觀察環(huán)路的跟蹤過(guò)程 鎖相環(huán)進(jìn)入鎖定狀態(tài)后，如果fV(現(xiàn)等于VCO的振蕩頻率f0)不變，輸入?yún)⒖碱l率發(fā)生飄移，則在環(huán)路的反饋控制作用下，使f0跟隨著fR的變化而變化，以保持fV=fR的環(huán)路鎖定狀態(tài)。這種過(guò)程叫做跟蹤過(guò)程。 實(shí)驗(yàn)方法：在上面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上將外加信號(hào)源的頻率(參考頻率fR)逐次改變(模擬fR產(chǎn)生的飄移)，每改變一次fR，觀察一次fV的

8、數(shù)值，可以看到，fV跟蹤fR的變化fV=fR的狀態(tài)。 3.觀察環(huán)路的捕捉過(guò)程 鎖相環(huán)在初始失鎖狀態(tài)下，通過(guò)環(huán)路反饋控制作用，使VCO的振蕩頻率f0調(diào)整fV=fR的鎖定狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱為捕捉過(guò)程。實(shí)驗(yàn)方法：電路連接同前項(xiàng)，TPB02處接頻率計(jì)，測(cè)量fV的數(shù)值，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)將信號(hào)源頻率(fR)遠(yuǎn)離VCO的中心振蕩頻率(如令fR高于1.5MHz或遠(yuǎn)低于1KH)使環(huán)路處于失鎖狀態(tài)，即fVfR，然后將fR從高端緩慢地降低(或從低端緩慢地升高)，當(dāng)降低(或升高)到一定數(shù)值，頻率計(jì)顯示fV等于fR時(shí)即fR捕捉到了fV環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)。 4.測(cè)試環(huán)路的同步帶與捕捉帶 實(shí)驗(yàn)方法：電路連接同前項(xiàng)，令信號(hào)源頻率(fR

9、)等于50KHz。這時(shí)環(huán)路應(yīng)處于鎖定狀態(tài)(fV = fR)。 (1)慢慢增加信號(hào)源的頻率，直至環(huán)路失鎖(fVfR)。此時(shí)信號(hào)源的輸出頻率就是同步帶的最高頻率。 (2)慢慢減小信號(hào)源的頻率，直至環(huán)路鎖定，此時(shí)信號(hào)源的輸出頻率就是捕捉帶的最高頻率。 (3)繼續(xù)慢慢減小信號(hào)源的頻率，直至環(huán)路失鎖，此時(shí)信號(hào)源的輸出頻率就是同步帶的最低頻率。 (4)慢慢增加信號(hào)源的頻率，直至環(huán)路鎖定，此時(shí)信號(hào)源的輸出頻率就是捕捉帶的最低頻率。(二)鎖相式數(shù)字頻率合成器實(shí)驗(yàn) 將SWB03都置于0位，SWB02從置入十進(jìn)制數(shù)9開始，逐漸減置數(shù)值，當(dāng)輸出頻率不符合f0=NfR的關(guān)系時(shí)，表示fR已不能鎖定VCO的頻率。頻率合成

10、器已不能正常工作。則能滿足f0=NfR關(guān)系式的最小的分頻比值，即為該合成器的最小分頻比。同理，增大N的數(shù)值能夠滿足f=NfR關(guān)系式的最大的分頻比值，即為該合成器的最大分頻比。本合成器分頻比的標(biāo)準(zhǔn)范圍199。六、測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明 TPB01：VCO輸入?yún)⒖夹盘?hào)，即相位比較器輸入信號(hào)，它由薄膜鍵盤進(jìn)行選擇： 1KHZ或2KHZ或外加數(shù)字信號(hào)。 TPB02：相位比較器輸入信號(hào)，通常PD為來(lái)自VCO的參考信號(hào)。TPB03：VCO壓控振蕩器的輸出信號(hào)。 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求TPB01TPB02TPB03圖8-3 倍頻N=3時(shí)VCO波形示意圖畫出電路 框圖及電原理圖,根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，畫出相應(yīng)的波形，并作分析。實(shí)驗(yàn)二

11、FSK(ASK)調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握FSK(ASK)調(diào)制的工作原理及電路組成； 2.掌握利用鎖相環(huán)解調(diào)FSK的原理和實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M雙蹤示波器1臺(tái)3.小平口螺絲刀1只 三、實(shí)驗(yàn)電路工作原理圖9-1 FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖數(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)，抗噪聲和抗群時(shí)延性能較強(qiáng)，因此在無(wú)線中低速數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)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(lái)傳遞數(shù)字信息。數(shù)字幅度調(diào)制ASK本實(shí)驗(yàn)箱沒(méi)有做成專門的ASK單元，因?yàn)橹唤油‵SK調(diào)制單元電路中相加開關(guān)K9

12、02的“對(duì)1調(diào)制”信號(hào)，即為ASK調(diào)制。（一） FSK調(diào)制電路工作原理 FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖，如圖9-1所示；圖9-2是它的調(diào)制電路電原理圖。 輸入的基帶信號(hào)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(hào)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(hào)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，于是可在輸出端得到已調(diào)的FSK信號(hào)。 電路中的兩路載頻(f1、f2)由內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，兩路載頻分別經(jīng)射隨、選頻濾波、射隨、再送至模擬開關(guān)U902A與U901B(4066)。（二） FSK解

13、調(diào)電路工作原理FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器由于性能優(yōu)越，價(jià)格低廉，體積小，所以得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。解調(diào)電路電原理圖如圖9-3所示。 FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器的工作原理是十分簡(jiǎn)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)載頻如f1上，對(duì)應(yīng)輸出高電平，而對(duì)另一載頻f2失鎖，對(duì)應(yīng)輸出低電平，那末在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以得到解調(diào)的基帶信號(hào)序列。 FSK鎖相環(huán)解調(diào)器中的集成鎖相環(huán)選用了MC14046。 壓控振蕩器的中心頻率設(shè)計(jì)在32KHz。圖9-3中R924、R925、CA901主要用來(lái)確定壓控振蕩器的振蕩頻率。R929、C916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

14、。從要求環(huán)路能快速捕捉、迅速鎖定來(lái)看，低通濾波器的通帶要寬些；從提高環(huán)路的跟蹤特性來(lái)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)間前提下，盡量減小環(huán)路低通濾波器的帶寬。當(dāng)輸入信號(hào)為16KHz時(shí)，環(huán)路失鎖。此時(shí)環(huán)路對(duì)16KHz載頻的跟蹤破壞?？梢?，環(huán)路對(duì)32KHz載頻鎖定時(shí)輸出高電平，對(duì)16KHz載頻失鎖時(shí)就輸出低電平。只要適當(dāng)選擇環(huán)路參數(shù)，使它對(duì)32KHz鎖定，對(duì)16KHz失鎖，則在解調(diào)器輸出端就得到解調(diào)輸出的基帶信號(hào)序列。關(guān)于FSK調(diào)制原理波形見圖9-4所示。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 測(cè)試FSK調(diào)制解調(diào)電路TP901TP910各測(cè)量點(diǎn)波形，并作詳細(xì)分析。 1按下實(shí)驗(yàn)箱右測(cè)電源開關(guān)，電源指示燈

15、亮。2跳線開關(guān)設(shè)置：K901：12：碼元速率為2KB/s的111100010011010偽隨機(jī)碼或2KHz方波，由薄膜鍵盤選擇輸入； 23：PC數(shù)據(jù)。K902：1-2和3-4均相連時(shí)，調(diào)制波形疊加合成開關(guān)。K903：12：在已調(diào)信號(hào)中加入噪音(模仿實(shí)際通信中的信道噪聲, 可在噪聲模塊中TP108處測(cè)得噪聲波形，W101調(diào)節(jié)噪聲幅度,幅度不宜過(guò)大)； 23：不加入噪音（或者跳線拔掉不連）。SW01：12：FSK自環(huán)； 23：斷開FSK自環(huán)，F(xiàn)SK可通過(guò)MODEM接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)間的雙工通信（此實(shí)驗(yàn)將在后續(xù)章節(jié)中完成）。 3電位器調(diào)節(jié)： W901：調(diào)節(jié)32KHz正弦波幅度大小。 W902：調(diào)節(jié)

16、16KHz正弦波幅度大小。W903：調(diào)節(jié)FSK已調(diào)信號(hào)幅度大小。W904：調(diào)節(jié)解調(diào)電路壓控振蕩器時(shí)鐘的中心頻率。 4調(diào)節(jié)W904電位器使壓控振蕩器工作在32KHz（16 KHz行不行？）。 5注意：當(dāng)基帶信號(hào)的碼元速率與載頻信號(hào)的頻率相差太近時(shí),FSK解調(diào)端輸出測(cè)量點(diǎn)TP910輸出應(yīng)為不穩(wěn)定的輸出波形。 6接通開關(guān)SW01的1-2腳(自環(huán))或2-3腳(斷開自環(huán))，輸入FSK信號(hào)給解調(diào)電路，注意觀察“1”、“0”碼內(nèi)所含載波的數(shù)目。7觀察FSK解調(diào)輸出TP908TP910波形，并作記錄，并同時(shí)觀察FSK調(diào)制端的基帶信號(hào)，比較兩者波形，觀察是否有失真。FSK頻移鍵控原理波形示意圖（如圖9-4）。

17、圖9-2 FSK調(diào)制電路電原理圖圖9-3 FSK解調(diào)電路電原理圖FSK頻移鍵控原理波形圖（如圖9-4）vvvvTP903TP904TP905TP907/908TP909TP910對(duì)“1”調(diào)制對(duì)“0”調(diào)制 圖9-4 FSK頻移鍵控原理波形圖五. 測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明 TP901：32KHz方波信號(hào)，由U101芯片(EPM7128)編程產(chǎn)生。 TP902：16KHz方波信號(hào)，由U101芯片(EPM7128)編程產(chǎn)生。TP903：32KHz載波信號(hào)，可調(diào)節(jié)電位器W901改變幅度TP904：16KHz載波信號(hào)，可調(diào)節(jié)電位器W902改變幅度 TP905：作為數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸入，由開關(guān)K901決定。K901的1與

18、2相連：碼元速率為2KHz的111100010011010碼或2KHz方波由薄膜鍵盤選擇輸入；K901的2與3相連： PC數(shù)據(jù)輸入。 TP906：FSK調(diào)制信號(hào)輸出，此測(cè)量點(diǎn)需使用雙蹤對(duì)比測(cè)量，另一蹤（觸發(fā)）測(cè)量TP905。K902的1-2相連、3-4斷開時(shí)，TP906為32KHz載波FSK調(diào)制信號(hào)輸出；K902的1-2斷開、3-4相連時(shí)，TP906為16KHz載波FSK調(diào)制信號(hào)輸出；K902的1-2和3-4均相連時(shí)，TP906為FSK調(diào)制信號(hào)疊加輸出。TP907：衰減或放大的FSK調(diào)制信號(hào)輸出。K903的1-2腳相連時(shí)，在調(diào)制信號(hào)中加入噪聲，電位器W101調(diào)整噪聲幅度(可在TP108處測(cè)得波

19、形)，模擬實(shí)際通信中的信道傳輸。TP908：FSK解調(diào)信號(hào)輸入。SW01的12腳相連時(shí)：FSK自環(huán)，即同一平臺(tái)上調(diào)制解調(diào)；SW01的23相連時(shí)：FSK自環(huán)斷開，F(xiàn)SK可通過(guò)MODEM接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)間的雙工通信。 TP909：FSK解調(diào)電路中壓控振蕩器輸出時(shí)鐘的中心頻率，正常工作時(shí)應(yīng)為32KHz左右，頻偏不應(yīng)大于2KHz，若有偏差，可調(diào)節(jié)電位器W904。 TP910：FSK解調(diào)信號(hào)輸出，即數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸出，波形同TP905。注：在FSK解調(diào)時(shí)，數(shù)字基帶信號(hào)的頻率與載頻的頻率應(yīng)滿足4F fc2的關(guān)系，否則它們的頻譜重疊，F(xiàn)SK解調(diào)電路解調(diào)不出此時(shí)的數(shù)字基帶信碼信號(hào)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1.

20、若輸入數(shù)字信號(hào)為序列：01001000110111，畫出FSK、ASK各主要測(cè)試點(diǎn)波形。2.寫出改變4046的哪些外圍元件參數(shù)對(duì)其解調(diào)正確輸出有影響? 3.分析其輸出數(shù)字基帶信號(hào)序列與發(fā)送數(shù)字基帶信號(hào)序列相比有否產(chǎn)生延遲，什么情況下會(huì)出現(xiàn)解調(diào)輸出的數(shù)字基帶信號(hào)序列反向的問(wèn)題?實(shí)驗(yàn)三 二相BPSK（DPSK）調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握二相BPSK（DPSK）調(diào)制解調(diào)的工作原理及電路組成； 2.了解載頻信號(hào)的產(chǎn)生方法； 3.掌握二相絕對(duì)碼與相對(duì)碼的碼變換方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M雙蹤示波器1臺(tái)3.小平口螺絲刀1只 三、實(shí)驗(yàn)電路工作原理（一）調(diào)制實(shí)驗(yàn)： 在本實(shí)驗(yàn)

21、中，絕對(duì)移相鍵控（PSK）是采用直接調(diào)相法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是用輸入的基帶信號(hào)直接控制已輸入載波相位的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)相移鍵控。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，它具有優(yōu)越的抗干擾噪聲性能及較高的頻帶利用率。因此，PSK在許多場(chǎng)合下得到了十分廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)中PSK調(diào)制模塊原理框圖（如圖10-1）。從圖10-1可見，二相PSK(DPSK)載波為1.024MHz，數(shù)字基帶信號(hào)有32Kbit/s偽隨機(jī)碼、2KHz方波、CVSD編碼信號(hào)、PC數(shù)據(jù)等。1.載波倒相器 模擬信號(hào)的倒相通常采用運(yùn)放來(lái)實(shí)現(xiàn)。電路由U301B等組成，來(lái)自1.024MHz載波信號(hào)輸入到U301的反相輸入端6腳，在輸出端即

22、可得到一個(gè)反相的載波信號(hào)，即p相載波信號(hào)。為了使0相載波與p相載波的幅度相等，在電路中加了電位器W301和W302。2.模擬開關(guān)相乘器對(duì)載波的相移鍵控是用模擬開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)的。 0相載波與p相載波分別加到模擬開關(guān)1：U302：A的輸入端（1腳）、模擬開關(guān)2：U302：B的輸入端（11腳），在數(shù)字基帶信號(hào)的信碼中，它的正極性加到模擬開關(guān)1的輸入控制端（13腳），它反極性加到模擬開關(guān)2的輸入控制端（12腳）。用來(lái)控制兩個(gè)同頻反相載波的通斷。當(dāng)信碼為“1”碼時(shí)，模擬開關(guān)1的輸入控制端為高電平，模擬開關(guān)1導(dǎo)通，輸出0相載波，而模擬開關(guān)2的輸入控制端為低電平，模擬開關(guān)2截止。反之，當(dāng)信碼為“0”碼時(shí)，模擬

23、開關(guān)1的輸入控制端為低電平，模擬開關(guān)1截止。而模擬開關(guān)2的輸入控制端卻為高電平，模擬開關(guān)2導(dǎo)通。輸出p相載波，兩個(gè)模擬開關(guān)的輸出通過(guò)載波輸出開關(guān)K301合路疊加后輸出為二相PSK調(diào)制信號(hào)，如圖10-2所示。在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，由于相對(duì)移相鍵控調(diào)制具有較強(qiáng)的抗干擾噪聲能力，在相同的信噪比條件下，可獲得比其他調(diào)制方式（例如：ASK、FSK）更低的誤碼率，因而廣泛應(yīng)用在實(shí)際通信系統(tǒng)中。相對(duì)移相，就是利用前后碼元載波相位相對(duì)變化來(lái)傳遞信息，所以也稱為“差分移圖10-1 圖10-2 模擬開關(guān)相乘器工作波形相”。DPSK調(diào)制是采用碼型變換加絕對(duì)調(diào)相來(lái)實(shí)現(xiàn)，即把數(shù)據(jù)信息源（如偽隨機(jī)碼序列、增量調(diào)制編碼器輸出的

24、數(shù)字信號(hào)）作為絕對(duì)碼序列an，通過(guò)碼型變換器變成相對(duì)碼序列bn，然后再用相對(duì)碼序列bn，進(jìn)行絕對(duì)移相鍵控，此時(shí)該調(diào)制的輸出就是DPSK已調(diào)信號(hào)。 DPSK是利用前后相鄰碼元對(duì)應(yīng)的載波相對(duì)相移來(lái)表示數(shù)字信息的一種相移鍵控方式。 絕對(duì)碼是以基帶信號(hào)碼元的電平直接表示數(shù)字信息的，如規(guī)定高電平代表“1”，低電平代表“0”。相對(duì)碼是用基帶信號(hào)碼元的電平與前一碼元的電平有無(wú)變化來(lái)表示數(shù)字信息的，如規(guī)定：相對(duì)碼中有跳變表示1，無(wú)跳變表示0。 絕對(duì)碼絕對(duì)碼數(shù)字信息相對(duì)碼數(shù)字信息相對(duì)碼 參考TP304相對(duì)碼轉(zhuǎn)換波形PSK實(shí)驗(yàn)中選擇DPSK對(duì)絕對(duì)碼調(diào)制波形對(duì)相對(duì)碼調(diào)制波形TP110偽隨機(jī)碼波形 TP110 參考

25、圖10-3 BPSK、DPSK編碼波形TP110圖10-4（a）是相對(duì)碼編碼器電路，可用模二加法器延時(shí)器（延時(shí)一個(gè)碼元寬度Tb）來(lái)實(shí)現(xiàn)這兩種碼的互相轉(zhuǎn)換。當(dāng)選擇DPSKTP110 圖10-4（a） 相對(duì)碼編碼器電路 圖10-4（b） 工作波形 設(shè)輸入的相對(duì)碼an為1110010碼，則經(jīng)過(guò)相對(duì)碼編碼器后輸出的相對(duì)碼bn為1011100，即bn= an bn1。 圖10-4（b）是它的工作波形圖。（二）解調(diào)實(shí)驗(yàn)二相BPSK(DPSK)解調(diào)器的總電路方框圖如圖10-5所示。該解調(diào)器由三部分組成：載波提取電路、位定時(shí)恢復(fù)電路與信碼再生整形電路。載波恢復(fù)和位定時(shí)提取，是數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)必不可少的重要組成

26、部分。載波恢復(fù)的具體實(shí)現(xiàn)方案是和發(fā)送端的調(diào)制方式有關(guān)的，以相移鍵控為例，有：N次方環(huán)、科斯塔斯環(huán)(Constas環(huán))、逆調(diào)制環(huán)和判決反饋環(huán)等。近幾年來(lái)由于數(shù)字電路技術(shù)和集成電路的迅速發(fā)展，又出現(xiàn)了基帶數(shù)字處理載波跟蹤環(huán)，并且已在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的使用。但是，為了加強(qiáng)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)及對(duì)基本理論的理解，我們從實(shí)際出發(fā)，選擇科斯塔斯環(huán)解調(diào)電路作為基本實(shí)驗(yàn)。 1.二相(BPSK，DPSK)信號(hào)輸入電路 由BG701(3DG6)組成射隨器電路，對(duì)發(fā)送端送來(lái)的二相(BPSK、DPSK)信號(hào)進(jìn)行前后級(jí)隔離，由U701(LM311)組成模擬信號(hào)放大電路，進(jìn)一步對(duì)輸入小信號(hào)的二相(PSK、DPSK)信

27、號(hào)進(jìn)行放大后送至鑒相器1與鑒相器2分別進(jìn)行鑒相。 圖10-5 解調(diào)器總方框圖 2. 科斯塔斯環(huán)提取載波原理科斯塔斯環(huán)由U701(LM311)模擬運(yùn)放放大后的信號(hào)分兩路輸出至兩鑒相器的輸入端，鑒相器1與鑒相器2的控制信號(hào)輸入端的控制信號(hào)分別為0相載波信號(hào)與/2相載波信號(hào)。這樣經(jīng)過(guò)兩鑒相器輸出的鑒相信號(hào)再通過(guò)有源低通濾波器濾掉其高頻分量，再由兩比較判決器完成判決解調(diào)出數(shù)字基帶信碼，由U706A與U707A構(gòu)成的相乘器電路，去掉數(shù)字基帶信號(hào)中的數(shù)字信息。得到反映恢復(fù)載波與輸入載波相位之差的誤差電壓Ud, Ud經(jīng)過(guò)環(huán)路低通濾波器R718、R719、C706濾波后，輸出了一個(gè)平滑的誤差控制電壓，去控制V

28、CO壓控振蕩器74S124。它的中心振蕩輸出頻率范圍從1Hz到60MHz，工作環(huán)境溫度在070，當(dāng)電源電壓工作在+5V、頻率控制電壓與范圍控制電壓都為+2V時(shí)，74S124的輸出頻率表達(dá)式為：f0 = 510-4/Cext，在實(shí)驗(yàn)電路中，調(diào)節(jié)精密電位器W701(100K)的阻值，使頻率控制輸入電壓(74LS124的2腳)與范圍控制輸入電壓(74LS124的3腳)基本相等，此時(shí)，當(dāng)電源電壓為+5V時(shí)，才符合：f0 = 510-4/Cext,再變改電容CA701(80Pf110Pf),使74S124的7腳輸出為2.048NHZ方波信號(hào)。74S124的6腳為使能端，低電平有效，它開啟壓控振蕩器工作；

29、當(dāng)74S124的第7腳輸出的中心振蕩頻率偏離2.048MHz時(shí)，此時(shí)可調(diào)節(jié)W701，用頻率計(jì)監(jiān)視測(cè)量點(diǎn)TP702上的頻率值，使其準(zhǔn)確而穩(wěn)定地輸出2.048MHz的載波信號(hào)。該2.048MHz的載波信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻(2)電路：U709一次分頻變成1.024MHz載波信號(hào)，并完成/2相移相。由U709B的9腳輸出/2相去鑒相器2的控制信號(hào)輸入端U302D(4066)的6腳，由U709A的5腳輸出0相載波信號(hào)去鑒相器1的控制信號(hào)輸入端U302C(4066)的5腳。這樣就完成了載波恢復(fù)的功能，此時(shí)K701需選擇1-2腳。圖10-6是該解調(diào)環(huán)各輸出測(cè)量點(diǎn)波形圖，從圖中可看出該解調(diào)環(huán)路的優(yōu)點(diǎn)是： 該解調(diào)環(huán)在載

30、波恢復(fù)的同時(shí)，即可解調(diào)出數(shù)字信息。 該解調(diào)環(huán)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)載波恢復(fù)環(huán)路可用模擬和數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)。但該解調(diào)環(huán)路的缺點(diǎn)是：存在相位模糊。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1.二相PSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)調(diào)整好載波幅度，觀察TP301TP306各測(cè)量點(diǎn)的波形。如圖10-7 BPSK調(diào)制模塊波形示意圖。2.PSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)3. PSK解調(diào)載波提取實(shí)驗(yàn)將PSK的電路調(diào)整到最佳狀態(tài)，逐一測(cè)量TP701TP705各點(diǎn)處的波形，畫出波形圖并作記錄，注意相位、幅度之間的關(guān)系。五、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。2跳線開關(guān)、鍵盤設(shè)置功能如下：J301（數(shù)字基帶信號(hào)的設(shè)置）：1-2腳相連（鍵盤控制輸出），偽隨機(jī)碼3

31、2KB/s碼型為111100010011010的BPSK（01項(xiàng)）或其相對(duì)碼DPSK或2KHz的0101碼（02項(xiàng)），由薄膜鍵盤選擇確認(rèn)后輸出。當(dāng)薄膜鍵盤選擇“03 D32KHZ”時(shí)，可將TP304波形與TP110點(diǎn)波形進(jìn)行對(duì)比，觀測(cè)絕對(duì)碼與相對(duì)碼的轉(zhuǎn)換關(guān)系；K703選擇“PSK”，可在TP711點(diǎn)觀測(cè)到由TP705點(diǎn)DPSK解調(diào)波形的再生、相絕轉(zhuǎn)換后的絕對(duì)碼波形，應(yīng)同TP110。5-6腳相連，輸入CVSD（M）編碼的數(shù)字輸出信號(hào)；9-10腳相連，傳輸PC機(jī)數(shù)據(jù)，可為PC機(jī)文件或短消息數(shù)據(jù)。K301：調(diào)制載波的設(shè)置。1-2和3-4均相連，“0”、“1”調(diào)制載波的疊加合成開關(guān)。K302（信道噪聲

32、的設(shè)置）：12：在已調(diào)信號(hào)中加入噪音，電位器W101調(diào)整噪聲電平（左上角）,可在噪聲模塊中TP108處測(cè)得波形(仿真通信中的信道噪聲，噪聲幅度不要太大)； 23：不加入噪音。SW02（信道選擇的設(shè)置）：12：PSK自環(huán)（自環(huán)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須選擇）； 23：斷開自環(huán)，PSK可通過(guò)MODEM接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)間的雙工通信（此實(shí)驗(yàn)將在后續(xù)章節(jié)中完成）。3 將本實(shí)驗(yàn)電路調(diào)整到最佳狀態(tài)，逐一測(cè)量TP301TP306、TP701TP705各點(diǎn)處的波形，畫出波形圖并作記錄，注意相位、幅度之間的關(guān)系。 圖106 同相正交解調(diào)環(huán)各點(diǎn)波形圖六、測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明 TP301：頻率為1.024MHz方波信號(hào)，由U101芯片(E

33、PM240)編程產(chǎn)生， TP302：1.024MHZ載波正弦波信號(hào)，可調(diào)節(jié)電位器W301改變幅度（一般2V左右）。 TP303：1.024MHZ載波正弦波信號(hào)，與TP302反相，可調(diào)節(jié)電位器W302改變幅度。TP304：作為數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸入波形，由開關(guān)J301和薄膜鍵盤選擇決定。1-2腳相連，偽隨機(jī)碼32KB/s碼型為111100010011010 BPSK或其相對(duì)碼DPSK或2KHz的方波，由薄膜鍵盤選擇輸出；5-6腳相連，輸入CVSD（M）編碼模塊的數(shù)字編碼信號(hào)輸出；9-10腳相連，PC機(jī)數(shù)據(jù)。TP305：PSK調(diào)制信號(hào)輸出波形。由開關(guān)K301決定。1-2相連3-4斷開時(shí)，TP305為

34、0相載波輸出； 1-2斷開3-4相連時(shí)，TP305為相載波輸出； 1-2和3-4相連時(shí)，TP305為PSK調(diào)制信號(hào)疊加輸出。注意兩相位載波幅度需調(diào)整相同，否則調(diào)制信號(hào)在相位跳變處易失真。TP306：衰減或放大的PSK調(diào)制信號(hào)輸出。可調(diào)節(jié)電位器W303改變幅度。K302的1-2腳相連時(shí)，在調(diào)制信號(hào)中加入噪聲，模擬實(shí)際通信中的信道傳輸。TP701：PSK解調(diào)信號(hào)輸入波形。由開關(guān)SW02決定。12腳相連時(shí)：PSK自環(huán)，即同一平臺(tái)上PSK調(diào)制解調(diào)；23相連時(shí)：PSK自環(huán)斷開，PSK可通過(guò)MODEM接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)間的雙工通信。 TP702：壓控振蕩器輸出2.048MHz的載波信號(hào)，建議用頻率計(jì)監(jiān)視

35、測(cè)量該點(diǎn)上的頻 率值有偏差時(shí)，此時(shí)可調(diào)節(jié)W701，使其準(zhǔn)確而穩(wěn)定地輸出2.048MHz的載波信號(hào)，即可解調(diào)輸出數(shù)字基帶信號(hào)。此時(shí)K701需選擇1-2腳。 K701：1-2腳連為通過(guò)科斯塔斯環(huán)提取載波時(shí)鐘 2-3腳連為CPLD直接給解調(diào)電路送一個(gè)載波同步時(shí)鐘 TP703：頻率為1.024MHz的0相載波輸出信號(hào)。 TP704：頻率為1.024MHz的/2相載波輸出信號(hào)，對(duì)比TP703。TP705：PSK解調(diào)輸出波形，即數(shù)字基帶信號(hào)（見“數(shù)字同步與眼圖觀察”模塊）。對(duì)于BPSK方式的科斯塔斯環(huán)解調(diào)時(shí)存在相位模糊問(wèn)題，解調(diào)出的基帶信號(hào)可能倒相，此時(shí)將K701（載波同步時(shí)鐘）拔插幾次，直到解調(diào)出的基帶

36、信號(hào)與原信號(hào)相位一致。TP711：當(dāng)薄膜鍵盤選擇“03 D32KHZ”，即DPSK調(diào)制方式時(shí)，此測(cè)試點(diǎn)為相絕轉(zhuǎn)換波形，可將TP711波形與TP705、TP110點(diǎn)波形進(jìn)行對(duì)比。此時(shí)，當(dāng)TP705與TP304波形相位反向時(shí)，TP711波形也應(yīng)與TP110波形一致。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1.簡(jiǎn)述DPSK調(diào)制解調(diào)電路的工作原理及工作過(guò)程。 2.若輸入數(shù)字序列為：011001110010，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄（波形、頻率、相位、幅度以及時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系），依此畫出調(diào)制解調(diào)器各測(cè)量點(diǎn)的工作波形，并給以必要的說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)四 眼圖觀察測(cè)量實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)觀察眼圖及其分析方法，調(diào)整傳輸濾波器特性。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ

37、8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M雙蹤示波器1臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理 在整個(gè)通信系統(tǒng)中，通常利用眼圖方法估計(jì)和改善（通過(guò)調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能。 我們知道，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)非理想的傳輸系統(tǒng)必定要產(chǎn)生畸變，也會(huì)引入噪聲和干擾，也就是說(shuō)，總是在不同程度上存在碼間串?dāng)_。在碼間串?dāng)_和噪聲同時(shí)存在情況下，系統(tǒng)性能很難進(jìn)行定量的分析，常常甚至得不到近似結(jié)果。為了便于評(píng)價(jià)實(shí)際系統(tǒng)的性能，常用觀察眼圖進(jìn)行分析。 眼圖可以直觀地估價(jià)系統(tǒng)的碼間干擾和噪聲的影響，是一種常用的測(cè)試手段。 什么是眼圖? 所謂“眼圖”，就是由解調(diào)后經(jīng)過(guò)接收濾波器輸出的基帶信號(hào)，以碼元同步時(shí)鐘作為同步信號(hào)在示波器屏幕上顯示的波形。干擾和失

38、真所產(chǎn)生的傳輸畸變，可以在眼圖上清楚地顯示出來(lái)。因?yàn)閷?duì)于二進(jìn)制信號(hào)波形，它很像人的眼睛的過(guò)程眼圖。 在圖12-1中畫出兩個(gè)無(wú)噪聲的波形和相應(yīng)的“眼圖”，一個(gè)無(wú)失真，另一個(gè)有失真(碼間串?dāng)_)。圖12-1中可以看出，眼圖是由虛線分段的接收碼元波形疊加組成的。眼圖中央的垂直線表示取樣時(shí)刻。當(dāng)波形沒(méi)有失真時(shí)，眼圖是一只“完全張開”的眼睛。在取樣時(shí)刻，所有可能的取樣值僅有兩個(gè)：+1或-1。當(dāng)波形有失真時(shí)，在取樣時(shí)刻信號(hào)取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分閉合。這樣，保證正確判決所容許的噪聲電平就減小了。換言之，在隨機(jī)噪聲的功率給定時(shí)，將使誤碼率增加?！把劬Α睆堥_的大小就表明失真的嚴(yán)重程度。為便

39、于說(shuō)明眼圖和系統(tǒng)性能的關(guān)系，我們將它簡(jiǎn)化成圖12-2的形狀。由此圖可以看出：(1)最佳取樣時(shí)刻應(yīng)選擇在眼睛張開最大的時(shí)刻；(2)眼睛閉合的速率，即眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對(duì)定時(shí)誤差靈敏的程度，斜邊愈陡，對(duì)定位誤差愈敏感；(3)在取樣時(shí)刻上，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號(hào)失真量；(4)在取樣時(shí)刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔垂直距離之半是最小噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過(guò)它就有可能發(fā)生錯(cuò)誤判決；(5)陰影區(qū)與橫軸相交的區(qū)間表示零點(diǎn)位置變動(dòng)范圍，它對(duì)于從信號(hào)平均零點(diǎn)位置提取定時(shí)信息的解調(diào)器有重要影響。實(shí)驗(yàn)室理想狀態(tài)下的眼圖如圖12-3所示。衡量眼圖質(zhì)量的幾個(gè)重要參數(shù)有： 1.眼圖開啟度(U-2U)/U指在最佳抽樣

40、點(diǎn)處眼圖幅度“張開”的程度。無(wú)畸變眼圖的開啟度應(yīng)為100%。 圖12-1 無(wú)失真及有失真時(shí)的波形及眼圖 (a) 無(wú)碼間串?dāng)_時(shí)波形；無(wú)碼間串?dāng)_眼圖 (b) 有碼間串?dāng)_時(shí)波形；有碼間串?dāng)_眼圖 圖12-2 眼圖的重要性質(zhì) 其中U=U+U- 2.“眼皮”厚度2U/U 指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度的閉合部分與最大幅度之比，無(wú)畸變眼圖的“眼皮”厚度應(yīng)等于0。 3.交叉點(diǎn)發(fā)散度T/T 指眼圖過(guò)零點(diǎn)交叉線的發(fā)散程度，無(wú)畸變眼圖的交叉點(diǎn)發(fā)散度應(yīng)為0。 4.正負(fù)極性不對(duì)稱度 指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖正、負(fù)幅度的不對(duì)稱程度。無(wú)畸變眼圖的極性不對(duì)稱度應(yīng)為0。最后，還需要指出的是：由于噪聲瞬時(shí)電平的影響無(wú)法在眼圖中得到完整的反

41、映，因此，即使在示波器上顯示的眼圖是張開的，也不能完全保證判決全部正確。不過(guò)，原則上總是眼睛張開得越大，誤判越小。在圖12-3中給出從示波器上觀察到的比較理想狀態(tài)下的眼圖照片。 (a) 二進(jìn)制系統(tǒng) (b) 隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入后的二進(jìn)制系統(tǒng)圖12-3 實(shí)驗(yàn)室理想狀態(tài)下的眼圖四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.理想眼圖觀察；2.有噪聲眼圖觀察；3.接收濾波器的特性調(diào)整。五、實(shí)驗(yàn)步驟1 打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。2 用無(wú)干擾眼圖波形對(duì)接收濾波器（這里可視為整個(gè)信道傳輸濾波器）的特性加以調(diào)整，使之構(gòu)成一個(gè)等效的理想低通濾波器。開關(guān)K703的1-2腳相連，將CPLD的可編程信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的32Kbit/s數(shù)字基帶信

42、號(hào)直接送入接收濾波器，按照下面的眼圖觀察方法連接調(diào)節(jié)好雙蹤示波器，此時(shí)，調(diào)整W702將升余弦波波形的幅度峰峰值約5V左右，調(diào)整W703直到TP708點(diǎn)波形出現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)波形重合、線條細(xì)且清晰的眼圖波形（即無(wú)碼間串?dāng)_、無(wú)噪聲時(shí)的眼圖）。在調(diào)整W703過(guò)程中，可發(fā)現(xiàn)眼圖過(guò)零點(diǎn)波形重合時(shí)W703的位置不是唯一的，它正好驗(yàn)證了無(wú)碼間串?dāng)_的傳輸特性不唯一。眼圖觀測(cè)方法：用示波器的一根探頭（觸發(fā)TRTIGGER檔）放在TP901上（可視為其同步時(shí)鐘，碼元周期T），另一根探頭放在TP708上（數(shù)字基帶信號(hào)的升余弦波），調(diào)整示波器的掃描周期（=nT），使TP708的升余弦波波形的余輝反復(fù)重疊（即與碼元的周期同步）

43、，則可觀察到n只并排的眼圖波形。眼圖上面的一根水平線由連1引起的持續(xù)正電平產(chǎn)生，下面的一根水平線由連0碼引起的持續(xù)的負(fù)電平產(chǎn)生，中間部分過(guò)零點(diǎn)波形由1、0交替碼產(chǎn)生。3 開關(guān)K703的2-3腳相連，將PSK解調(diào)模塊解調(diào)還原的數(shù)字基帶信號(hào)送入眼圖電路。4 調(diào)整好PSK調(diào)制解調(diào)電路，在PSK模擬傳輸信道中不加入噪聲的情況下（即K302的2-3腳連），觀察TP708測(cè)量點(diǎn)的眼圖波形（可適當(dāng)調(diào)整W703）；5 調(diào)整好PSK調(diào)制解調(diào)電路，在PSK模擬傳輸信道中加入噪聲（即K302的1-2腳連），慢慢調(diào)整噪聲信號(hào)的幅值（噪聲模塊中電位器W101），觀察TP708測(cè)量點(diǎn)，即受噪聲干擾的眼圖波形，可以看到眼圖

44、線條明顯變粗，眼睛張開度變?。ㄗ⒁庠肼暦炔灰?，否則PSK將無(wú)法解調(diào)出基帶信號(hào)，J301也最好選擇“CPLD”）；無(wú)噪聲有碼間串?dāng)_時(shí)，TP708點(diǎn)的升余弦波波形將發(fā)生畸變，這時(shí)眼圖的過(guò)零點(diǎn)波形彌散，不像無(wú)碼間串?dāng)_時(shí)波形清晰。這幾條線越靠近，表明碼間串?dāng)_越小，反之波形越彌散，表示碼間串?dāng)_越大。有噪聲無(wú)碼間串?dāng)_時(shí)，TP708點(diǎn)的升余弦波波形的線，將變成模糊的帶狀線。噪聲越大，線條越寬，越模糊。五、測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明1TP705:為數(shù)字信號(hào)源產(chǎn)生、PSK解調(diào)輸出、FSK解調(diào)輸出的數(shù)字基帶信號(hào)。2TP708:為升余弦波波形，眼圖觀察測(cè)量點(diǎn)。 3. 其余測(cè)試點(diǎn)待用。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.分析電路的工作原理，敘

45、述其工作過(guò)程。2.敘述眼圖的產(chǎn)生原理以及它的作用。3.繪出實(shí)驗(yàn)觀察到的幾種情況下的升余弦波形及眼圖形狀。實(shí)驗(yàn)五 基帶信號(hào)AMI / HDB3碼編譯碼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉AMI / HDB3碼編譯碼的工作過(guò)程；2.觀察AMI / HDB3碼碼型變換編譯碼電路的測(cè)量點(diǎn)波形。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M雙蹤示波器1臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理在分析HDB3碼碼數(shù)字基帶信號(hào)傳輸及HDB3碼碼型變換線路編譯碼工作原理之前，學(xué)生可以對(duì)HDB3碼專用集成電路CD22103芯片作一個(gè)了解，詳見所附光盤CD22103，本實(shí)驗(yàn)中采用CPLD實(shí)現(xiàn)其功能。（一） HDB3碼電路的工作原理AMI碼的全稱是傳

46、號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。這是一種將消息代碼0（空號(hào)）和1（傳號(hào)）按如下規(guī)則進(jìn)行編碼的碼：代碼的0仍變換為傳輸碼的0，而把代碼中的1交替地變換為傳輸碼的1、1、1、1由于AMI碼的信號(hào)交替反轉(zhuǎn)，故由它決定的基帶信號(hào)將出現(xiàn)正負(fù)脈沖交替，而0電位保持不變的規(guī)律。由此看出，這種基帶信號(hào)無(wú)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(guò)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(hào)序列變成了一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)序列，而且也是一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)變換成一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)。把一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)變換成一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)所構(gòu)成的碼稱為1B1T碼型。AMI碼除有上述特點(diǎn)外，還有編譯碼電路簡(jiǎn)單及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點(diǎn)

47、，它是一種基本的線路碼，并得到廣泛采用。但是，AMI碼有一個(gè)重要缺點(diǎn)，即當(dāng)它用來(lái)獲取定時(shí)信息時(shí)，由于它可能出現(xiàn)長(zhǎng)的連0串，因而會(huì)造成提取定時(shí)信號(hào)的困難。為了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)，人們提出了許多改進(jìn)的方法，HDB3碼就是其中有代表性的一種。 HDB3碼是三階高密度碼的簡(jiǎn)稱。HDB3碼保留了AMI碼所有的優(yōu)點(diǎn)（如前所述），還可將連“0”碼限制在3個(gè)以內(nèi)，克服了AMI碼出現(xiàn)長(zhǎng)連“0”過(guò)多，對(duì)提取定時(shí)鐘不利的缺點(diǎn)。HDB3碼的功率譜基本上與AMI碼類似。由于HDB3碼諸多優(yōu)點(diǎn)，所以CCITT建議把HDB3碼作為PCM傳輸系統(tǒng)的線路碼型。 如何由二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成HDB3碼呢？ HDB3碼編碼規(guī)則

48、如下： 1二進(jìn)制序列中的“0”碼在HDB3碼中仍編為“0”碼，但當(dāng)出現(xiàn)四個(gè)連“0”碼時(shí)，用取代節(jié)000V或B00V代替四個(gè)連“0”碼。取代節(jié)中的V碼、B碼均代表“1”碼，它們可正可負(fù)（即V+=1，V-=1，B+=1，B-=1）。 2取代節(jié)的安排順序是：先用000V，當(dāng)它不能用時(shí)，再用B00V。000V取代節(jié)的安排要滿足以下兩個(gè)要求：（1） 各取代節(jié)之間的V碼要極性交替出現(xiàn)（為了保證傳號(hào)碼極性交替出現(xiàn)，不引入直流成份）。（2） V碼要與前一個(gè)傳號(hào)碼的極性相同（為了在接收端能識(shí)別出哪個(gè)是原始傳號(hào)碼，哪個(gè)是V碼？以恢復(fù)成原二進(jìn)制碼序列）。 當(dāng)上述兩個(gè)要求能同時(shí)滿足時(shí)，用000V代替原二進(jìn)制碼序列中的

49、4個(gè)連“0”（用000V+或000V-）；而當(dāng)上述兩個(gè)要求不能同時(shí)滿足時(shí)，則改用B00V（B+00V+或B-00V-，實(shí)質(zhì)上是將取代節(jié)000V中第一個(gè)“0”碼改成B碼）。 3HDB3碼序列中的傳號(hào)碼（包括“1”碼、V碼和B碼）除V碼外要滿足極性交替出現(xiàn)的原則。 下面我們舉個(gè)例子來(lái)具體說(shuō)明一下，如何將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成HDB3碼。二進(jìn)制碼序列: 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1HDB3碼碼序列:V+ -1 0 0 0 V- +1 0 1 B+ 0 0 V 0 1 +1 1 0 0 0 V- B+ 0 0 V+ 0 1從上例可以看出

50、兩點(diǎn)： （1）當(dāng)兩個(gè)取代節(jié)之間原始傳號(hào)碼的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，后邊取代節(jié)用000V；當(dāng)兩個(gè)取代節(jié)之間原始傳號(hào)碼的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，后邊取代節(jié)用B00V。（2）V碼破壞了傳號(hào)碼極性交替出現(xiàn)的原則，所以叫破壞點(diǎn)；而B碼未破壞傳號(hào)碼極性交替出現(xiàn)的原則，叫非破壞點(diǎn)。 雖然HDB3碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡(jiǎn)單。從上述原理看出，每一個(gè)破壞符號(hào)V總是與前一非0符號(hào)同極性（包括B在內(nèi)）。這就是說(shuō)，從收到的符號(hào)序列中可以容易地找到破壞點(diǎn)V于是也斷定V符號(hào)及其前面的3個(gè)符號(hào)必是連0符號(hào)，從而恢復(fù)4個(gè)連0碼，再將所有1變成1后便得到原消息代碼。圖131 NRZHDB3碼編碼工作波形（三）電路的工作過(guò)程譯碼是編碼的逆

51、過(guò)程。其波形如圖132所示。但CP2應(yīng)比譯碼輸入（AIN、BIN）稍有延時(shí)。環(huán)路測(cè)試由LTE控制，若LTEH，則OUT1、OUT2內(nèi)部短接到對(duì)應(yīng)的AIN、BIN，此時(shí)NRZ0應(yīng)為NRZi，但延后8個(gè)時(shí)鐘周期左右。CP3為AIN、BIN相加波形，供收端提取時(shí)鐘用。圖132 HDB3譯碼工作波形 圖13-3 HDB3碼編譯碼自環(huán)電原理圖（四）實(shí)驗(yàn)電路工作原理采用SC22103專用芯片實(shí)現(xiàn)AMIHDB3碼的電原理圖如圖13-3所示。在該電路模塊中，沒(méi)有采用復(fù)雜的線圈耦合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)AMIHDB3碼，而是采用UA02A(TL084)對(duì)HDB3碼的輸出進(jìn)行變換。輸入的碼流由UA01的1腳在2腳時(shí)鐘信號(hào)的

52、推動(dòng)下輸入，HDB3碼與AMI由KA01選擇。編碼之后的結(jié)果在UA01的14、15腳輸出。而后在電路上直接由UA01的11、13腳返回（實(shí)際通信中，譯碼電路應(yīng)接收正負(fù)電平的AMIHDB3碼，整流后獲得同步時(shí)鐘，并通過(guò)處理獲得正向編碼和負(fù)向編碼。我們這里只是作自環(huán)演示，省略了上述過(guò)程），再由UA03進(jìn)行譯碼。正確譯碼之后TPA01與TPA08的波形應(yīng)一致，但由于HDB3碼的編譯碼規(guī)則較復(fù)雜，當(dāng)前的輸出HDB3碼字與前4個(gè)碼字有關(guān)，因而HDB3碼的編譯碼時(shí)延較大。本實(shí)驗(yàn)中采用CPLD技術(shù)實(shí)現(xiàn)AMIHDB3碼的原理與上述同，只是實(shí)現(xiàn)手段不一樣罷了。AMI與HDB3碼的選擇可通過(guò)薄膜設(shè)置， AMIHD

53、B3碼的編譯碼工作波形如圖13-5所示（為了便于說(shuō)明，編碼電路各波形的時(shí)延都已略去）。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.AMI / HDB3碼型變換編碼觀察實(shí)驗(yàn)；2.AMI / HDB3碼型變換譯碼觀察實(shí)驗(yàn)。五、跳線開關(guān)設(shè)置KA01：第一排，待用；第二排，64Kb/s的偽隨機(jī)碼輸入；第三排，PCM模塊的數(shù)字編碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)輸入（后面綜合實(shí)驗(yàn)介紹）。六、實(shí)驗(yàn)步驟及測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明 TPA01：發(fā)端數(shù)字基帶信碼輸入。（1）KA01第二排，由薄膜鍵盤選擇“線路編譯碼”中的AMI或HDB3碼。 “PN32”為128Kb/s的偽隨機(jī)碼輸入，碼型為：11111111111111111100000000000011110000000011111111000011110000，對(duì)比TPA02；“數(shù)據(jù)源選擇”，8位手工編制數(shù)字信號(hào)，速率為128Kb/s。方向上鍵表示“1”，方向下鍵表示“0”，每位數(shù)據(jù)按“確認(rèn)”鍵輸入，8位全部設(shè)置完后，即輸出設(shè)置的信號(hào)。可置全“0”，