通信原理實驗指導書(測控)

1、實驗1 抽樣定理及其應用實驗一、實驗目的1通過對模擬信號抽樣的實驗,加深對抽樣定理的理解。2通過PAM調制實驗，使學生能加深理解脈沖幅度調制的特點。3學習PAM調制硬件實現(xiàn)電路，掌握調整測試方法。二、實驗儀器1PAM脈沖調幅模塊，位號：H2時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G320M雙蹤示波器1臺4頻率計1臺5小平口螺絲刀1只6信號連接線3根三、實驗原理抽樣定理告訴我們：如果對某一帶寬有限的時間連續(xù)信號（模擬信號）進行抽樣，且抽樣速率達到一定數(shù)值時，那么根據(jù)這些抽樣值就能準確地還原原信號。這就是說，若要傳輸模擬信號，不一定要傳輸模擬信號本身，可以只傳輸按抽樣定理得到的抽樣值。通常，按照基帶信號改變

2、脈沖參量（幅度、寬度和位置）的不同，把脈沖調制分為脈幅調制（PAM）、脈寬調制（PDM）和脈位調制（PPM）。雖然這三種信號在時間上都是離散的，但受調參量是連續(xù)的，因此也都屬于模擬調制。關于PDM和PPM，國外在上世紀70年代研究結果表明其實用性不強，而國內根本就沒研究和使用過，所以這里我們就不做介紹。本實驗平臺僅介紹脈沖幅度調制，因為它是脈沖編碼調制的基礎。抽樣定理實驗電路框圖，如圖1-1所示。 模擬信號抽樣脈沖形成電路信道模擬信號恢復濾波器開關抽樣器32P0132TP0132P0232P03P154SW02控制P09P14P0432W01圖1-1 抽樣的實驗過程結構示意圖本實驗中需要用到以

3、下5個功能模塊。1非同步函數(shù)信號或同步正弦波發(fā)生器模塊：它提供各種有限帶寬的時間連續(xù)的模擬信號，并經(jīng)過連線送到“PAM脈沖調幅模塊”，作為脈沖幅度調制器的調制信號。P03/P04測試點可用于調制信號的連接和測量；另外，如果實驗室配備了電話單機，也可以使用用戶電話模塊，這樣驗證實驗效果更直接、更形象，P05/P07測試點可用于語音信號的連接和測量。2抽樣脈沖形成電路模塊：它提供有限高度，不同寬度和頻率的的抽樣脈沖序列，并經(jīng)過連線送到“PAM脈沖調幅模塊”， 作為脈沖幅度調制器的抽樣脈沖。P09測試點可用于抽樣脈沖的連接和測量。該模塊提供的抽樣脈沖有同步和非同步兩種，同步的抽樣脈沖是頻率為8KHz

4、，占空比為50%或近似50%的矩形脈沖；非同步的抽樣脈沖由555定時器產(chǎn)生，其頻率通過W05連續(xù)可調。3PAM脈沖調幅模塊：它采用模擬開關CD4066實現(xiàn)脈沖幅度調制。抽樣脈沖序列為高電平時，模擬開關導通，有調制信號輸出；抽樣脈沖序列為低電平，模擬開關斷開，無信號輸出。因此，本模塊實現(xiàn)的是自然抽樣。在32TP01測試點可以測量到已調信號波形。調制信號和抽樣脈沖都需要外接連線輸入。已調信號經(jīng)過PAM模擬信道（模擬實際信道的惰性）的傳輸，從32P03鉚孔輸出，它可能會產(chǎn)生波形失真。 PAM模擬信道電路示意圖如圖5-2所示，32W01（R1）電位器可改變模擬信道的傳輸特性，當R1C1=R2C2時，P

5、AM已調信號理論上無失真。4接收濾波器與功放模塊：接收濾波器是數(shù)字低通濾波器，它的作用是恢復原調制信號。數(shù)字低通濾波器的截止頻率受工作時鐘控制，它由4SW02的置位確定。鉚孔P14是接收濾波器與功放的輸入端，實驗時需用外接導線將32P03與P14連接。5時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊：它提供系統(tǒng)工作時鐘和接收數(shù)字低通濾波器工作時鐘。接收數(shù)字低通濾波器截止頻率的設置由該模塊中微型連排撥動開關4SW02置位確定。 32W01C1C232P03R232TP01圖5-2 PAM信道仿真電路示意圖最后強調說明：實際應用的抽樣脈沖和信號恢復與理想情況有一定區(qū)別。理想抽樣的抽樣脈沖應該是沖擊脈沖序列，在實際應用中，

6、這是不可能實現(xiàn)的。因此一般是用高度有限、寬度較窄的窄脈沖代替，本實驗中提供的抽樣脈沖，是頻率為8KHz，占空比為50%或近似50%的矩形脈沖或由555定時器產(chǎn)生的頻率連續(xù)可調的脈沖。另外，實際應用中使信號恢復的濾波器不可能是理想的。當濾波器特性不是理想低通時，抽樣頻率不能就等于被抽樣信號頻率的2倍，否則會使信號失真?？紤]到實際濾波器的特性，抽樣頻率要求選得較高。由于PAM通信系統(tǒng)的抗干擾能力差，目前很少實用。它已被性能良好的脈沖編碼調制（PCM）所取代。 四、實驗設置1模擬信號源K01：非同步函數(shù)信號類型選擇，正弦波、三角波、方波。 W01：非同步函數(shù)信號的直流電平調節(jié)，調節(jié)范圍至少為02V，

7、視信號幅度而定，一般調節(jié)為0V。 W02：非同步函數(shù)信號的頻率調節(jié)，一般使用頻率值范圍為14KHZ。 W03：非同步函數(shù)信號的幅度調節(jié)，一般使用峰峰值范圍為04V。 P03：非同步函數(shù)信號的輸出連接鉚孔。W04: 同步函數(shù)信號的幅度調節(jié)，一般使用峰峰值范圍為04V。 P04：同步正弦波信號的輸出連接鉚孔。 J02A：用戶電話A的電話水晶頭接口。P05: 用戶電話A語音信號發(fā)送輸出鉚孔。P06: 用戶電話A語音信號接收輸入鉚孔。J02B：用戶電話B的電話水晶頭接口。P07: 用戶電話B語音信號發(fā)送輸出鉚孔。P08: 用戶電話B語音信號接收輸入鉚孔。2抽樣脈沖形成模塊W05：抽樣脈沖頻率調節(jié)電位器

8、。 K02：選擇開關，“555”檔，即輸出555定時器產(chǎn)生的矩形脈沖?！癈8”檔，即輸出與系統(tǒng)時鐘同源的8KHZ的同步時鐘。 P09：抽樣脈沖輸出鉚孔。3PAM脈沖調幅模塊32P01：模擬信號輸入連接鉚孔。32P02：抽樣脈沖信號輸入連接鉚孔。32TP01：輸出的抽樣后信號測試點。32P03：經(jīng)仿真信道傳輸后信號的輸出連接鉚孔。32W01：仿真信道的特性調節(jié)電位器。4接收端濾波器與功放模塊 4SW02：低通濾波器截止頻率設置，設置為“01010”：3.4K；設置為“01011”：6K；設置為“01100”：12K。K04：小喇叭開關。ON，接通喇叭；OFF，斷開喇叭。W09：音頻功率放大器輸出

9、功率的調節(jié)電位器，放大后信號可在電位器旁邊的測試過孔測量。P14：外加模擬信號輸入連接鉚孔。P15：經(jīng)濾波器濾波后信號輸出鉚孔。五、實驗內容及步驟1插入有關實驗模塊：在關閉系統(tǒng)電源的條件下，將“時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”、“PAM脈沖幅度調制模塊”，插到底板“G、H”號的位置插座上（具體位置可見底板右下角的“實驗模塊位置分布表”）。注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致，模塊位號與底板位號的一致。2信號線連接：用專用導線將P03、32P01；P09、32P02；32P03、P14連接（注意連接鉚孔的箭頭指向，將輸出鉚孔連接輸入鉚孔）。3加電：打開系統(tǒng)電源開關，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯

10、示不正常，請立即關閉電源，查找異常原因。4輸入模擬信號觀察：模擬信號發(fā)生器產(chǎn)生的模擬信號送入抽樣模塊的32P01點，用示波器在32P01處觀察，該點正弦信號幅度約2V，且波形不失真。5取樣脈沖觀察：示波器接在32P02上，撥動抽樣脈沖形成電路的開關K02，當K02置于C8位，示波器顯示8K同步的抽樣脈沖當K02置于C555位，示波器顯示非同步的抽樣脈沖，其頻率通過W05連續(xù)可調。6取樣信號觀察：示波器接在32TP01上，可觀察PAM取樣信號，示波器接在32P03上，調節(jié)“PAM脈沖幅度調制”上的32W01可改變PAM信號傳輸信道的特性，PAM取樣信號波形會發(fā)生改變。7取樣恢復信號觀察：PAM解

11、調用的低通濾波器電路（接收端濾波放大模塊，信號從P14輸入）共設有三組參數(shù)，其截止頻率分別為3.4KHZ、6KHZ、12KHZ。根據(jù)被抽樣的信號頻率，通過撥碼器4SW02可設置的濾波器參數(shù)。根據(jù)下面建議自己設計實驗步驟，進行取樣恢復信號觀察實驗。 (1) 在一定頻率的模擬信號（一般2KHZ）下，設置低通濾波器3.4KHZ截止頻率。調節(jié)不同的抽樣時鐘，用示波器觀測各點波形，驗證抽樣定理，并做詳細記錄、繪圖。注意，PAM傳輸模塊的32TP01、32P03測試點波形調節(jié)近似，即不失真為準。(2) 在一定頻率的抽樣時鐘（一般8KHZ）下fs，調節(jié)模擬信號源的頻率f（一般小于4KHZ），即保持抽樣時鐘與

12、模擬信號間的fs2f頻率關系，設置低通濾波器3.4KHZ截止頻率。用示波器觀測各點波形，驗證PAM通信系統(tǒng)的性能，并做詳細記錄、繪圖。8關機拆線：實驗結束，關閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗模塊。注：非同步函數(shù)信號在抽樣時的波形在示波器上不容易形成穩(wěn)定的波形，需耐心地調節(jié)；若要觀測穩(wěn)定的波形可使用同步正弦波信號和同步抽樣脈沖。六、實驗報告要求1.寫出實驗目的和內容。 2.簡述抽樣定理及PAM實驗原理，并畫出實驗框圖。3.寫出自行設計的實驗步驟，記錄實驗時各種測試條件，所測各點的波形、頻率、電壓等各項測試數(shù)據(jù)并驗證抽樣定理。 4.說明抽樣后信號經(jīng)過PAM模擬信道傳輸及接收數(shù)字低通濾波器后

13、，波形將會出現(xiàn)哪些失真。5.寫出實驗體會。實驗2 PCM編譯碼系統(tǒng)實驗一、實驗目的 1掌握PCM編譯碼原理與系統(tǒng)性能測試。2熟悉PCM編譯碼專用集成芯片的功能和使用方法。3學習PCM編譯碼器的硬件實現(xiàn)電路，掌握它的調整測試方法。二、實驗儀器1PCM/ADPCM編譯碼模塊，位號：H2時鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生器模塊，位號:G320M雙蹤示波器1臺4低頻信號源1臺（選用）5頻率計1臺（選用）6信號連接線3根7小平口螺絲刀1只三、實驗原理脈沖編碼調制（PCM）是把一個時間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號變換成時間離散、取值離散的數(shù)字信號在信道中傳輸。脈沖編碼調制是對模擬信號進行抽樣，量化和編碼三個過程完成的。模擬信

14、號抽 樣量 化34P0234P0434P0334P01編 碼信 道譯 碼低 通濾 波再 生工作時鐘A/DD/ATP3057P04收端功放P14P15PCM通信系統(tǒng)的實驗方框圖如圖2-1所示。圖2-1 PCM通信系統(tǒng)實驗方框圖在PCM脈沖編碼調制中，話音信號經(jīng)防混疊低通濾波器后進行脈沖抽樣，變成時間上離散的PAM脈沖序列，然后將幅度連續(xù)的PAM脈沖序列用類似于“四舍五入”辦法劃歸為有限種幅度，每一種幅度對應一組代碼，因此PAM脈沖序列將轉換成二進制編碼序列。對于電話，CCITT規(guī)定抽樣率為8KHz，每一抽樣值編8位碼（即為28=256個量化級），因而每話路PCM編碼后的標準數(shù)碼率是64kB。本實

15、驗應用的單路PCM編、譯碼電路是TP3057芯片（見圖6-1中的虛線框）。此芯片采用a律十三折線編碼，它設計應用于PCM 30/32系統(tǒng)中。它每一幀分32個時隙，采用時分復用方式，最多允許接入30個用戶，每個用戶各占據(jù)一個時隙，另外兩個時隙分別用于同步和標志信號傳送，系統(tǒng)碼元速率為2.048MB。各用戶PCM編碼數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,受發(fā)送時序與接收時序控制,它僅在某一個特定的時隙中被發(fā)送和接收，而不同用戶占據(jù)不同的時隙。若僅有一個用戶，在一個PCM 幀里只能在某一個特定的時隙發(fā)送和接收該用戶的PCM編碼數(shù)據(jù)，在其它時隙沒有數(shù)據(jù)輸入或輸出。本實驗模塊中，為了降低對測試示波器的要求，將PCM 幀的傳

16、輸速率設置為64Kbit/s或128Kbit/s兩種，這樣增加了編碼數(shù)據(jù)碼元的寬度，便于用低端示波器觀測。此時一個PCM 幀里，可容納的PCM編碼分別為1路或2路。另外，發(fā)送時序FSX與接收時序FSR使用相同的時序，測試點為34TP01。實驗結構框圖已在模塊上畫出了，實驗時需用信號連接線連接34P02和34P04兩鉚孔，即將編碼數(shù)據(jù)直接送到譯碼端，傳輸信道可視為理想信道。另外， TP3057芯片內部模擬信號的輸入端有一個語音帶通濾波器，其通帶為200HZ4000HZ，所以輸入的模擬信號頻率只能在這個范圍內有效。四、實驗設置1模擬信號源模塊K01：非同步函數(shù)信號類型選擇，正弦波、三角波、方波。

17、W01：非同步函數(shù)信號的直流電平調節(jié)，調節(jié)范圍至少為02V，視信號幅度而定，一般調節(jié)為0V。 W02：非同步函數(shù)信號的頻率調節(jié)，一般使用頻率值范圍為14KHZ。 W03：非同步函數(shù)信號的幅度調節(jié)，一般使用峰峰值范圍為04V。 P03：非同步函數(shù)信號的輸出連接鉚孔。W04: 同步函數(shù)信號的幅度調節(jié)，一般使用峰峰值范圍為04V。 P04：同步正弦波信號的輸出連接鉚孔。 J02A：用戶電話A的電話水晶頭接口。P05: 用戶電話A語音信號發(fā)送輸出鉚孔。P06: 用戶電話A語音信號接收輸入鉚孔。J02B：用戶電話B的電話水晶頭接口。P07: 用戶電話B語音信號發(fā)送輸出鉚孔。P08: 用戶電話B語音信號接

18、收輸入鉚孔。2PCM/ADPCM編譯碼模塊34TP01：發(fā)送時序FSX和接收時序FSR輸入測試點，頻率為8KHz的矩形窄脈沖；34TP02：PCM線路編譯時鐘信號的輸入測試點；34P01：模擬信號的輸入鉚孔； 34P02：PCM編碼的輸出鉚孔； 34P03：PCM譯碼的輸入鉚孔；34P04：譯碼輸出的模擬信號鉚孔，波形應分別與34P01同。注：一路數(shù)字編碼輸出波形為8比特編碼(一般為7個半碼元波形,最后半個碼元波形被芯片內部移位寄存器在裝載下一路數(shù)據(jù)前復位時丟失掉)，數(shù)據(jù)的速率由編譯時鐘決定，其中第一位為語音信號編碼后的符號位，后七位為語音信號編碼后的電平值。五、實驗內容及步驟1插入有關實驗模

19、塊：在關閉系統(tǒng)電源的條件下，將“時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”、“PCM/ADPCM編譯碼模塊”，插到底板“G、H”號的位置插座上（具體位置可見底板右下角的“實驗模塊位置分布表”）。注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致，模塊位號與底板位號的一致。2信號線連接：用專用導線將P04、34P01；34P02、34P03；32P04、P14。注意連接鉚孔的箭頭指向，將輸出鉚孔連接輸入鉚孔。3加電：打開系統(tǒng)電源開關，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關閉電源，查找異常原因。4PCM的編碼時鐘設定：“時鐘與基帶數(shù)據(jù)產(chǎn)生器模塊”上的撥碼器4SW02設置“01000”，則PCM的編碼時鐘為64K

20、HZ（后面將簡寫為：撥碼器4SW02）。撥碼器4SW02設置“01001”，則PCM的編碼時鐘為128KHZ。5同步正弦波幅度調節(jié)及監(jiān)測：“同步正弦波”上提供了頻率2KHZ的同步正弦波，幅度由W04電位器調節(jié)。滿足PCM輸入模擬信號頻率在3003400HZ語音范圍內的要求，可用頻率計監(jiān)測此點信號頻率。6時鐘為64KHZ，同步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：撥碼器4SW02設置“01000”，則PCM的編碼時鐘為64KHZ。雙蹤示波器探頭分別接在測量點34TP01和34P02，觀察同步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)。調節(jié)W04電位器，改變同步正弦波幅度，并仔細觀察PCM編碼數(shù)據(jù)的變化。注意，此時時鐘為6

21、4KHZ，一幀中只能容納1路信號。7時鐘為128KHZ同步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：撥碼器4SW02設置“01001”，則PCM的編碼時鐘為128KHZ。雙蹤示波器探頭分別接在測量點34TP01和34P02，觀察同步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)。調節(jié)W04電位器，改變同步正弦波幅度，并仔細觀察PCM編碼數(shù)據(jù)的變化。注意，此時時鐘為128KHZ，一幀中能容納2路信號。本PCM編碼僅一路信號，故僅占用一幀中的一半時隙。8非同步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)觀察：改用非同步函數(shù)信號輸入，分別改變輸入模擬信號的幅度和頻率，重復上列6、7步驟，觀察非步正弦波及 PCM編碼數(shù)據(jù)波形。注意，由于非同步正弦波頻率與

22、抽樣、編碼時鐘不同步，需仔細調節(jié)非同步正弦波頻率才能在普通示波器上看到穩(wěn)定的編碼數(shù)據(jù)波形。 9語音信號PCM編碼、譯碼試聽：用專用導線將P05（用戶電話A語音信號發(fā)送輸出）與34P01（模擬信號的輸入）連接；34P04（譯碼輸出的模擬信號）與P08（用戶電話B語音信號接收輸入）或與P14連接，并對著用戶電話A話筒講話，在用戶電話B耳機或揚聲器試聽，直觀感受PCM編碼譯碼的效果（功放前置低通濾波器默認截止頻率為3.4KHZ）。10PCM編碼、譯碼各重要測量點波形觀察：測量34P01、34P02、34P03、34P04、34TP01、34TP02各點波形。注意，此時輸入模擬信號采用同步正弦波在普通

23、示波器上看到穩(wěn)定的時鐘、時序及編碼數(shù)據(jù)波形; 當無信號輸入時，或信號幅度為0時，PCM編碼器編碼為11010101或為01010101，并不是一般教材所講授的編全0碼。因為無信號輸入時，或信號幅度為0經(jīng)常出現(xiàn)，編全0碼容易使系統(tǒng)失步。11關機拆線：實驗結束，關閉電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗模塊。六、實驗報告要求1當輸入的模擬信號的幅度調節(jié)為0時，畫出實驗過程中各測量點的波型圖，注意對應相位、時序關系。2觀察非同步正弦波（峰峰值2V、頻率300HZ5KHZ）的編碼波形，讀出正弦波的頻率值、編碼數(shù)據(jù)（至少12個編碼數(shù)據(jù)）；設計表格，每增加200HZ，記錄一次有關數(shù)據(jù)并做分析，得出你的結論

24、。另外，在哪幾個頻率段，譯碼還原信號不會出現(xiàn)有明顯失。3觀察同步正弦波（峰峰值0V10V）的編碼波形，讀出正弦波的峰峰值、編碼數(shù)據(jù)（至少12個編碼數(shù)據(jù)）；設計表格，峰峰值每增加0.5V，記錄一次有關數(shù)據(jù)并做分析，得出你的結論。4寫出本次實驗的心得體會，以及對本次實驗有何改進意見。實驗3 FSK（ASK）調制解調實驗一、實驗目的 1掌握FSK（ASK）調制器的工作原理及性能測試； 2掌握FSK（ASK）鎖相解調器工作原理及性能測試； 3. 學習FSK（ASK）調制、解調硬件實現(xiàn)，掌握電路調整測試方法。二、實驗儀器1時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G2FSK調制模塊，位號A3FSK解調模塊，位號C4

25、噪聲模塊，位號B420M雙蹤示波器1臺5小平口螺絲刀1只6頻率計1臺（選用）7信號連接線3根三、實驗原理數(shù)字頻率調制是數(shù)據(jù)通信中使用較早的一種通信方式。由于這種調制解調方式容易實現(xiàn)，抗噪聲和抗群時延性能較強，因此在無線中低速數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應用。 （一） FSK調制電路工作原理FSK調制電路是由兩個ASK調制電路組合而成，它的電原理圖，如圖5-1所示。16K02為兩ASK已調信號疊加控制跳線。用短路塊僅將1-2腳相連，輸出“1”碼對應的ASK已調信號；用短路塊僅將3-4腳相連，輸出“0”碼對應的ASK已調信號。用短路塊將1-2腳及3-4腳都相連，則輸出FSK已調信號。因此，本

26、實驗箱沒有專門設置ASK實驗單元電路。16P01調制信號輸出16P02 圖5-1 FSK調制解調電原理框圖圖5-1中，輸入的數(shù)字基帶信號分成兩路，一路控制f1=32KHz的載頻，另一路經(jīng)反相器去控制f2=16KHz的載頻。當基帶信號為“1”時，模擬開關B打開，模擬開關A關閉，此時輸出f1=32KHz；當基帶信號為“0”時，模擬開關B關閉，模擬開關A打開，此時輸出f2=16KHz；在輸出端經(jīng)開關16K02疊加，即可得到已調的FSK信號。 電路中的兩路載頻(f1、f2)由時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊產(chǎn)生的方波，經(jīng)射隨、選頻濾波、射隨、再送至模擬開關4066。載頻f1的幅度調節(jié)電位器16W01，載頻f2的

27、幅度調節(jié)電位器16W02。（二） FSK解調電路工作原理FSK解調采用鎖相解調，鎖相解調的工作原理是十分簡單的，只要在設計鎖相環(huán)時，使它鎖定在FSK的一個載頻上，此時對應的環(huán)路濾波器輸出電壓為零，而對另一載頻失鎖，則對應的環(huán)路濾波器輸出電壓不為零，那末在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以獲得原基帶信號的信息。FSK鎖相環(huán)解調器原理圖如圖5-2所示。FSK鎖相解調器采用集成鎖相環(huán)蕊片調制信號輸入17P01解調信號輸出17P02成形電路17P0117P02 圖5-2 FSK鎖相環(huán)解調器原理示意圖MC4046。其中，壓控振蕩器的頻率是由17C02、17R09、17W01等元件參數(shù)確定，中心頻率設計在32KH

28、z左右，并可通過17W01電位器進行微調。當輸入信號為32KHz時，調節(jié)17W01電位器，使環(huán)路鎖定，經(jīng)形成電路后，輸出高電平；當輸入信號為16KHz時，環(huán)路失鎖，經(jīng)形成電路后，輸出低電平，則在解調器輸出端就得到解調的基帶信號序列。四、實驗設置1. FSK調制模塊16K02：兩ASK已調信號疊加控制跳線。用短路塊將1-2腳及3-4腳都相連，則輸出FSK已調信號。16TP01：32KHz方波信號輸入測試點，由4U01芯片(EPM240)編程產(chǎn)生。 16TP02：16KHz方波信號輸入測試點，由4U01芯片(EPM240)編程產(chǎn)生。16TP03：32KHz載波信號測試點，可調節(jié)電位器16W01改變

29、幅度。16TP04：16KHz載波信號測試點，可調節(jié)電位器16W02改變幅度。 16P01：數(shù)字基帶信碼信號輸入鉚孔。 16P02：FSK已調信號輸出鉚孔，此測量點需與16P01點波形對比測量。2FSK解調模塊17W01：解調模塊壓控振蕩器的中心頻率調整電位器。17P01：FSK解調信號輸入鉚孔。 17TP02：FSK解調電路中壓控振蕩器輸出時鐘的中心頻率，正常工作時應為32KHz左右，頻偏不應大于2KHz，若有偏差，可調節(jié)電位器17W01。 17P02：FSK解調信號輸出，即數(shù)字基帶信碼信號輸出，波形同16P01。3噪聲模塊3W01:噪聲電平調節(jié)。3W02：加噪后信號幅度調節(jié)。3TP01:噪

30、聲信號測試點，電平由3W01調節(jié)。3P01:外加信號輸入鉚孔。3P02:加噪后信號輸出鉚孔。五、實驗內容及步驟1插入有關實驗模塊：在關閉系統(tǒng)電源的條件下，將“時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”、“ FSK調制模塊” 、“噪聲模塊”、“FSK解調模塊”，插到底板“G、A、B、C”號的位置插座上（具體位置可見底板右下角的“實驗模塊位置分布表”）。注意模塊插頭與底板插座的防呆口一致，模塊位號與底板位號的一致。2信號線連接：用專用導線將4P01、16P01；16P02、3P01；3P02、17P01連接（注意連接鉚孔的箭頭指向，將輸出鉚孔連接輸入鉚孔）。3加電：打開系統(tǒng)電源開關，底板的電源指示燈正常顯示。若電源

31、指示燈顯示不正常，請立即關閉電源，查找異常原因。4設置好跳線及開關：用短路塊將16K02的1-2、3-4相連。撥碼器4SW02：設置為“00000”，4P01產(chǎn)生2K的 15位m序列輸出；設置為“00010”，4P01產(chǎn)生2K的 31位m序列輸出。 5載波幅度調節(jié)： 16W01：調節(jié)32KHz載波幅度大小，調節(jié)峰峰值4V。 16W02：調節(jié)16KHz載波幅度大小，調節(jié)峰峰值4V。 用示波器對比測量16TP03、16TP04兩波形。6FSK調制信號和巳調信號波形觀察：雙蹤示波器觸發(fā)測量探頭接16P01，另一測量探頭接16P02，調節(jié)示波器使兩波形同步，觀察FSK調制信號和巳調信號波形，記錄實驗數(shù)

32、據(jù)。7噪聲模塊調節(jié)：調節(jié)3W01，將3TP01噪聲電平調為0；調節(jié)3W02，調整3P02信號幅度為4V。8FSK解調參數(shù)調節(jié)：調節(jié)17W01電位器，使壓控振蕩器鎖定在32KHz（16 KHz行不行？），同時可用頻率計監(jiān)測17TP02信號頻率。9無噪聲FSK解調輸出波形觀察：調節(jié)3W01，將3TP01噪聲電平調為0；雙蹤示波器觸發(fā)測量探頭接16P01，另一測量探頭接17P02同時觀察FSK調制和解調輸出信號波形，并作記錄，并比較兩者波形，正常情況，兩者波形一致。10加噪聲FSK解調輸出波形觀察：調節(jié)3W01逐步增加調制信號的噪聲電平大小，看是否還能正確解調出基帶信號。11關機拆線：實驗結束，關閉

33、電源，拆除信號連線，并按要求放置好實驗模塊。注：由于本實驗中載波頻率為16KHz、32KHz，所以被調制基帶信號的碼元速率不要超過4KHz。六、實驗報告要求1根據(jù)實驗步驟2的連線關系，畫出實驗結構示意圖。2畫出FSK、ASK各主要測試點波形。3分析其輸出數(shù)字基帶信號序列與發(fā)送數(shù)字基帶信號序列相比有否產(chǎn)生延遲，這種解調方式在什么情況下會出現(xiàn)解調輸出的數(shù)字基帶信號序列反向的問題?實驗4 相位鍵控調制解調實驗一、實驗目的 1. 掌握二相絕對碼與相對碼的碼變換方法； 2. 掌握二相相位鍵控調制解調的工作原理及性能測試。3. 學習二相相位調制、解調硬件實現(xiàn)，掌握電路調整測試方法。二、實驗儀器1時鐘與基帶

34、數(shù)據(jù)發(fā)生模塊，位號：G2PSK調制模塊，位號A3PSK解調模塊，位號C4噪聲模塊，位號B5數(shù)字同步技術模塊，位號I620M雙蹤示波器1臺7小平口螺絲刀1只8頻率計1臺（選用）9信號連接線4根三、實驗原理相位鍵控調制在數(shù)字通信系統(tǒng)中是一種極重要的調制方式，它具有優(yōu)良的抗干擾噪聲性能及較高的頻帶利用率。在相同的信噪比條件下，可獲得比其他調制方式（例如：ASK、FSK）更低的誤碼率，因而廣泛應用在實際通信系統(tǒng)中。本實驗箱采用相位選擇法實現(xiàn)相位調制（二進制），絕對移相鍵控（PSK或CPSK）是用輸入的基帶信號（絕對碼）選擇開關通斷控制載波相位的變化來實現(xiàn)。相對移相鍵控（DPSK）采用絕對碼與相對碼變換

35、后，用相對碼控制選擇開關通斷來實現(xiàn)。 （一） PSK調制電路工作原理二相相位鍵控的載波為1.024MHz，數(shù)字基帶信號有32Kb/s偽隨機碼、及其相對碼、32KHz方波、外加數(shù)字信號等。相位鍵控調制解調電原理框圖，如圖6-1所示。1載波倒相器 模擬信號的倒相通常采用運放來實現(xiàn)。來自1.024MHz載波信號輸入到運放的反相輸入端，在輸出端即可得到一個反相的載波信號，即p相載波信號。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37W01和37W02調節(jié)。2模擬開關相乘器對載波的相移鍵控是用模擬開關電路實現(xiàn)的。0相載波與p相載波分別加到模擬開關A：CD4066的輸入端（1腳）、模擬開關B：

36、CD4066的輸入端（11腳），在數(shù)字基帶信號的信碼中，它的正極性加到模擬開關A的輸入控制端（13腳），它反極性加到模擬開關B的輸入控制端（12腳）。用來控制兩個同頻反相載波的通斷。當信碼為“1”碼時，模擬開關A的輸入控制端為高電平，模擬開關A導通，輸出0相載波，而模擬開關B的輸入控制端為低電平，模擬開關B截止。反之，當信碼為“0”碼時，模擬開關A的輸入控制端為低電平，模擬開關A截止。而模擬開關B的輸入控制端卻為高電平，模擬開關B導通。輸出p相載波，兩個模擬開關輸出通過載波輸出開關37K02合路疊加后輸出為二相PSK調制信號。另外，DPSK調制是采用碼型變換加絕對調相來實現(xiàn)，即把數(shù)據(jù)信息源（偽

37、隨機碼序列）作為絕對碼序列an，通過碼型變換器變成相對碼序列bn，然后再用相對碼序列bn，進行絕對移相鍵控，此時該調制的輸出就是DPSK已調信號。本模塊對應的操作是這樣的（詳細見圖6-1），37P01為PSK調制模塊的基帶信號輸入鉚孔，可以送入4P01點絕對碼信號（PSK），也可以送入相對碼基帶信號(相對4P01點數(shù)字信號來說，此調制即為DPSK調制)。37TP03基帶信號輸入調制信號輸出37P0237TP0237TP0137P02圖6-1 相位鍵控調制解調電原理框圖（二）相位鍵控解調電路工作原理二相PSK(DPSK)解調器的總電路方框圖如圖6-2所示。該解調器由三部分組成：載波提取電路、位定

38、時恢復電路與信碼再生整形電路。載波恢復和位定時提取，是數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。載波恢復的具體實現(xiàn)方案是和發(fā)送端的調制方式有關的，以相移鍵控為例，有：N次方環(huán)、科斯塔斯環(huán)(Constas環(huán))、逆調制環(huán)和判決反饋環(huán)等。近幾年來由于數(shù)字電路技術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)，并且已在實際應用領域得到了廣泛的使用。但是，為了加強學生基礎知識的學習及對基本理論的理解，我們從實際出發(fā)，選擇科斯塔斯環(huán)解調電路作為基本實驗。 1二相(PSK，DPSK)信號輸入電路 由整形電路，對發(fā)送端送來的二相(PSK、DPSK)信號進行前后級隔離、放大后送至鑒相器1與鑒相器2分別進行鑒

39、相。圖6-2 解調器原理方框圖 2科斯塔斯環(huán)提取載波原理經(jīng)整形電路放大后的信號分兩路輸出至兩鑒相器的輸入端，鑒相器1與鑒相器2的控制信號輸入端的控制信號分別為0相載波信號與/2相載波信號。這樣經(jīng)過兩鑒相器輸出的鑒相信號再通過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出數(shù)字基帶信碼，由相乘器電路，去掉數(shù)字基帶信號中的數(shù)字信息。得到反映恢復載波與輸入載波相位之差的誤差電壓Ud, Ud經(jīng)過環(huán)路低通濾波器濾波后，輸出了一個平滑的誤差控制電壓，去控制VCO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，當電源電壓工作在+5V、頻率控制電壓與范圍

40、控制電壓都為+2V時，74S124的輸出頻率表達式為： f0 = 510-4/Cext，在實驗電路中，調節(jié)精密電位器38W01(10K)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，當電源電壓為+5V時，才符合：f0 = 510-4/Cext,再變改4、5腳間電容,使74S124的7腳輸出為2.048NHZ方波信號。74S124的6腳為使能端，低電平有效，它開啟壓控振蕩器工作；當74S124的第7腳輸出的中心振蕩頻率偏離2.048MHz時，此時可調節(jié)38W01，用頻率計監(jiān)視測量點38TP02上的頻率值，使其準確而穩(wěn)定地輸出2.048

41、MHz的同步時鐘信號。該2.048MHz的載波信號經(jīng)過分頻(2)電路：一次分頻變成1.024MHz載波信號，并完成/2相移相。這樣就完成了載波恢復的功能。從圖中可看出該解調環(huán)路的優(yōu)點是： 該解調環(huán)在載波恢復的同時，即可解調出數(shù)字信息。 該解調環(huán)電路結構簡單，整個載波恢復環(huán)路可用模擬和數(shù)字集成電路實現(xiàn)。但該解調環(huán)路的缺點是：存在相位模糊，即解調的數(shù)字基帶信號容易出現(xiàn)反向問題。DPSK調制解調就可以解決這個問題，相絕碼轉換在“復接/解復接、同步技術模塊”上完成。四、實驗設置1PSK調制模塊37K02：兩調調制信號疊加。1-2腳連，輸出“1”的調制信號；2-3腳連，輸出“0”的調制信號。37W01：

42、調節(jié)0相載波幅度大小，調節(jié)37TP02峰峰值24V。 37W02：調節(jié)相載波幅度大小，調節(jié)37TP03峰峰值24V。37P01：外加數(shù)字基帶信號輸入鉚孔。37TP01：頻率為1.024MHz方波信號，由4U01芯片(EPM240)編程產(chǎn)生。 37TP02：0相1.024MHZ載波正弦波信號，調節(jié)電位器37W01改變幅度（24V左右）。 37TP03：相1.024MHZ載波正弦波信號，調節(jié)電位器37W02改變幅度（24V左右）。37P02：PSK調制信號輸出鉚孔。由開關37K02決定。1-2相連3-4斷開時，37P02為0相載波輸出； 1-2斷開3-4相連時，37P02為相載波輸出； 1-2和3

43、-4相連時，37P02為PSK調制信號疊加輸出。注意兩相位載波幅度需調整相同，否則調制信號在相位跳變處易失真。2PSK解調模塊38W01：載波提取電路中壓控振蕩器調節(jié)電位器。38P01：PSK解調信號輸入鉚孔。38TP01：壓控振蕩器輸出2.048MHz的載波信號，建議用頻率計監(jiān)視測量該點上的頻 率值有偏差時，此時可調節(jié)38W01，使其準確而穩(wěn)定地輸出2.048MHz的載波信號，即可解調輸出數(shù)字基帶信號。38TP02：頻率為1.024MHz的0相載波輸出信號。38TP03：頻率為1.024MHz的/2相載波輸出信號，對比38TP02。38P02：PSK解調輸出鉚孔。PSK方式的科斯塔斯環(huán)解調時存在相位模糊問題，解調出的基帶信號可能會出現(xiàn)倒相情況；DPSK方式解調后基帶信號為相對碼，相絕轉換由下面的“同步技術模塊”完成。3復接/解復接、同步技術模塊39