哈工大通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、Harbin Institute of Technology通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱： 通信原理 院 系： 電子與信息工程學(xué)院 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 倪潔 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2015年 12月 哈爾濱工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)二 幀同步信號(hào)提取實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解幀同步的提取過(guò)程。2.了解同步保護(hù)原理。3.掌握假同步，漏同步，捕捉動(dòng)態(tài)和維持態(tài)的概念。二、實(shí)驗(yàn)原理時(shí)分復(fù)用通信系統(tǒng)，為了正確的傳輸信息，必須在信息碼流中插入一定數(shù)量的幀同步碼，幀同步碼應(yīng)具有良好的識(shí)別特性。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)幀長(zhǎng)為24比特，劃分三個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度8比特，在每幀的第一時(shí)隙的第2至第8碼元插入七位巴克碼作為同步嗎。第9至

2、24比特傳輸兩路數(shù)據(jù)脈沖。幀結(jié)構(gòu)為：X11100101010101011001100，首位為無(wú)定義位。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K由信號(hào)源，巴克碼識(shí)別器和幀同步保護(hù)電路三部分構(gòu)成，信號(hào)源提供時(shí)鐘脈沖和數(shù)字基帶脈沖，巴克碼識(shí)別器包裹移位寄存器、相加器和判決器。其余部分完成同步保護(hù)功能。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.觀察幀同步碼無(wú)錯(cuò)誤時(shí)幀同步器的維持狀態(tài)。2.觀察幀同步碼有一位錯(cuò)誤時(shí)幀同步器的維持態(tài)和捕捉態(tài)3.觀察幀同步器假同步現(xiàn)象和同步保護(hù)器。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.開(kāi)關(guān)K301接2.3腳。K302接1.2腳。2.接通電源，按下按鍵K1，K2，K300，使電路工作。3.觀察同步器的同步狀態(tài)將信號(hào)源中的SW001，SW002，SW003

3、設(shè)置為11110010,10101010,11001100（其中第2-8位為幀同步碼），SW301設(shè)置為1110，示波器1通道接TP303,2通道接TP302，TP304, TP305,TP306,觀察上述信號(hào)波形，使幀同步碼（SW001的2-8位）措一位，重新做上述觀察，此時(shí)除了TP303外，個(gè)點(diǎn)波形不變，說(shuō)明同步狀態(tài)仍在維持。4.觀察同步器的失步狀態(tài)。關(guān)閉電源，斷開(kāi)K302，在開(kāi)電源（三個(gè)發(fā)光二極管全亮）。使幀同步碼措一位后再將K302屆1,2腳，則同步器處于失步狀態(tài)。觀察TP302. TP304, TP305,TP306,各信號(hào)波形，此時(shí)，TP305，TP306，TP307 無(wú)波形輸出。

4、5.觀察識(shí)別器假識(shí)別現(xiàn)象及同步保護(hù)器的同步保護(hù)作用重新將SW001置為11110010狀態(tài)，同步器處于同步狀態(tài)后（發(fā)光二極管D304熄滅）。再把SW001置為01010010狀態(tài)，SW301置為1100，觀察TP302，TP304, TP305,TP306,波形。此時(shí)TP305輸出的為假同步識(shí)別信號(hào)，TP306輸出的仍為正確的幀同步信號(hào)，說(shuō)明同步保護(hù)器濾除了錯(cuò)誤的識(shí)別信號(hào)。5、 測(cè)試點(diǎn)參考波形TP302TP303TP305TP306TP307六、實(shí)驗(yàn)分析本實(shí)驗(yàn)中巴克碼識(shí)別器完成對(duì)七位巴克碼的自相關(guān)運(yùn)算，移位寄存器預(yù)置狀態(tài)應(yīng)與七位巴克碼相同。當(dāng)有正確的七位巴克碼時(shí)，相加器輸出七；當(dāng)七位全對(duì)時(shí)，把

5、位同步信息和數(shù)字基帶信號(hào)輸入給移位寄存器，識(shí)別器就會(huì)有幀同步是別的EPM信號(hào)輸出。識(shí)別器先找到和幀同步碼一致的信碼碼位，然后對(duì)幀逐個(gè)進(jìn)行比較，如果接收端的本地同步碼相位與信碼碼型不同，那么是假識(shí)別信號(hào)，否則是幀同步信號(hào)。實(shí)驗(yàn)三 位同步信號(hào)提取實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼脭?shù)字鎖相環(huán)提取位同步信號(hào)的原理二、實(shí)驗(yàn)原理用于位同步信號(hào)提取電路的數(shù)字鎖相環(huán)有兩種：超前滯后型和觸發(fā)型，本實(shí)驗(yàn)采用的是觸發(fā)型數(shù)字鎖相環(huán)。位同步器是由控制器、數(shù)字鎖相環(huán)和展寬器構(gòu)成的。數(shù)字鎖相環(huán)包括數(shù)字鑒相器、量化器。數(shù)字環(huán)路濾波器和數(shù)控震蕩器等單元。晶振分頻器為系統(tǒng)提供時(shí)鐘，基帶信號(hào)源為系統(tǒng)提供測(cè)試用數(shù)字信號(hào)。鎖相環(huán)是位同步器的主要部

6、分，其作用是把本地位定時(shí)脈沖與接收到的信息序列中的位定時(shí)信號(hào)鎖定，即頻率形同，相位一致（但存在某一固定剩余相差）。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.觀察數(shù)字環(huán)的失鎖狀態(tài)，鎖定狀態(tài)。2.觀察數(shù)字還鎖定狀態(tài)下位同步信號(hào)的相位抖動(dòng)現(xiàn)象及相位抖動(dòng)大小與固有頻差、信息代碼的關(guān)系。3.觀察數(shù)字環(huán)位同步器的同步保持時(shí)間與固有頻差之間的關(guān)系。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.接好電源，按下按鈕K1，K2，K800是電路工作。2.將開(kāi)關(guān)K801接2,3腳，K802，K803接1,2腳，撥碼開(kāi)關(guān)SW801處于非全零或者非全一狀態(tài)下，用示波器觀察TP802處的波形，應(yīng)為以8bit為周期的的周期信號(hào)。然后將示波器的兩個(gè)通道分別接TP804和TP806，

7、若示波器上的兩個(gè)信號(hào)相位差為3/2，則環(huán)路為鎖定狀態(tài)。3.斷開(kāi)電源，將K802接2,3腳，K801，K803接法不變，接通電源，此時(shí)用示波器雙蹤同時(shí)觀察TP804和TP806，應(yīng)可看到兩個(gè)脈沖的相位差不為3/2，即環(huán)路處于失鎖狀態(tài)，按一次復(fù)位鍵SU801,3秒后，應(yīng)可以看到此是兩個(gè)脈沖的相位關(guān)系又發(fā)生了變化。重復(fù)按一次復(fù)位鍵，在觀察一次，應(yīng)該可以看到每次觀察到的兩個(gè)脈沖相位差都不一樣，在將K802接1,2腳，可以看到兩個(gè)脈沖的相位差迅速恢復(fù)為3/2，即環(huán)路立即進(jìn)入鎖定狀態(tài)。此時(shí)再講K802接2,3腳，兩個(gè)脈沖的相位關(guān)系保持不變，環(huán)路保持鎖定狀態(tài)不變，即當(dāng)環(huán)路固有頻差為0時(shí)環(huán)路同步保持時(shí)間為無(wú)窮

8、大。4.將K801接1，2腳，K802接1,2腳，將示波器兩個(gè)通道一個(gè)接TP804，一個(gè)接TP807，同時(shí)觀察，調(diào)節(jié)可調(diào)電容C809，使兩個(gè)信號(hào)相差固定不變，表明環(huán)路進(jìn)入了鎖定狀態(tài)。5此時(shí)再將K802接2,3腳，示波器接法不變，應(yīng)可以看到兩個(gè)信號(hào)的行為是變化的。6.觀察位同步相位抖動(dòng)的大小與位同步器輸入信號(hào)連“0”和連”1”個(gè)數(shù)的關(guān)系。五、測(cè)試點(diǎn)參考波形TP802TP803TP804TP805TP806 TP807點(diǎn)波形六、實(shí)驗(yàn)分析信息碼中的連“1”或連“0”碼會(huì)造成位同步信號(hào)相位抖動(dòng)。連“1”或連“0”的個(gè)數(shù)越多，濾波輸出信號(hào)的周期和幅度變化越大，位同步輸出信號(hào)的相位抖動(dòng)也越大?？刂破魇箶?shù)控

9、振蕩器在調(diào)整前，若發(fā)現(xiàn)鑒相器輸出一個(gè)脈沖，則進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而使鎖相環(huán)進(jìn)入同步鎖定狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)快速捕捉即可得到位同步信號(hào)。實(shí)驗(yàn)四 脈沖幅度調(diào)制與解調(diào)（PAM）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 深入理解PAM系統(tǒng)的組成、工作原理及主要工作點(diǎn)波形。2觀察連續(xù)信號(hào)的取樣過(guò)程，加深對(duì)取樣定理的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)是脈沖調(diào)制的一種，屬于脈沖模擬調(diào)制，是音頻信號(hào)對(duì)脈沖序列幅度進(jìn)行調(diào)制，記作PAM。脈沖幅度調(diào)制實(shí)際上就是用脈沖對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)行取樣，使其變成時(shí)間離散的一系列取樣值序列，為了保證解調(diào)后的信號(hào)較少是真，脈沖序列的重復(fù)頻率fs與信號(hào)最高頻率Fm之間應(yīng)滿足取樣定理的要求。音頻正弦信號(hào)（頻率為2KHz）由TPA1輸入，經(jīng)音

10、頻放大與限幅后，接入PAM調(diào)制器，同時(shí)還有取樣脈沖接入PAM調(diào)制器。TP604點(diǎn)脈沖的重復(fù)頻率fs按取樣定理決定，本實(shí)驗(yàn)約為25KHz，TP602點(diǎn)即為調(diào)幅脈沖序列。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.了解試驗(yàn)箱各組成模塊的分布，確認(rèn)PAM模塊的位置及測(cè)試點(diǎn)。2.接好電源，按下開(kāi)關(guān)K1，K2和K600,這是PAM模塊已通電工作。3.設(shè)置跳線開(kāi)關(guān)：KA1屆2、3腳、KA2接2、3腳，這時(shí)輸入信號(hào)（有內(nèi)部提供）與電路接通，同時(shí)解調(diào)器與調(diào)制器相連。4.觀測(cè)各點(diǎn)波形TP601：輸入音頻信號(hào)，測(cè)出波形及頻率F。TP604：取樣脈沖序列，測(cè)出周期Ts。TP602：PAM脈沖序列TPA2：解調(diào)輸入脈沖序列，與TP602波形相比

11、較。OUT：解調(diào)后的輸出信號(hào)四、測(cè)試點(diǎn)參考波形TP601TP604Tp602波形Tpa2波形OUT波形五、實(shí)驗(yàn)分析抽樣之后，調(diào)制波形中包不包含直流分量，造成系統(tǒng)失真的原因主要為：發(fā)送端的非理想抽樣和接收端低通濾波的非理想所帶來(lái)的誤差。PAM調(diào)制：脈沖振幅調(diào)制，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣，把周期性脈沖序列看作非正弦波，而抽樣過(guò)程則是用模擬信號(hào)對(duì)它進(jìn)行調(diào)制。PAM 解調(diào)：用低通濾波器對(duì)PAM調(diào)制信號(hào)的頻譜進(jìn)行濾波，得到的即為模擬信號(hào)的頻譜，則只須將其進(jìn)行傅里葉變換即可恢復(fù)信號(hào)。自然抽樣才可以直接用低通濾波器解調(diào)，自然抽樣后包含有原始信號(hào)頻譜。實(shí)驗(yàn)五 脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)（PCM）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解PCM系

12、統(tǒng)的組成及工作原理。2.觀測(cè)各點(diǎn)波形，了解基帶信號(hào)的形成過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)原理脈沖編碼調(diào)制（PCM）是脈沖調(diào)制的一種特殊情況，他所傳載的信號(hào)，不但在時(shí)間上是離散的，同時(shí)也在幅度取值上也是離散的。輸入的音頻信號(hào)（本實(shí)驗(yàn)為2KHz正弦信號(hào)）經(jīng)取樣后，變成時(shí)間離散的條幅脈沖序列，然后對(duì)每個(gè)取樣值進(jìn)行量化使其變?yōu)殡x散值，再用一定位數(shù)（本實(shí)驗(yàn)8位）的碼組代替這一系列量化值，從而得到一列脈沖編碼序列，完成編碼調(diào)制過(guò)程。解調(diào)器進(jìn)行上訴的逆過(guò)程：PCM序列經(jīng)譯碼得到一個(gè)脈沖序列，在進(jìn)行低通濾波器就可以恢復(fù)原始信號(hào)。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.熟悉PCM模塊在綜合試驗(yàn)箱上的位置，了解各開(kāi)關(guān)及測(cè)試點(diǎn)位置。2.將跳線開(kāi)關(guān)K201置

13、1-2腳，K203置1-2腳。3.接通電源，按下K1.K2和K200，這時(shí)PCM模塊電路已工作。4.觀測(cè)各點(diǎn)波形TP201：總時(shí)鐘，頻率2048KHz，占空比50%。TP203：第一路信號(hào)的時(shí)隙脈沖（位于全幀的第七號(hào)時(shí)熹）TP204：第二路信號(hào)的時(shí)隙脈沖（位于全幀的第2好時(shí)隙）。TP205：幀同步時(shí)隙脈沖（位于全幀的第0好時(shí)隙）。TP206：輸入信號(hào)，正弦波F=2KHz，如果波形不好，可調(diào)整電位器W002，W003，W004.TP207：地一路PCM編碼信號(hào)TP208：第二路PCM編碼信號(hào)TP209：全幀信號(hào)，本實(shí)驗(yàn)只傳輸幀同步，第一路信號(hào)和第七路信號(hào)，它們分別占據(jù)第0、2、7時(shí)隙，其他時(shí)隙空

14、閑，無(wú)脈沖。TP210：第一路解調(diào)信號(hào)輸出，與TP206比較。TP211：第二路解調(diào)信號(hào)輸出，與TP206比較。4、 測(cè)試點(diǎn)參考波形TP201點(diǎn)波形TP203點(diǎn)波形TP204點(diǎn)波形TP205點(diǎn)波形TP206點(diǎn)波形TP207點(diǎn)波形TP208點(diǎn)波形TP209點(diǎn)波形TP210點(diǎn)波形TP211五、實(shí)驗(yàn)分析輸入的音頻信號(hào)經(jīng)取樣后，變成時(shí)間離散的調(diào)幅脈沖序列，然后對(duì)每一個(gè)取樣值進(jìn)行量化使其變?yōu)殡x散值，再用一定位數(shù)的碼組代替這一系列量化值，從而得到一列脈沖編碼序列，完成編碼調(diào)制過(guò)程。PCM是真正的數(shù)字編碼。它將每個(gè)通道的指令數(shù)字化了，比如脈沖由1毫秒到2毫秒的變化，在PCM編碼里用模數(shù)轉(zhuǎn)換成1和0的數(shù)字碼，

15、再發(fā)出去。所以你用示波器會(huì)看到這各編碼總是在變化中的。解調(diào)器進(jìn)行上述的逆過(guò)程：PCM序列經(jīng)譯碼后得到一個(gè)調(diào)幅脈沖序列，再進(jìn)行低通濾波就可恢復(fù)原始信號(hào)。PCM是一種典型的話音信號(hào)數(shù)字化的波形編碼方式，它是將模擬信號(hào)變換成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的常用方法。實(shí)驗(yàn)六 頻移鍵控調(diào)制與解調(diào)（FSK）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解FSK系統(tǒng)的組成及工作原理2.觀察個(gè)工作點(diǎn)播行，加深理解FSK調(diào)制與解調(diào)過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)原理頻移鍵控是數(shù)字調(diào)制方式的一種，使用數(shù)字脈沖信號(hào)調(diào)制連續(xù)載波的頻率。依據(jù)載波起始相位是否連續(xù)，可區(qū)分為相位連續(xù)式FSK和相位不連續(xù)式FSK二種。本實(shí)驗(yàn)為相位連續(xù)式FSK。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.熟悉FSK模塊在綜合試驗(yàn)箱

16、上的位置，了解各測(cè)試點(diǎn)和開(kāi)關(guān)的位置。2.接通電源，按下開(kāi)關(guān)K1、K2和K900，使本電路工作。3.將跳線開(kāi)關(guān)K901接1-2腳，偽碼信號(hào)通入兩個(gè)模擬門(mén)，調(diào)制器開(kāi)始工作，將開(kāi)關(guān)K902屆2-3腳，使解調(diào)器與FSK信號(hào)斷開(kāi)。4.觀測(cè)各點(diǎn)波形TP901：頻率為32KHz的方波。TP902：頻率為16KHz的方波。此二組方波均有本設(shè)備的脈沖信號(hào)源提供。TP903：頻率為32KHz的正弦波。TP904：頻率為16KHz的正弦波，此二點(diǎn)的信號(hào)幅度由W901和W902調(diào)節(jié)，應(yīng)是他們幅度近似相等，約為2V。TP905：7位偽碼，速率為2KHz。TP906：為T(mén)P905的反碼。TP907：FSK輸出信號(hào)。TP9

17、08：解調(diào)器的輸入信號(hào)，與TP907相同。TP909：VCO輸出的32KHz方波，分析此信號(hào)為什么顯示不穩(wěn)。TP910: 解調(diào)輸出。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，請(qǐng)關(guān)閉本模塊電源K900.四、測(cè)試點(diǎn)參考波形TP901點(diǎn)波形 TP902點(diǎn)波形TP903 點(diǎn)波形TP904 點(diǎn)波形TP905點(diǎn)波形TP906點(diǎn)波形TP907點(diǎn)波形TP908點(diǎn)波形TP909波形TP910點(diǎn)波形五、實(shí)驗(yàn)分析實(shí)現(xiàn)FSK解調(diào)的方法有：非相干解調(diào)、鑒頻法、過(guò)零檢測(cè)法等。FSK調(diào)制器由兩個(gè)模擬開(kāi)關(guān)和一個(gè)相加器構(gòu)成。解調(diào)器采用鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)，鎖相環(huán)鎖定在，當(dāng)信號(hào)到來(lái)時(shí)環(huán)路鎖定，輸出高電平；當(dāng)信號(hào)到來(lái)時(shí)環(huán)路失鎖，輸出為低電平，經(jīng)判決整形后在TP910

18、輸出解調(diào)后的數(shù)字信號(hào)。從實(shí)驗(yàn)仿真波形上來(lái)看，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是正確的，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)字信號(hào)的頻移鍵控調(diào)制。解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)也是正確的，可能相對(duì)于原本輸入的基帶信號(hào)在時(shí)域上有延時(shí)。實(shí)驗(yàn)七 相移鍵控調(diào)制與解調(diào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解PSK實(shí)驗(yàn)?zāi)K的組成及工作原理。2.觀測(cè)各點(diǎn)波形，了解PSK信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)原理相移鍵控是數(shù)字調(diào)控的一種，記作PSK，使用脈沖數(shù)字信號(hào)對(duì)連續(xù)載波（載波通常是連續(xù)的正弦信號(hào)）的相位進(jìn)行調(diào)制，分為絕對(duì)相移鍵控和相對(duì)相移鍵控。本實(shí)驗(yàn)為相對(duì)二相鍵控。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1確認(rèn)PSK模塊在實(shí)驗(yàn)箱上的位置，熟悉個(gè)測(cè)試點(diǎn)位置。2.接通電源，按下K1，K2和K700，是電路工作。3.設(shè)置跳線開(kāi)關(guān)：K701接1-2腳，K702接1-2腳，這是10MHz晶振與電路接通，解調(diào)器于調(diào)制器鏈接。4觀測(cè)TP704波形，頻率應(yīng)為10MHz左右，再觀察TP711點(diǎn)波形應(yīng)與TP704相同，如果二者不一致，或TP711波形不穩(wěn)定，可微調(diào)W701使二者一致。5.用示波器觀測(cè)波形并記錄TP701：頻率為1MHz的時(shí)鐘信號(hào)，占空比50%TP702：31位偽碼，請(qǐng)與時(shí)鐘信號(hào)對(duì)