《數(shù)字通信原理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、通信原理課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)課程學(xué)時(shí)： 64學(xué)時(shí) 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 12學(xué)時(shí) 適用專(zhuān)業(yè)：信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù) 編 寫(xiě) 者： 審 查 者： 編寫(xiě)日期： 2007年4月 實(shí)驗(yàn)1 基帶傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解Nyquist基帶傳輸設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 2. 熟悉升余弦基帶傳輸信號(hào)的特點(diǎn)3. 掌握眼圖信號(hào)的觀察方法 4. 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)眼圖信號(hào)的基本方法二、 實(shí)驗(yàn)儀器1. ZH7001（II）通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)2. 20MHz雙蹤示波器 一臺(tái) 3. 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理在尋找對(duì)信號(hào)基帶傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)過(guò)程中， Nyquist設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為基帶傳輸系統(tǒng)信號(hào)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)方法。利用該準(zhǔn)則一方面可以對(duì)信號(hào)的頻

2、譜進(jìn)行限制，另一方面又不會(huì)產(chǎn)生碼間串?dāng)_。升余弦信號(hào)設(shè)計(jì)是其中的一個(gè)例子。升余弦濾波器的傳遞函數(shù)為：其中，是滾降因子，取值范圍為0到1。一般=0.251時(shí)，隨著的增加，相鄰符號(hào)間隔內(nèi)的時(shí)間旁瓣減小，這意味著增加可以減小位定時(shí)抖動(dòng)的敏感度，但增加了占用的帶寬。對(duì)于矩形脈沖BPSK信號(hào)能量的90%大約在1.6Rb的帶寬內(nèi)，而對(duì)于=0.5的升余弦濾波器，所有能量則在1.5Rb的帶寬內(nèi)。 為了在實(shí)際系統(tǒng)上可實(shí)現(xiàn)升余弦濾波器，一般將其進(jìn)行截短，截短長(zhǎng)度一般從中央最大點(diǎn)處向兩邊延長(zhǎng)4個(gè)碼元。截短成形的基帶信號(hào)頻譜一般能很好地滿(mǎn)足實(shí)際系統(tǒng)的要求。圖1.1 Nyquist升余弦濾波基帶傳輸頻域與時(shí)域特性示意圖脈

3、沖成形濾波器可以在基帶實(shí)現(xiàn)，也可以設(shè)置在發(fā)射機(jī)的輸出端。一般說(shuō)來(lái)，在基帶上脈沖成形濾波器用DSP或FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)，每個(gè)碼元一般需采樣4個(gè)樣點(diǎn)，并考慮當(dāng)前輸出基帶信號(hào)的樣點(diǎn)值與個(gè)碼元有關(guān)，使用脈沖成形的數(shù)字通信系統(tǒng)經(jīng)常在調(diào)制器中同一時(shí)刻存儲(chǔ)了幾個(gè)符號(hào)，然后通過(guò)查詢(xún)一個(gè)代表了存儲(chǔ)符號(hào)離散時(shí)間波形來(lái)輸出這幾個(gè)符號(hào)（表的大小為210），這種查表法可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字成形濾波，其處理過(guò)程如圖1.2所示：成形之后的基帶信號(hào)經(jīng)D/A變換之后，直接對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制。圖1.2 BPSK基帶成形原理示意圖對(duì)基帶系統(tǒng)性能判斷主要依據(jù)是圖1.3中所示的眼圖的主要測(cè)量指標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中請(qǐng)注意對(duì)不同的基帶傳輸性能進(jìn)行測(cè)試。圖1

4、.3 眼圖主要的性能指標(biāo)測(cè)試示意圖圖1.4 數(shù)據(jù)選擇CVSD編碼數(shù)據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)差分編碼a=0的升余弦成形a=1的升余弦成形a=0.4的升余弦成形a=0.4的開(kāi)根號(hào)升余弦成形基帶傳輸選擇KG04同步數(shù)據(jù)DA數(shù)據(jù)選擇測(cè)試數(shù)據(jù)產(chǎn)生測(cè)試數(shù)據(jù)選擇KG02測(cè)試數(shù)據(jù)速率選擇KG03TPM02TPM03TPM02KG01升余弦滾降傳遞函數(shù)可以通過(guò)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)使用同樣的頻響為開(kāi)根號(hào)升余弦響應(yīng)的濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種響應(yīng)特性的分配為系統(tǒng)提供了最佳接收方案。在ZH7001（II）型通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱中，基帶傳輸?shù)目驁D如圖1.4所示。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 0升余弦濾波成形信號(hào)觀察（1） 準(zhǔn)備工作：將數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊中的K

5、G01選擇在下端測(cè)試數(shù)據(jù)位置（測(cè)試數(shù)據(jù)方式），KG02設(shè)置成3級(jí)m序狀態(tài)（KG02的最下面跳線(xiàn)器插入），數(shù)據(jù)時(shí)鐘選擇開(kāi)關(guān)KG03置于1-2狀態(tài)（32K位置），KG04置于0升余弦濾波狀態(tài)（所有跳線(xiàn)器不插入）。KP01置于1-2狀態(tài)（相干解調(diào)位置）。（2） 以發(fā)送時(shí)鐘（TPM01）作同步，觀測(cè)發(fā)送信號(hào)（TPi03）的波形。測(cè)量過(guò)零點(diǎn)抖動(dòng)與眼皮厚度（換算成碼元寬度的百分?jǐn)?shù)）。（3） 用KG02輸入不同的測(cè)試數(shù)據(jù)（0/1碼，11101010），觀察TPi03的信號(hào)（主要從信號(hào)的最佳點(diǎn)收斂情況、過(guò)零抖動(dòng)情況進(jìn)行判斷）?？偨Y(jié)信號(hào)特征并解釋原因。2. 1、0.4、0.4開(kāi)根號(hào)升余弦濾波的眼圖觀察（1） 準(zhǔn)

6、備工作：除KG04外，其余同步驟1。KG04設(shè)置成1、0.4、0.4開(kāi)根號(hào)升余弦濾波狀態(tài)。（2） 以發(fā)送時(shí)鐘（TPM01）作同步，觀測(cè)發(fā)送信號(hào)（TPi03）的波形。測(cè)量過(guò)零點(diǎn)抖動(dòng)與眼皮厚度（換算成碼元寬度的百分?jǐn)?shù)）。（3） 用KG02輸入不同的測(cè)試數(shù)據(jù)（0/1碼，11101010），觀察TPi03的信號(hào)（主要從信號(hào)的最佳點(diǎn)收斂情況、過(guò)零抖動(dòng)情況進(jìn)行判斷）?？偨Y(jié)信號(hào)特征并解釋原因。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 寫(xiě)出眼圖正確的觀察方法；2、 比較“0升余弦濾波”與“0.3升余弦濾波”基帶成形傳輸?shù)牟煌c(diǎn)；3、 比較“1升余弦濾波”與“0.4升余弦濾波”的不同點(diǎn)4、 比較“0.4升余弦濾波”與“0.4開(kāi)根號(hào)升

7、余弦濾波”的不同點(diǎn)5、 敘述Nyquist濾波作用；6、 畫(huà)出主要測(cè)量點(diǎn)的工作波形；實(shí)驗(yàn)2 FSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解FSK調(diào)制的基本工作原理； 2. 自行設(shè)計(jì)FSK調(diào)制、解調(diào)單元；二、 實(shí)驗(yàn)儀器1、 ZH7001（II）通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái) 2. 20MHz示波器一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理 在ZH7001（II）型的FSK調(diào)制框圖如圖2.1下： 輸入數(shù)據(jù)WE01用于調(diào)整頻率間隔；WE02用于調(diào)整中心頻率 FSK調(diào)制WE02+12VVCOTPE01TPE02WE01圖2.1 FSK調(diào)制方框圖用數(shù)字基帶信號(hào)的電平高低不同控制UE01(CD4046)內(nèi)部的壓控振蕩器的振蕩頻率。當(dāng)輸入碼

8、元為0時(shí)，振蕩頻率為69KHz；當(dāng)輸入碼元為1時(shí)，振蕩頻率為2024KHz。這些頻率范圍的調(diào)整是通過(guò)WE01、WE02來(lái)獲取的。其中WE01調(diào)整輸入1、0信號(hào)的幅度，從而達(dá)到控制傳號(hào)頻率與空號(hào)頻率的間隔。WE02是調(diào)整送入到VCO輸入端信號(hào)的直流偏移，通過(guò)調(diào)整WE02達(dá)到控制FSK中心頻率的作用。注意：FSK的數(shù)據(jù)輸入信號(hào)來(lái)源于基帶成形模塊的測(cè)試序列，其通過(guò)KG02來(lái)選擇不同的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)速率受KG03控制，在FSK實(shí)驗(yàn)中KG03設(shè)置在500bps（KG03處于2-3狀態(tài)）。PLL鎖相環(huán)(CD4046) FSK解調(diào)TPE07TPE04TPE05TPE03TPE06接收FSK信號(hào)外部測(cè)試信號(hào)KE0

9、2FSK解調(diào)框圖見(jiàn)圖2.12.3：濾波VCO比較器圖2. 3 FSK解調(diào)方框圖FSK解調(diào)的工作原理是用一個(gè)模擬鎖相環(huán)UE02(CD4046)對(duì)輸入的FSK信號(hào)進(jìn)行鑒頻。在解調(diào)模塊中采用一個(gè)PLL環(huán)，當(dāng)輸入的FSK頻率出現(xiàn)變化時(shí)，鎖相環(huán)也隨之變化，它是通過(guò)控制環(huán)路的輸入電壓TPE04來(lái)達(dá)到的。這樣當(dāng)輸入信號(hào)頻率為2024KHz時(shí)，鎖相環(huán)的VCO控制電壓為高電平，輸出碼元為1；反之當(dāng)輸入信號(hào)頻率為69KHz時(shí)，鎖相環(huán)的VCO控制電壓為低電平，輸出碼元為0。壓控振蕩器(VCO)的控制電壓直接反映了FSK信號(hào)中的碼元變化。將該VCO的輸入控制電壓送入比較器中之后就能得到的FSK接收解調(diào)的數(shù)字信號(hào)。在Z

10、H7001（）通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱中，F(xiàn)SK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)是作為擴(kuò)展模塊實(shí)驗(yàn)來(lái)開(kāi)設(shè)的，在該模塊中，各測(cè)試點(diǎn)的定義如下：TPE01: FSK調(diào)制端的電平變換輸出； TPE02: 調(diào)制之后的FSK調(diào)制輸出TPE03: 解調(diào)端的PLL壓控振蕩器輸出； TPE04: FSK解調(diào)的鑒頻輸出TPE05: 鎖定指示 (鎖定時(shí)為高電平)； TPE06: FSK解調(diào)輸出TPE07: FSK解調(diào)輸入信號(hào)在該模塊中，各跳線(xiàn)的功能如下：1、 KE01：跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)KE01用于選擇UE01的鑒相輸出。當(dāng)KE01設(shè)置于1_2時(shí)（左端），選擇異或門(mén)鑒相輸出；當(dāng)KE01設(shè)置于2_3時(shí)（右端），選擇三態(tài)門(mén)鑒相輸出，詳情請(qǐng)參見(jiàn)4046器

11、件性能資料。2、 KE02：跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)KE02是用于選擇輸入鎖相信號(hào)：當(dāng)KE02置于2_3時(shí)（右端），輸入信號(hào)來(lái)自FSK調(diào)制端；當(dāng)KE02置于1_2時(shí)（左端）選擇外部的測(cè)試信號(hào)。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. FSK信號(hào)傳號(hào)頻率與空號(hào)頻率的測(cè)量（1） 準(zhǔn)備工作：將選擇開(kāi)關(guān)KG03置于右端（數(shù)據(jù)速率為500bps），將FSK調(diào)制解調(diào)模塊中的跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)KE01、KE02均置于右端，KG01放置在測(cè)試位置（最下端）。（2） TPE02是已調(diào)FSK波形，通過(guò)開(kāi)關(guān)KG02選擇全1碼輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，觀測(cè)TPE02的信號(hào)波形，測(cè)量其基帶信號(hào)周期和頻率傳號(hào)頻率。（3） 通過(guò)開(kāi)關(guān)KG02選擇全0碼輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，觀測(cè)TPE02信號(hào)

12、波形，測(cè)量其基帶信號(hào)周期和頻率空號(hào)頻率。將測(cè)量結(jié)果與1碼比較。2. FSK調(diào)制基帶信號(hào)觀測(cè)（1） 準(zhǔn)備：同實(shí)驗(yàn)步驟1；（2） 通過(guò)開(kāi)關(guān)KG02選擇為0/1碼輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，TPM02是發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)（數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊中部），TPE02是已調(diào)FSK波形。并以TPM02作為同步信號(hào)，觀測(cè)TPM02與TPE02點(diǎn)波形應(yīng)有明確的信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系（頻率等）。3. 鎖相環(huán)特性觀察（1） 準(zhǔn)備：與步驟1不同之處是將KE02置于1-2端，這樣接收的信號(hào)來(lái)源于外部測(cè)試信號(hào)。（2） 用信號(hào)源加入TTL方波測(cè)試信號(hào)。通過(guò)：J007（TTL信號(hào)）、J006（地）加入測(cè)試信號(hào)，改變測(cè)試信號(hào)的頻：從5KHz30KHz進(jìn)行變化，觀

13、察PLL鑒相輸出TPE04的信號(hào)波形。再觀察TPE06的波形。（注意：示波器放在直流檔測(cè)量）（3） 反復(fù)進(jìn)行上述測(cè)量，設(shè)計(jì)FSK的參數(shù)，并進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。4. 解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)觀測(cè)（1） 準(zhǔn)備：同步驟1；（2） 測(cè)量FSK解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)測(cè)試點(diǎn)TPE06的波形，觀測(cè)時(shí)仍用發(fā)送數(shù)據(jù)（TPM02）作同步，比較其兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（3） 通過(guò)開(kāi)關(guān)KG02選擇其它碼，測(cè)量TPE06信號(hào)波形，觀測(cè)解調(diào)數(shù)據(jù)是否與發(fā)送數(shù)據(jù)保持一致。5. 不同參數(shù)的FSK基帶信號(hào)觀測(cè)：調(diào)節(jié)電位器WE01、WE02，分別調(diào)整頻率間隔和中心頻率，觀測(cè)基帶信號(hào)TPE02隨調(diào)整的變化情況。6. 不同頻率下的解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)觀測(cè)：通過(guò)開(kāi)關(guān)KG03選

14、擇碼元速率在左端32K位置，觀測(cè)對(duì)解調(diào)輸出有什么影響，為什么？五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 畫(huà)出各測(cè)量點(diǎn)的工作波形；2、 自行設(shè)計(jì)一個(gè)FSK（可選擇不同的中心頻率與頻率間隔）的傳輸系統(tǒng)并進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)3 BPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)觀察BPSK的調(diào)制信號(hào)； 2、掌握BPSK調(diào)制原理；3、熟悉BPSK調(diào)制載波包絡(luò)的變化； 4、掌握BPSK解調(diào)的基本原理；5、觀察BPSK解調(diào)數(shù)據(jù)反相的現(xiàn)象； 6、掌握BPSK數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，熟悉典型電路；二、 實(shí)驗(yàn)儀器1、 ZH7001（II）通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái) 2、20MHz雙蹤示波器一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理理論上二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）幅度恒定，其載波相

15、位隨著輸入數(shù)據(jù)m（1、0碼）而改變，通常這兩個(gè)相位相差180°。在“ZH7001(II)型通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱”中，BPSK的調(diào)制工作過(guò)程如下：首先輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行Nyquist濾波，濾波后的結(jié)果分別送入I、Q兩路支路。因I、Q兩路信號(hào)頻率是一樣的，相位相差90度, 所以經(jīng)調(diào)制合路之后仍為BPSK方式。采用直接數(shù)據(jù)（非歸零碼）調(diào)制與成形信號(hào)調(diào)制的波形如圖3.1所示：圖3.1 直接數(shù)據(jù)調(diào)制與成形信號(hào)調(diào)制的波形在接收端采用相干解調(diào)時(shí)，恢復(fù)出來(lái)的載波與發(fā)送載波在頻率上是一樣的，但相位存在兩種關(guān)系：0、180。如果是0，則解調(diào)出來(lái)的數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)一樣，否則，解調(diào)出來(lái)的數(shù)據(jù)將與發(fā)送數(shù)據(jù)反相。為了對(duì)接

16、收信號(hào)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的解調(diào)，要求在接收機(jī)端知道載波的相位和頻率信息，同時(shí)還要在正確時(shí)間點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行判決。這就是載波恢復(fù)與位定時(shí)恢復(fù)。為了提高所提取載波的質(zhì)量，一般采用鎖相環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。判決反饋環(huán)結(jié)構(gòu)如圖3.2所示：圖3.2 BPSK判決反饋環(huán)結(jié)構(gòu)判決反饋環(huán)具有00、1800兩個(gè)相位平衡點(diǎn)，因而存在相位模糊點(diǎn)。對(duì)于接收的BPSK信號(hào)，在什么時(shí)刻對(duì)信號(hào)進(jìn)行抽樣、判決，這主要由位定時(shí)來(lái)決定。位定時(shí)的好壞決定誤碼率的大小。在剛接收到BPSK信號(hào)之后，位定時(shí)一般不處于正確的抽樣位置，必須采用一定的算法對(duì)抽樣點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為位定時(shí)恢復(fù)。常用的位定時(shí)恢復(fù)有：濾波法、數(shù)字鎖相環(huán)等。以2倍碼元速率抽樣為例

17、：信號(hào)取樣如圖3.4所示。S（n-1）、S（n+1）為調(diào)整后的最佳樣點(diǎn)，S（n）為碼元中間點(diǎn)。首先位定時(shí)的提取時(shí)刻為其基帶信號(hào)存在過(guò)零點(diǎn)，即如圖2.4中的情況所示。位定時(shí)誤差的大小按下式進(jìn)行計(jì)算：圖3.4 位定時(shí)誤差提取示意圖如，則位定時(shí)抽樣脈沖向前調(diào)整；反之向后。這個(gè)過(guò)程主要是通過(guò)調(diào)整分頻計(jì)數(shù)器進(jìn)行的，如圖3.5所示。圖3.5 位定時(shí)調(diào)整示意圖在實(shí)際應(yīng)用中還須對(duì)位定時(shí)的誤差進(jìn)行濾波（位定時(shí)環(huán)路濾波），這樣可提高環(huán)路的抗噪聲性能。24解調(diào)器調(diào)制器輸入時(shí)鐘TPK06解調(diào)輸出中頻輸入中頻輸出碼流輸入中頻放大低通濾波低通濾波A/DA/D位定時(shí)恢復(fù)載波鑒相判決樣點(diǎn)抽取1/2VCO900移相基帶成形合路

18、1024KHz900移相TPLZ06TPK03TPi04TPi03TPM03TPN03TPJ06TPJ05TPM05TPM01TPP01圖2.8.10 BPSK 系統(tǒng)傳輸框圖四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 準(zhǔn)備工作：將KG01選擇在下端測(cè)試數(shù)據(jù)位置（測(cè)試數(shù)據(jù)方式），KG02置成3級(jí)m序列狀態(tài)（KG02的最下面跳線(xiàn)器插入），數(shù)據(jù)時(shí)鐘選擇開(kāi)關(guān)KG03置于1-2狀態(tài)（32K位置），KG04置于=0.4的升余弦響應(yīng)。KP01置于左邊相干解調(diào)位置。2、 BPSK調(diào)制基帶信號(hào)眼圖觀測(cè)：以發(fā)送時(shí)鐘（TPM01）作同步，觀測(cè)發(fā)送信號(hào)眼圖（TPi03）的波形。成型濾波器使用升余弦響應(yīng)，=0.4，判斷信號(hào)觀察的效果。思考：怎

19、樣的系統(tǒng)才是最佳的？匹配濾波器最佳接收機(jī)性能如何從系統(tǒng)指標(biāo)中反映出來(lái)？3、 BPSK調(diào)制信號(hào)0/相位測(cè)量：KG02設(shè)置成測(cè)試序列為全1碼（三個(gè)跳線(xiàn)均不插入），使輸入調(diào)制數(shù)據(jù)為01碼。用示波器的一路觀察調(diào)制輸出波形（TPK03），并選用該信號(hào)作為示波器的同步信號(hào)；示波器的一路連接到調(diào)制參考載波上（TPK06或TPK07），以此信號(hào)作為觀測(cè)的參考信號(hào)。仔細(xì)調(diào)整示波器同步，觀察和驗(yàn)證調(diào)制載波在數(shù)據(jù)變化點(diǎn)發(fā)生相位0/翻轉(zhuǎn)。4、 I路和Q路調(diào)制信號(hào)的相平面（矢量圖）信號(hào)觀察（1） 測(cè)量I支路（TPi03）和Q支路信號(hào)（TPi04）李沙育（x-y）波形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察T

20、Pi03和TPi04的合成矢量圖，其相位矢量圖應(yīng)為0、兩種相位。通過(guò)菜單選擇在不同的輸入碼型下進(jìn)行測(cè)量；結(jié)合BPSK調(diào)制器原理分析測(cè)試結(jié)果。（2） 將KG04置于=0.4的開(kāi)根號(hào)升余弦響應(yīng)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。仔細(xì)觀察和區(qū)別兩種方式下矢量圖信號(hào)。5、 BPSK調(diào)制信號(hào)包絡(luò)觀察：（1） KG02置成輸出測(cè)試序列為全1碼（三個(gè)跳線(xiàn)均不插入），使輸入調(diào)制數(shù)據(jù)為01碼。觀測(cè)調(diào)制載波輸出測(cè)試點(diǎn)TPK03的信號(hào)波形。調(diào)整示波器同步，注意觀測(cè)調(diào)制載波的包絡(luò)變化與基帶信號(hào)（TPi03）的相互關(guān)系。畫(huà)下測(cè)量波形。（2） 用其它特殊碼序列重復(fù)上一步實(shí)驗(yàn)，并從載波的包絡(luò)上判斷特列碼序列。畫(huà)下測(cè)量波形。（3） 用3級(jí)m

21、序列重復(fù)上一步實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)載波的包絡(luò)變化。6、 接收端解調(diào)器眼圖信號(hào)觀測(cè)（1） 準(zhǔn)備：同步驟1，并用中頻電纜連結(jié)KK03和JL02，建立中頻自環(huán)（自發(fā)自收）。（2） 測(cè)量解調(diào)器Q支路眼圖信號(hào)測(cè)試點(diǎn)TPJ06（在A/D模塊內(nèi)）波形，觀測(cè)時(shí)用發(fā)時(shí)鐘TPM01作同步。將接收端與發(fā)射端眼圖信號(hào)TPi03進(jìn)行比較，觀測(cè)接收眼圖信號(hào)有何變化（有噪聲）。7、 解調(diào)器失鎖時(shí)的眼圖信號(hào)觀測(cè)（1） 將解調(diào)器相干載波鎖相環(huán)（PLL）環(huán)路跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)KL01設(shè)置在2_3位置（開(kāi)環(huán)），使環(huán)路失鎖。（2） 觀測(cè)失鎖時(shí)的解調(diào)器眼圖信號(hào)TPJ05，熟悉BPSK調(diào)制器失鎖時(shí)的眼圖信號(hào)（未張開(kāi)）。觀測(cè)失鎖時(shí)正交支路解調(diào)器眼圖信號(hào)TPJ

22、06波形。注意：將示波器時(shí)基從正常位置調(diào)整25ms/DIV對(duì)比觀測(cè)。8、 接收端I路和Q路解調(diào)信號(hào)的相平面（矢量圖）波形觀察（1） 準(zhǔn)備：同步驟6；（2） 測(cè)量I支路（TPJ05）和Q支路信號(hào)（TPJ06）李沙育（x-y）波形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPJ05和TPJ06的合成矢量圖。9、 解調(diào)器失鎖時(shí)I路和Q路解調(diào)信號(hào)的相平面（矢量圖）波形觀察：（1） 準(zhǔn)備：同步驟7；（2） 解調(diào)器相干載波鎖相環(huán)（PLL）環(huán)路跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)KL01設(shè)置在2_3位置（右端），使環(huán)路失鎖。觀測(cè)接收端失鎖時(shí)I路和Q路的合成矢量圖。掌握解調(diào)器時(shí)I路和Q路解調(diào)信號(hào)的相平面（矢量圖）波形的變化，分

23、析測(cè)量結(jié)果。調(diào)整電位器WL01，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。10、 解調(diào)器相干載波相位模糊度觀測(cè)（1） 準(zhǔn)備：同步驟6；（2） 通過(guò)KG02選擇輸入測(cè)試數(shù)據(jù)為較短的“特殊碼序列”。（3） 用雙蹤示波器同時(shí)測(cè)量發(fā)端調(diào)制載波（TPK06）和收端恢復(fù)相干載波（TPLZ06），并以TPK06作為示波器的同步信號(hào)。反復(fù)的斷開(kāi)和接回中頻自環(huán)電纜，觀測(cè)兩載波失步后再同步時(shí)之間的相位關(guān)系。11、 解調(diào)器相干載波相位模糊度對(duì)解調(diào)數(shù)據(jù)的影響觀測(cè)（1） 準(zhǔn)備：同步驟6；（2） 通過(guò)KG02選擇輸入測(cè)試數(shù)據(jù)為較短的“特殊碼序列”。（3） 用雙蹤示波器同時(shí)比較接收數(shù)據(jù)信號(hào)眼圖（TPJ06）和發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)眼圖（TPi03），并以TPi

24、03作為示波器的同步信號(hào)。不斷的斷開(kāi)和接回中頻自環(huán)電纜，觀測(cè)收發(fā)眼圖信號(hào)。分析接收時(shí)眼圖信號(hào)的電平極性發(fā)生反轉(zhuǎn)的原因。12、 解調(diào)器位定時(shí)信號(hào)相位抖動(dòng)觀測(cè)示波器以發(fā)送時(shí)鐘TPM01信號(hào)為同步，在不同的測(cè)試碼型下觀測(cè)接收時(shí)鐘TPP01的相位抖動(dòng)情況。將各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果作比較分析是否符合理論？五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 寫(xiě)出眼圖正確的觀察方法；2、 敘述Nyquist濾波作用；3、 畫(huà)出主要測(cè)量點(diǎn)的工作波形；4、 說(shuō)明BPSK的解調(diào)工作過(guò)程；5、 統(tǒng)計(jì)步驟10的BPSK解調(diào)的相位反轉(zhuǎn)概率。實(shí)驗(yàn)4 DBPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)習(xí)差分編譯碼方法；2、 掌握DBPSK調(diào)制和解調(diào)的基本原理；3、 掌握

25、DBPSK數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，熟悉典型電路；4、 掌握差分編譯碼在BPSK通信系統(tǒng)中的應(yīng)用；二、 實(shí)驗(yàn)儀器1、 ZH7001（II）通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái) 2. 20MHz雙蹤示波器二臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理判決反饋環(huán)具有00、800兩個(gè)相位平衡點(diǎn)，因而采用判決反饋環(huán)存在相位模糊點(diǎn)。如果是0，則解調(diào)出來(lái)的數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)一樣，否則，解調(diào)出來(lái)的數(shù)據(jù)將與發(fā)送數(shù)據(jù)反相。為了解決這一技術(shù)問(wèn)題，在發(fā)端碼字上采用了差分編碼，經(jīng)相干解調(diào)后再進(jìn)行差分譯碼。將差分編譯碼技術(shù)與BPSK技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)生了DBPSK調(diào)制解調(diào)方式。一個(gè)典型的差分編碼調(diào)制過(guò)程如圖4.1所示：圖4.1差分編碼與調(diào)制相位示意圖DBPSK的實(shí)現(xiàn)框圖如圖4.2

26、所示。BPSK調(diào)制解調(diào)器BPSK調(diào)制器BPSK解調(diào)器差分編碼差分譯碼發(fā)送載波接收載波發(fā)送眼圖接收眼圖TPi03TPK06TPLZ06TPJ04TPM02TPM03差分譯碼輸出差分編碼輸出TPM05TPM04DBPSK調(diào)制解調(diào)器發(fā)送接收?qǐng)D4.2 DBPSK傳輸系統(tǒng)框圖 四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 BPSK解調(diào)器反相現(xiàn)象觀察：（1） 準(zhǔn)備工作：將KG01選擇在下端測(cè)試數(shù)據(jù)位置（測(cè)試數(shù)據(jù)方式），KG02置成3級(jí)m序列（KG02最下面跳線(xiàn)插入），數(shù)據(jù)時(shí)鐘選擇開(kāi)關(guān)KG03置于1-2狀態(tài)（32K位置），KG04置于=0.4的升余弦響應(yīng)。KP01置于1-2狀態(tài)（相干解調(diào)位置）。（2） 不斷插入、斷開(kāi)中頻電纜，同時(shí)觀

27、察TPK06、TPLZ06的收發(fā)載波相位，記錄所觀察的現(xiàn)象；（3） 不斷插入、斷開(kāi)中頻電纜，同時(shí)觀察TPi03、TPJ06的收發(fā)眼圖，記錄所觀察的現(xiàn)象；（4） 不斷插入、斷開(kāi)中頻電纜，同時(shí)觀察TPM03、TPM05的收發(fā)數(shù)據(jù)，記錄所觀察的現(xiàn)象；（5） 不斷插入、斷開(kāi)中頻電纜，同時(shí)觀察收發(fā)兩端的李沙育波形，測(cè)量方法如下：a) 測(cè)量發(fā)送端I支路（TPi03）和Q支路信號(hào)（TPi04）李沙育（x-y）波形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPi03和TPi04的合成矢量圖，其相位矢量圖應(yīng)為0、兩種相位。b) 測(cè)量接收端I支路（TPJ05）和Q支路信號(hào)（TPJ06）李沙育（x-y）波

28、形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPJ05和TPJ06的合成矢量圖。記錄所觀察的現(xiàn)象；總結(jié)：BPSK解調(diào)器的解調(diào)特點(diǎn)，并說(shuō)明原因。2、 差分編碼觀察（1） 準(zhǔn)備：同實(shí)驗(yàn)步驟1；（2） 同時(shí)測(cè)量TPM02、TPM03，觀察它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并與差分編碼的結(jié)果進(jìn)行比較。3、 差分譯碼觀察（1） 準(zhǔn)備：同實(shí)驗(yàn)步驟1；（2） 同時(shí)測(cè)量TPM04、TPM05，觀察它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并與差分譯碼的結(jié)果進(jìn)行比較。4、 差分編譯碼系統(tǒng)性能觀察（1） 準(zhǔn)備：同實(shí)驗(yàn)步驟1；（2） 用兩臺(tái)示波器，一臺(tái)同時(shí)測(cè)量TPM03、TPM05，另一臺(tái)同時(shí)測(cè)量TPM02、TPM04。不斷插入、斷開(kāi)中頻電

29、纜，觀察它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。思考：這一實(shí)驗(yàn)解決了什么問(wèn)題？五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 畫(huà)出差分編碼的框圖；2、 畫(huà)出差分譯碼的框圖；3、 敘述差分編譯碼的作用；4、 畫(huà)出主要測(cè)量點(diǎn)的工作波形；5、 說(shuō)明DBPSK的系統(tǒng)工作過(guò)程；實(shí)驗(yàn)5 非相干BPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解非相干BPSK解調(diào)的基本工作原理； 2、掌握非相干BPSK數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程；二、 實(shí)驗(yàn)儀器1、 ZH7001（）通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái) 2、20MHz雙蹤示波器一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理非相干BSPK解調(diào)不需要在接收機(jī)端恢復(fù)相干載波，因而接收機(jī)容易制造，這種傳輸方式在無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中被廣泛使用。對(duì)非相干BPSK的解調(diào)是通過(guò)比較接收相

30、鄰碼元信號(hào)（I，Q）在星座圖上的夾角,如果大于900則為1，否則為0,如圖2.11.3所示:圖5.1 非相干BPSK差分解調(diào)示意圖非相干解調(diào)按下式進(jìn)行：如果，則判為，反之判為0。雖然非相干BPSK差分解調(diào)降低了接收機(jī)復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)，但它的能量效率比相干BPSK低3dB。在加性高斯白噪聲環(huán)境中，平均錯(cuò)誤概率如下所示：在非相干BPSK方式中，由于不需要恢復(fù)載波，因而不能觀察到接收端的眼圖信號(hào)。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 非相干BPSK差分編碼觀測(cè)（1）準(zhǔn)備：將開(kāi)關(guān)KG01設(shè)置在測(cè)試數(shù)據(jù)位置，解調(diào)模式選擇開(kāi)關(guān)KP01置于2-3狀態(tài)（右邊非相干解調(diào)位置），數(shù)據(jù)時(shí)鐘選擇開(kāi)關(guān)KG03置于左邊32K位置，KL01置于

31、右端測(cè)試位置。 根據(jù)跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)KG02選擇產(chǎn)生3位周期m序列；（2）用示波器同時(shí)觀察數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)TPM02和差分編碼輸出數(shù)據(jù)TPM03，分析兩信號(hào)間的編碼關(guān)系。記錄測(cè)量結(jié)果。（3）選擇產(chǎn)生15位周期m序列，重復(fù)上述測(cè)量步驟。記錄測(cè)量結(jié)果。2. 非相干BPSK調(diào)制信號(hào)眼圖觀測(cè)（1） 準(zhǔn)備：同步驟1；（2） 以發(fā)送時(shí)鐘（TPM02）作同步，觀測(cè)發(fā)送信號(hào)眼圖（TPi03）的波形。成形濾波器使用升余弦響應(yīng)，=0.4。判斷信號(hào)觀察的效果。通過(guò)KG04改變滾降系數(shù)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。仔細(xì)觀察和分析與上述發(fā)送信號(hào)眼圖（TPi03）波形的區(qū)別。思考如何從眼圖上來(lái)反映滾降系數(shù)的大小。3. I路和Q

32、路調(diào)制信號(hào)的相平面（矢量圖）信號(hào)觀察（1） 準(zhǔn)備：同步驟1；（2） 測(cè)量I支路（TPi03）和Q支路信號(hào)（TPi04）李沙育（x-y）波形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPi03和TPi04的合成矢量圖，其相位矢量圖應(yīng)為0、兩種相位。通過(guò)KG02選擇在不同的輸入碼型下進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合BPSK調(diào)制器原理分析測(cè)試結(jié)果。4. 非相干BPSK調(diào)制信號(hào)0/相位測(cè)量（1） 準(zhǔn)備：同步驟1；（2） 選擇輸入調(diào)制數(shù)據(jù)為01碼。用示波器的一路觀察調(diào)制輸出波形（TPK03），并選用該信號(hào)作為示波器的同步信號(hào)；示波器的一路連接到載波上（TPK07），以此信號(hào)作為觀測(cè)的參考信號(hào)。仔細(xì)調(diào)整示波器同步

33、，觀察和驗(yàn)證調(diào)制載波在數(shù)據(jù)變化點(diǎn)發(fā)生0/相位翻轉(zhuǎn)。5. 接收端解調(diào)眼圖信號(hào)觀測(cè)（1） 首先用中頻電纜連結(jié)KK03和JL02，建立中頻自環(huán)（自發(fā)自收）。測(cè)量解調(diào)器I支路眼圖信號(hào)測(cè)試點(diǎn)TPJ06（在A/D模塊內(nèi)）波形，觀測(cè)時(shí)用發(fā)時(shí)鐘TPM01作同步。思考：與BPSK解調(diào)器眼圖有何不同，此時(shí)為什么看不到信號(hào)眼圖？（2） 將跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)KL01(在中頻解調(diào)模塊)設(shè)置在2_3位置，調(diào)整電位器WL01以改變收發(fā)頻差，重復(fù)上述測(cè)量步驟（示波器時(shí)基設(shè)定在25ms），并分析測(cè)試結(jié)果。（3） 觀測(cè)正交Q支路眼圖信號(hào)測(cè)試點(diǎn)TPJ05（在A/D模塊內(nèi)）波形。聯(lián)系BPSK解調(diào)器失鎖時(shí)的眼圖信號(hào)測(cè)量?jī)?nèi)容，分析解釋其原因。6.

34、 接收端I路和Q路調(diào)制信號(hào)的相平面（矢量圖）信號(hào)觀察（1） 測(cè)量I支路（TPJ05）和Q支路信號(hào)（TPJ06）李沙育（x-y）波形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPJ05和TPJ06的合成矢量圖。因DPSK采用非相干解調(diào)，不需要恢復(fù)相干載波，其相位矢量圖應(yīng)為0、相位矢量旋轉(zhuǎn)圖，旋轉(zhuǎn)速度取決收發(fā)本振源的頻差。（2） 將跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)KL01設(shè)置在2_3位置，調(diào)整電位器WL01以改變收發(fā)頻差，觀察測(cè)量波形，并分析測(cè)試結(jié)果。7. 解調(diào)數(shù)據(jù)觀察（1） 用示波器同時(shí)觀察數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊內(nèi)差分解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)TPM04和發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)TPM02，比較兩數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行是否相同一致。測(cè)量發(fā)送與接收數(shù)據(jù)

35、信號(hào)的傳輸延時(shí)，記錄測(cè)量結(jié)果。（2） 反復(fù)斷開(kāi)和接上中頻電纜，讓解調(diào)器重新鎖定，觀測(cè)經(jīng)差分解調(diào)后的數(shù)據(jù)是否仍存在相位模糊，與BPSK相比在非相干BPSK中如何實(shí)現(xiàn)差分編譯碼的作用。8. 位定時(shí)調(diào)整鎖定過(guò)程觀察（1） 選擇輸入測(cè)試數(shù)據(jù)為3級(jí)m序列，用示波器同時(shí)觀察TPM01（觀察時(shí)以它作同步）、TPP01（收端最佳判決時(shí)刻）之間的相位關(guān)系。（2） 斷開(kāi)中頻電纜，在沒(méi)有接收信號(hào)的情況下重復(fù)該步實(shí)驗(yàn)，并解釋原因。（3） 斷開(kāi)中頻電纜后重新接上，觀測(cè)接收位定時(shí)信號(hào)的鎖定過(guò)程。（4） 示波器以發(fā)送時(shí)鐘TPM01信號(hào)為同步，在不同的測(cè)試碼型下觀測(cè)接收時(shí)鐘TPP01的相位抖動(dòng)情況。將各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果作比較分析是

36、否符合理論？五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 畫(huà)出主要測(cè)量點(diǎn)的工作波形；2、 說(shuō)明非相干BPSK各測(cè)量點(diǎn)波形與相干BPSK波形的差異, 為什么不一樣？實(shí)驗(yàn)6 QPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解QPSK調(diào)制的基本工作原理；2、掌握QPSK發(fā)送眼圖的觀察；二、 實(shí)驗(yàn)儀器1、 ZH7001（）通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)； 2、20MHz示波器一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理QPSK是在一個(gè)調(diào)制符號(hào)中傳輸兩個(gè)比特，其比BPSK的帶寬效率高兩倍。載波的相位為四個(gè)間隔相等的值，每一個(gè)相位值對(duì)應(yīng)于唯一的一對(duì)消息，如下圖所示。QPSK的星座圖QPSK信號(hào)一般可表示為：其中：Ts為符號(hào)持續(xù)時(shí)間，等于兩個(gè)比特周期。使用三角恒等變換，

37、上式在0tTs可重寫(xiě)為：因而，在等效基帶信號(hào)中，QPSK可以表示成I、Q兩路信號(hào)，其分別為： 對(duì)QPSK信號(hào)的調(diào)制過(guò)程如下：輸入比特流a（t）分為兩路比特流I（t）、Q（t）（同相和正交比特流），每個(gè)的比特率為Rs= Rb/2。比特流I（t）叫做“偶流”，Q（t）叫做“奇流”。兩個(gè)二進(jìn)制序列分別用兩個(gè)正交的載波進(jìn)行調(diào)制，Q支路的載波相位較I支路的相位滯后900。兩個(gè)已調(diào)信號(hào)每一個(gè)都可以看作是一個(gè)BPSK信號(hào)（只不過(guò)對(duì)它們的調(diào)制載波存在限制），對(duì)它們相加產(chǎn)生一個(gè)QPSK信號(hào)。與BPSK一樣，每一支路在進(jìn)行調(diào)制之前一般要進(jìn)行Nyquist成形濾波使QPSK信號(hào)的功率譜限制在分配的帶寬內(nèi)。對(duì)QPSK

38、的成形濾波一般是在基帶采用查表法實(shí)現(xiàn)。對(duì)QPSK調(diào)制與解調(diào)框圖如下： 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 準(zhǔn)備：首先將KG01放在測(cè)試數(shù)據(jù)位置，跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)KG02設(shè)置為QPSK調(diào)制方式（101）。2、 I路和Q路調(diào)制信號(hào)的相平面（矢量圖）信號(hào)觀察（1） 通過(guò)設(shè)置跳線(xiàn)KG04為升余弦濾波=0.4，測(cè)量I支路（TPi03）和Q支路信號(hào)（TPi04）李沙育（x-y）波形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPi03和TPi04的合成矢量圖。（2） 通過(guò)設(shè)置跳線(xiàn)KG04為開(kāi)根號(hào)升余弦濾波=0.4方式設(shè)置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。仔細(xì)觀察和區(qū)別兩種方式下矢量圖信號(hào)。3、 QPSK調(diào)制信號(hào)包絡(luò)觀察：QPSK調(diào)制為

39、非恒包絡(luò)調(diào)制，調(diào)制載波信號(hào)包絡(luò)具有明顯的過(guò)零點(diǎn)。通過(guò)本測(cè)量讓學(xué)生熟悉QPSK調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)特征。4、 接收端I路和Q路解調(diào)信號(hào)的相平面（矢量圖）波形觀察（1） 通過(guò)調(diào)整電位器WL01增加收發(fā)頻差。測(cè)量I支路（TPJ05）和Q支路信號(hào)（TPJ06）李沙育（x-y）波形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPJ05和TPJ06的合成矢量圖。（2） 通過(guò)調(diào)整電位器WL01減小收發(fā)頻差，同時(shí)觀察發(fā)端載波TPK06與接收端本地載波TPLZ06，使兩點(diǎn)TPK06、TPLZ06波形達(dá)到相干。觀測(cè)接收端失鎖時(shí)I路和Q路的合成矢量圖。掌握解調(diào)器時(shí)I路和Q路解調(diào)信號(hào)的相平面（矢量圖）波形的變化，分

40、析測(cè)量結(jié)果。5、 接收端解調(diào)器眼圖信號(hào)觀測(cè)（1） 通過(guò)調(diào)整電位器WL01減小收發(fā)頻差：同時(shí)觀察發(fā)端載波TPK06與接收端本地載波TPLZ06，使兩點(diǎn)TPK06、TPLZ06波形達(dá)到相干。（2） 低通濾波之前QPSK解調(diào)測(cè)量：觀察QPSK解調(diào)基帶信號(hào)測(cè)試點(diǎn)TPJ01的波形，觀測(cè)時(shí)仍用時(shí)鐘TPM01作同步進(jìn)行觀察。（3） 低通濾波之后QPSK解調(diào)測(cè)量：觀察QPSK解調(diào)基帶信號(hào)經(jīng)濾波之后在測(cè)試點(diǎn)TPJ05的波形（在A/D模塊內(nèi)），觀測(cè)時(shí)仍用時(shí)鐘TPM01作同步，比較其兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系。分析TPJ01、TPJ05波形的差異。將接收端與發(fā)射端眼圖信號(hào)TPi03進(jìn)行比較，觀測(cè)接收眼圖信號(hào)有何變化（有噪聲、頻

41、差）。（4） 觀測(cè)正交Q支路眼圖信號(hào)測(cè)試點(diǎn)TPJ06（在A/D模塊內(nèi)）波形，比較與TPJ05測(cè)試波形有什么不同？（相同還是不同，為什么與BPSK不一樣？）根據(jù)電路原理圖，分析解釋其原因。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 記錄各測(cè)量點(diǎn)波形。2、 比較“升余弦濾波=0.4”與“開(kāi)根號(hào)升余弦濾波=0.4”的不同點(diǎn)。3、 什么樣的系統(tǒng)為才是最佳的？4、 在收發(fā)頻偏較大時(shí)為什么觀察不到QPSK的星座圖。5、 通過(guò)該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明載波恢復(fù)在通信中的重要性。實(shí)驗(yàn)7 PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解語(yǔ)音編碼的工作原理，驗(yàn)證PCM編譯碼原理；2、 熟悉PCM抽樣時(shí)鐘、編碼數(shù)據(jù)和輸入/輸出時(shí)鐘之間的關(guān)系；3、 了解PCM專(zhuān)用

42、大規(guī)模集成電路的工作原理和應(yīng)用；4、 熟悉語(yǔ)音數(shù)字化技術(shù)的主要指標(biāo)及測(cè)量方法；二、 實(shí)驗(yàn)儀器1、ZH7001（）通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2、20MHz雙蹤示波器一臺(tái)3、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理和電路說(shuō)明PCM編譯碼器模塊，由語(yǔ)音編譯碼集成電路U502（MC145540）、運(yùn)放U501（TL082）、晶振U503（20.48MHz）組成。PCM編譯碼模塊將來(lái)自用戶(hù)接口模塊2的模擬信號(hào)進(jìn)行PCM編譯碼，該模塊采用MC145540集成電路完成PCM編譯碼功能。該器件具有多種工作模式和功能，工作前通過(guò)交換模塊的開(kāi)關(guān)KQ01將其配置成直接PCM模式，使其具有以下功能：1、 對(duì)來(lái)自接口模塊2發(fā)支路的

43、模擬信號(hào)進(jìn)行PCM編碼輸出；2、 將輸入的PCM碼字進(jìn)行譯碼，并將譯碼之后的模擬信號(hào)送入用戶(hù)接口模塊1。在PCM編譯碼模塊中，發(fā)送信號(hào)經(jīng)U501A運(yùn)放放大后，送入U(xiǎn)502的2腳進(jìn)行PCM編碼。編碼輸入時(shí)鐘為BCLK（256KHz），編碼數(shù)據(jù)從U502的20腳輸出（DT_ADPCM1），F(xiàn)SX為編碼抽樣時(shí)鐘（8KHz）。譯碼之后的模擬信號(hào)經(jīng)運(yùn)放U501B放大緩沖輸出，送到用戶(hù)1接口模塊中。PCM編譯碼模塊中的各跳線(xiàn)功能如下：1、 跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K501是用于選擇輸入信號(hào)，當(dāng)K501置于正常位置時(shí)，選擇來(lái)自用戶(hù)2接口單元的話(huà)音信號(hào)；當(dāng)K501置于測(cè)試位置時(shí)選擇測(cè)試信號(hào)。測(cè)試信號(hào)主要用于測(cè)試ADPCM的編

44、譯碼特性。測(cè)試信號(hào)可以選擇外部測(cè)試信號(hào)或內(nèi)部測(cè)試信號(hào)，當(dāng)設(shè)置在交換模塊內(nèi)的跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在1-2位置（左端）時(shí)，選擇內(nèi)部3.2KHz測(cè)試信號(hào)；當(dāng)設(shè)置在2-3位置（右端）時(shí)選擇外部測(cè)試信號(hào)，測(cè)試信號(hào)從J005模擬測(cè)試端口輸入。2、 跳線(xiàn)器K504是用于設(shè)置PCM譯碼器的輸入數(shù)據(jù)選擇，當(dāng)K504置于左端時(shí)譯碼數(shù)據(jù)來(lái)自MC145540的編碼模塊；當(dāng)K504置于右端時(shí)譯碼數(shù)據(jù)來(lái)自擴(kuò)展模塊。在該模塊中，各測(cè)試點(diǎn)的定義如下：1、 TP501：發(fā)送模擬信號(hào)測(cè)試點(diǎn)； 2、TP502：PCM發(fā)送碼字3、 TP503：PCM編碼器輸入/輸出時(shí)鐘； 4、TP504：PCM編碼抽樣時(shí)鐘5、 TP505：PCM接

45、收碼字； 6、TP506：接收模擬信號(hào)測(cè)試點(diǎn)四、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 準(zhǔn)備工作：加電后，將交換模塊中的跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)KQ01置于左端PCM編碼位置，此時(shí)MC145540工作在PCM編碼狀態(tài)。2. PCM串行接口時(shí)序觀察（1） 用示波器同時(shí)觀測(cè)抽樣時(shí)鐘信號(hào)（TP504）和輸出時(shí)鐘信號(hào)（TP503），觀測(cè)時(shí)以TP504做同步。分析和掌握PCM編碼抽樣時(shí)鐘信號(hào)與輸出時(shí)鐘的對(duì)應(yīng)關(guān)系（同步沿、脈沖寬度等）。（2） 用示波器同時(shí)觀測(cè)抽樣時(shí)鐘信號(hào)（TP504）和編碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)端口（TP502），觀測(cè)時(shí)以TP504做同步。分析和掌握PCM編碼輸出數(shù)據(jù)與抽樣時(shí)鐘信號(hào)（同步沿、脈沖寬度）及輸出時(shí)鐘的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3. PCM編

46、碼器（1） 方法一：將跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K501設(shè)置在測(cè)試位置，跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K001置于右端選擇外部信號(hào),用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000Hz、電平為2Vp-p的正弦波測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。（2）方法二：將輸入信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)K501設(shè)置在測(cè)試位置，將交換模塊內(nèi)測(cè)試信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在內(nèi)部測(cè)試信號(hào)（左端）。此時(shí)由該模塊產(chǎn)生一個(gè)3.2KHz的正弦波測(cè)試信號(hào)，送入PCM編碼器。（3） 方法三：將跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K501拔下，用示波器觀察基帶成形模塊測(cè)試孔TPi03與TPi04，兩測(cè)試孔其中之一為500Hz的正弦信號(hào)，通過(guò)連接線(xiàn)連接該信號(hào)與PCM模塊的輸入信號(hào)測(cè)試孔TP501，將500

47、Hz的正弦模擬信號(hào)接入該模塊。以TP504做同步信號(hào)，用示波器同時(shí)觀測(cè)抽樣時(shí)鐘信號(hào)（TP504）和編碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)端口（TP502）。分析和掌握PCM編碼輸出數(shù)據(jù)與抽樣時(shí)鐘信號(hào)（同步沿、脈沖寬度）及輸出時(shí)鐘的對(duì)應(yīng)關(guān)系。分析為什么采用一般的示波器不能進(jìn)行有效的觀察。4. PCM譯碼器（1） 準(zhǔn)備：跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K501設(shè)置在測(cè)試位置、K504設(shè)置在正常位置，K001置于左端選擇內(nèi)部信號(hào)。此時(shí)將PCM輸出編碼數(shù)據(jù)直接送入本地譯碼器，構(gòu)成自環(huán)。（2） PCM譯碼器輸出模擬信號(hào)觀測(cè)：用示波器同時(shí)觀測(cè)解碼器輸出信號(hào)端口（TP506）和編碼器輸入信號(hào)端口（TP501），觀測(cè)信號(hào)時(shí)以TP501做同步。定性的觀測(cè)解

48、碼信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系：質(zhì)量、電平、延時(shí)。5. PCM頻率響應(yīng)測(cè)量：跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K501設(shè)置在測(cè)試位置、K504設(shè)置在正常位置，K001置于右端選擇外部信號(hào)。此時(shí)將PCM輸出編碼數(shù)據(jù)直接送入本地譯碼器，構(gòu)成自環(huán)。用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。將測(cè)試信號(hào)電平固定在2Vp-p，調(diào)整測(cè)試信號(hào)頻率，定性的觀測(cè)解碼恢復(fù)出的模擬信號(hào)電平。觀測(cè)輸出信號(hào)信電平相對(duì)變化隨輸入信號(hào)頻率變化的相對(duì)關(guān)系。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 定性描述PCM編譯碼的特性。2、 描述PCM集成芯片的串行同步接口的時(shí)序關(guān)系。3、 填寫(xiě)下表，并畫(huà)出PCM的頻響特性：輸入頻率（Hz）2005008001

49、0002000300034003600輸出幅度（V）4、 填寫(xiě)下表，并畫(huà)出PCM的動(dòng)態(tài)范圍：輸入幅度（V）0.0010.010.112345S/N5、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出相應(yīng)的曲線(xiàn)和波形。6、 自擬測(cè)量方案，測(cè)量PCM的群延時(shí)特性。輸入頻率（Hz）300500100015002000300031003400延時(shí)（us）實(shí)驗(yàn)8 CVSD編譯碼實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解和驗(yàn)證語(yǔ)音信號(hào)的M編譯碼的工作原理； 2、 了解CVSD專(zhuān)用大規(guī)模集成電路的工作原理、外圍電路和一般使用方法；3、 熟悉語(yǔ)音數(shù)字化技術(shù)的主要指標(biāo)及測(cè)量方法； 二、 實(shí)驗(yàn)儀器1. ZH7001（）通信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái) 2.20MH

50、z雙蹤示波器一臺(tái) 3.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理CVSD即連續(xù)可變斜率增量調(diào)制(Continuously Variable Slope Delta modulation )。CVSD編譯碼器使用了摩托羅拉公司生產(chǎn)的大規(guī)模集成電路MC34115芯片，該芯片可用于CVSD編碼，又可用作CVSD解碼，其取決于芯片第15腳的使能信號(hào)：“1”電平為編碼方式，“0”電平為譯碼方式。CVSD編譯碼器電路組成框圖參見(jiàn)圖8.1。CVSD發(fā)送模塊主要由CVSD編碼集成電路U801(MC34115)、運(yùn)放U802(TL082)、本地譯碼器、音節(jié)濾波器和非線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)組成，CVSD發(fā)送模塊原理框圖見(jiàn)圖8.2所示在通

51、信原理基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)箱中，CVSD_ENOUT編碼信號(hào)可直接送到CVSD譯碼模塊中，亦可經(jīng)信道調(diào)制系統(tǒng)（BPSK或DBPSK）送到接收端。K801：用于選擇輸入信號(hào)，當(dāng)K801置于正常位置時(shí)(左端)，選擇來(lái)自經(jīng)用戶(hù)接口模塊、PAM模塊的話(huà)音信號(hào)；當(dāng)K801置于測(cè)試位置時(shí)，選擇測(cè)試信號(hào)。測(cè)試信號(hào)主要用于測(cè)試CVSD的編譯碼特性。測(cè)量時(shí)，將設(shè)置在交換模塊內(nèi)的跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K001設(shè)置在2_3位置（右端）選擇外部測(cè)試信號(hào)，使測(cè)試信號(hào)從J005模擬測(cè)試端口輸入。K802：用于CVSDM選擇。當(dāng)K802插入時(shí)，系統(tǒng)為CVSD編碼方式；當(dāng)K802拔出時(shí)，系統(tǒng)為M編碼方式。在該模塊中，各測(cè)試點(diǎn)定義如下：1、 TP801

52、：CVSD編碼模擬信號(hào)輸入； 2、TP802：脈幅調(diào)制輸出3、TP803：本地譯碼器輸出（雙積分網(wǎng)絡(luò)）； 4、TP804：編碼一致性檢測(cè)輸出5、TP805：編碼輸入時(shí)鐘（32KHz）； 6、TP806：編碼數(shù)據(jù)輸出（32Kbps）7、TP807：量化階距調(diào)整信號(hào)； 8、TP808：非線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)輸出CVSD譯碼模塊主要由CVSD解碼集成電路U901(MC34115)、運(yùn)放U902(TL082)、本地譯碼器、音節(jié)濾波器和非線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)組成，CVSD譯碼模塊框圖如8.3所示。K901：用于解碼輸入數(shù)據(jù)選擇，當(dāng)K901置于1-2位置時(shí)（左端），解碼輸入數(shù)據(jù)來(lái)自調(diào)制解調(diào)器信道；當(dāng)K901置于2-3位置時(shí)（右端

53、），解碼輸入數(shù)據(jù)直接來(lái)自CVSD編碼模塊。K902：用于解碼輸入時(shí)鐘選擇，當(dāng)K902置于1-2位置時(shí)（左端），解碼輸入時(shí)鐘來(lái)自調(diào)制解調(diào)器信道；當(dāng)K902置于2-3位置時(shí)（右端），解碼輸入時(shí)鐘直接來(lái)自CVSD編碼模塊。使用時(shí)，跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K901和K902應(yīng)設(shè)置在相同位置上。在該模塊中，各測(cè)試點(diǎn)定義如下：1、 TP901：譯碼數(shù)據(jù)輸入（32Kbps）2、 TP902：譯碼輸入時(shí)鐘（32KHz）3、 TP903：譯碼一致性檢測(cè)輸出4、 TP904：CVSD譯碼輸出5、 TP905：CVSD譯碼信號(hào)濾波輸出四、 實(shí)驗(yàn)步驟（一）CVSD編碼器1. 內(nèi)部信號(hào)CVSD編碼數(shù)據(jù)測(cè)量（1） 準(zhǔn)備：基帶傳輸模塊跳線(xiàn)

54、開(kāi)關(guān)KG02全部插入，然后，用示波器觀察基帶成形模塊測(cè)試孔TPi03與TPi04，兩測(cè)試孔其中之一為500Hz的正弦信號(hào)，通過(guò)連接線(xiàn)連接該信號(hào)與CVSD模塊的輸入信號(hào)測(cè)試孔TP801，將輸入信號(hào)選擇跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K801拔下(不插入任何位置)。（2） 用示波器同時(shí)觀測(cè)輸入信號(hào)TP801和編碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)TP806的波形，觀測(cè)時(shí)以TP801做同步。觀察和分析編碼輸出數(shù)據(jù)與輸入信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。思考：CVSD是連續(xù)可變斜率增量編碼，如何從輸出編碼數(shù)據(jù)中反映出信號(hào)斜率的大?。浚?） 用示波器同時(shí)觀測(cè)輸入信號(hào)端口TP801和一致性脈沖（三連碼檢測(cè)）輸出TP804波形，觀測(cè)時(shí)以TP801做同步。一致性脈沖低電平有效。分析一致性脈沖與輸入模擬信號(hào)斜率的關(guān)系。2. 外部信號(hào)CVSD編碼數(shù)據(jù)測(cè)量（7） 準(zhǔn)備：將交換模塊內(nèi)的K001置于右端，用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)頻率為1000Hz、電平為0.51Vp-p的正弦波測(cè)試信號(hào)送入信號(hào)測(cè)試端口J005和J006（地）。輸入信號(hào)選擇跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)K801設(shè)置在測(cè)試位置(右端)。（7） 將測(cè)試信號(hào)頻率固定在1000Hz，調(diào)整測(cè)試信號(hào)電平，觀察編碼輸出連碼數(shù)據(jù)隨輸