通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書資料.docx

1、實(shí)驗(yàn)二數(shù)字基帶信號(hào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 、了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號(hào)波形特點(diǎn)。2 、掌握 AMI、HDB3的編碼規(guī)則。3 、掌握從 HDB3碼信號(hào)中提取位同步信號(hào)的方法。4、掌握集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)的幀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、雙蹤示波器一臺(tái)2、通信原理型實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)3、 M6模塊數(shù)字信號(hào)源單元和AMI/HDB3 編譯碼單元三、基本原理1、數(shù)字信源本模塊是整個(gè)數(shù)字通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)終端，其原理方框圖如圖1-1 所示。分晶振CLK頻并行碼產(chǎn)生器八選一八選一八選一S1S2S3S4FSNRZS5三選一器BS-OUTBS倒相器圖 1-1數(shù)字信源方框圖抽 NRZ-OUT樣其中，

2、并行碼產(chǎn)生器為實(shí)驗(yàn)箱M6模塊數(shù)字信號(hào)源單元的K1、K2、K3，它們是 8 位手動(dòng)開關(guān)，從左到右依次與幀同步碼、數(shù)據(jù)1、數(shù)據(jù) 2 相對(duì)應(yīng)；發(fā)光二極管左起分別與一幀中的 24 位代碼相對(duì)應(yīng)。注意：發(fā)光二極管是10 位的，前兩位無效。本模塊有以下測(cè)試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)：1? CLK晶振信號(hào)測(cè)試點(diǎn)? BS-OUT信源位同步信號(hào)輸出點(diǎn)/ 測(cè)試點(diǎn)?FS- OUT信源幀同步信號(hào)輸出點(diǎn)/ 測(cè)試點(diǎn)? NRZ-OUTNRZ信號(hào)輸出點(diǎn) / 測(cè)試點(diǎn)本單元產(chǎn)生 NRZ信號(hào)，信號(hào)碼速率約為170.5KB，幀結(jié)構(gòu)如圖1-2 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111001

3、0），另外 16 位為 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)。發(fā)光二極管亮狀態(tài)表示1 碼，熄狀態(tài)表示0 碼。無定義位幀同步碼數(shù)據(jù) 1數(shù)據(jù) 2× 11 1 00 1 0××××××××××××××××圖 1-2幀結(jié)構(gòu)FS信號(hào)可用作示波器的外同步信號(hào)，以便觀察2DPSK等信號(hào)。 FS 信號(hào)、 NRZ-OUT信號(hào)之間的相位關(guān)系如圖1-3 所示，圖中NRZ-OUT的無定義位為0，幀同步碼為1110

4、010，數(shù)據(jù) 1 為 11110000，數(shù)據(jù) 2 為 00001111。FS信號(hào)的低電平、 高電平分別為4 位和 8 位數(shù)字信號(hào)時(shí)間，其上升沿比NRZ-OUT碼第一位起始時(shí)間約超前一個(gè)碼元。幀同步碼數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2NRZ-OUTFS圖 1-3 FS、NRZ-OUT波形2. AMI/HDB 3 編譯碼AMI/HDB3 編譯碼原理框圖如圖1-4 所示。整流器NRZ-IN+H-OUT(AMI)HDB3單雙BS-IN編譯碼器-H-OUT 變換雙單變換-OUT+H-H相加器NRZ-OUT鎖相環(huán)限幅放大帶通 BPBS-OUT(AMI)HDB -D3圖 1-4 HDB 3 編譯碼方框圖本單元有以下測(cè)試點(diǎn)及輸出點(diǎn)

5、：2? NRZ_IN編碼器輸入信號(hào)? BS_IN位同步輸入信號(hào)? NRZ-OUT譯碼器輸出信號(hào)? BS-OUT從 HDB3碼信號(hào)中提取的位同步信號(hào)?（ AMI）HDB3-OUT編碼器輸出信號(hào)?（ AMI）HDB3-D（ AMI）HDB3碼經(jīng)整流的輸出信號(hào)本模塊上的碼型選擇開關(guān)K4 用于選擇碼型， K4 位于左邊 A 端選擇 AMI 碼，位于右邊H端選擇 HDB3碼。3. AMI 、 HDB3碼編碼規(guī)律AMI碼的編碼規(guī)律是： 信息代碼1 變?yōu)閹в蟹?hào)的1 碼即 +1 或-1 ，1 的符號(hào)交替反轉(zhuǎn)；信息代碼0 的為 0 碼。AMI 碼對(duì)應(yīng)的波形是占空比為0.5 的雙極性歸零碼，即脈沖寬度與碼元寬度

6、（碼元周期、碼元間隔）TS的關(guān)系是 =0.5T S。HDB3碼的編碼規(guī)律是：4 個(gè)連 0 信息碼用取代節(jié)000V 或 B00V代替， 當(dāng)兩個(gè)相鄰V 碼中間有奇數(shù)個(gè)信息1 碼時(shí)取代節(jié)為000V，有偶數(shù)個(gè)信息1 碼（包括0 個(gè)信息 1 碼）時(shí)取代節(jié)為 B00V，其它的信息0 碼仍為 0 碼；信息碼的1 碼變?yōu)閹в蟹?hào)的1 碼即 +1 或 -1 ；HDB3碼中 1、B 的符號(hào)符合交替反轉(zhuǎn)原則，而V 的符號(hào)破壞這種符號(hào)交替反轉(zhuǎn)原則，但相鄰 V 碼的符號(hào)又是交替反轉(zhuǎn)的； HDB3碼是占空比為 0.5 的雙極性歸零碼。NRZ、 AMI、 HDB3碼的編碼規(guī)律關(guān)系圖如圖 1-5 所示圖 1-5 NRZ 、

7、AMI、 HDB3關(guān)系圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1、熟悉數(shù)字信源模塊和AMI/HDB3 編譯碼模塊的工作原理。2、數(shù)字信號(hào)源實(shí)驗(yàn)接通數(shù)字信號(hào)源模塊的電源。用示波器觀察數(shù)字信源模塊上的各種信號(hào)波形。（ 1）示波器的兩個(gè)通道探頭CH1和 CH2分別接 NRZ-OUT和 BS-OUT，對(duì)照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)， 判斷數(shù)字信源單元是否已正常工作（ 1 碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管亮，0 碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光3管滅），觀察并總結(jié)NRZ碼的特點(diǎn)；（ 2）用 K1 產(chǎn)生代碼× 1110010（×為任意代碼，1110010 為 7 位幀同步碼），K2、K3產(chǎn)生任意信息代碼，示波器的兩個(gè)通道探頭CH1和 CH2分別接 FS-

8、OUT和 BS-OUT，觀察本實(shí)驗(yàn)中的時(shí)分復(fù)用信號(hào)幀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。3、 AMI(HDB3) 編碼實(shí)驗(yàn)關(guān)閉數(shù)字信號(hào)源模塊的電源, 按照下表連線。源端口目的端口1 數(shù)字信源單元NRZ-OUTAMI(HDB3) 編譯碼單元 : NRZ-IN2 數(shù)字信源單元: BS-OUTAMI(HDB3) 編譯碼單元 : BS-IN打開數(shù)字信號(hào)源模塊和AMI(HDB3) 編譯碼模塊電源。用示波器觀察AMI(HDB3) 編碼的波形。（ 1） 示波器的兩個(gè)探頭CH1和 CH2分別接 AMI(HDB3) 編譯碼單元的NRZ-IN 和（ AMI）HDB3-OUT，將碼型選擇開關(guān)K4 置于左邊 A 端。將信源模塊K1、 K2、

9、 K3 的每一位都置1，觀察并記錄全1 碼對(duì)應(yīng)的AMI 碼；再將 K1、 K2、K3 置為全 0，觀察全 0 碼對(duì)應(yīng)的AMI 碼；將 K1、 K2、 K3 置于 0111 0010 0000 1100 0010 0000狀態(tài)，觀察并記錄對(duì)應(yīng)的AMI 碼。觀察時(shí)應(yīng)注意：編碼輸出的AMI 比輸入 NRZ-OUT延遲了 4 個(gè)碼元。（ 2）將碼型選擇開關(guān)K4 置于右邊H 端重復(fù)第 (1) 步實(shí)驗(yàn)，分別測(cè)得K1、 K2、 K3 為以上情況時(shí)的HDB3碼。觀察時(shí)應(yīng)注意：?波形顯示時(shí)，每一幀數(shù)據(jù)都是循環(huán)輸出，要注意調(diào)節(jié)碼B 的極性。? 編碼輸出的 HDB3也比輸入 NRZ-OUT延遲了 4 個(gè)碼元。4、

10、AMI(HDB3) 譯碼實(shí)驗(yàn)關(guān)閉數(shù)字信號(hào)源模塊的電源, 保持以上連線，連接AMI(HDB3) 編譯碼單元的（AMI）HDB3-OUT 和（ AMI） HDB3- IN 。（ 1）將 K1、 K2、 K3 置于 0111 0010 0000 1100 0010 0000狀態(tài)，碼型選擇開關(guān)K4置于左邊 A 端或右邊 H端，CH1接 AMI(HDB3) 編譯碼單元的NRZ-IN，CH2分別接（ AMI）HDB3-D、BS-OUT和 NRZ-OUT，觀察這些信號(hào)波形。觀察時(shí)應(yīng)注意：? NRZ-OUT 信號(hào)（譯碼輸出）遲后于 NRZ-IN 信號(hào)（編碼輸入） 8 個(gè)碼元，同時(shí)有一定的衰減。? AMI 、

11、HDB3碼是占空比等于0.5 的雙極性歸零碼，AMI-D、 HDB3-D 是占空比等于0.5 的單極性歸零碼。? BS-OUT 是一個(gè)周期基本恒定（等于一個(gè)碼元周期）的TTL 電平信號(hào)。4（ 2）若把 K1、 K2、K3 的每一位都置 1，觀察能否從 AMI 碼中得到一個(gè)符合要求的位同步信號(hào)，為什么？若把 K1、 K2、 K3 的每一位都置 0，觀察能否從 AMI 碼中得到一個(gè)符合要求的位同步信號(hào)，為什么？五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及思考題1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，紀(jì)錄相關(guān)波形并回答所涉及的問題。2. 總結(jié)不歸零碼和歸零碼的特點(diǎn)。3. 與信源代碼中的“ 1”碼相對(duì)應(yīng)的 AMI 碼及 HDB3碼是否一定相同？為

12、什么？4. 總結(jié)從 HDB3 碼中提取位同步信號(hào)的原理。5. 試根據(jù)占空比為 0.5 的單極性歸零碼的功率譜密度公式說明為什么信息代碼中的連 0 碼越長，越難于從 AMI 碼中提取位同步信號(hào)，而 HDB3 碼則不存在此問題。5實(shí)驗(yàn)三眼圖測(cè)量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解眼圖的定義及模型2、掌握通信系統(tǒng)性能的簡單測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)儀器1、通信原理型實(shí)驗(yàn)箱2、雙蹤示波器3、 M6模塊的數(shù)字信號(hào)源單元和M11模塊的信道單元三、基本原理為了衡量基帶傳輸系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，除了用專門精密儀器進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整外，在大量的維護(hù)工作中，希望用簡單的方法和通用儀器也能宏觀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能。在實(shí)驗(yàn)室中，通常用示波器觀察接收信號(hào)波

13、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。1、眼圖的定義眼圖是利用實(shí)驗(yàn)的方法估計(jì)和改善（通過調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能時(shí)，在示波器上觀察到的一種圖形。觀察眼圖的方法是：用一個(gè)示波器跨接在接收濾波器的輸出端，然后調(diào)整示波器掃描周期，使示波器水平掃描周期與接收碼元的周期同步，這時(shí)示波器屏幕上看到的圖形像人的眼睛，故稱為 “眼圖 ”。從 “眼圖 ”上可以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響，從而估計(jì)系統(tǒng)的優(yōu)劣程度。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。2、眼圖形成原理及模型1）無噪聲時(shí)的眼圖圖 9-1 基帶信號(hào)波形及眼圖6為解釋眼圖和系統(tǒng)性能之間的關(guān)系

14、，圖9-1 給出了無噪聲情況下無碼間串?dāng)_和有碼間串?dāng)_的眼圖。圖9-1（a）是無碼間串?dāng)_的雙極性基帶脈沖序列，用示波器觀察它，并將水平掃描周期調(diào)到與碼元周期Tb 一致，由于熒光屏的余輝作用，掃描線所得的每一個(gè)碼元波形將重疊在一起，形成如圖9-1（ c）所示的線跡細(xì)而清晰的大“眼睛 ”；圖 9-1（ b）是有碼間串?dāng)_的雙極性基帶脈沖序列，由于存在碼間串?dāng)_，此波形已經(jīng)失真，當(dāng)用示波器觀察時(shí)，示波器的掃描跡線不會(huì)完全重合，于是形成的眼圖線跡雜亂且不清晰， “ 眼睛 ” 張開的較小，且眼圖不端正，如圖9-1（ d）所示。對(duì)比圖 9-1（ c）和圖 9-1（ d）可知，眼圖的 “眼睛 ” 張開的大小反映著

15、碼間串?dāng)_的強(qiáng)弱。 “眼睛 ”張的越大，且眼圖越端正，表示碼間串?dāng)_越??；反之表示碼間串?dāng)_越大。2）存在噪聲時(shí)的眼圖當(dāng)存在噪聲時(shí)，噪聲將疊加在信號(hào)上，觀察到的眼圖的線跡會(huì)變得模糊不清。若同時(shí)存在碼間串?dāng)_， “眼睛 ”將張開得更小。與無碼間串?dāng)_時(shí)的眼圖相比，原來清晰端正的細(xì)線跡變成了比較模糊的帶狀線，而且不很端正。噪聲越大，線跡越寬，越模糊；碼間串?dāng)_越大，眼圖越不端正。3）眼圖的模型眼圖對(duì)于展示數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)的性能提供了很多有用的信息：可以從中看出碼間串?dāng)_的大小和噪聲的強(qiáng)弱，有助于直觀地了解碼間串?dāng)_和噪聲的影響，評(píng)價(jià)一個(gè)基帶系統(tǒng)的性能優(yōu)劣；可以指示接收濾波器的調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_。為了說明眼圖和系

16、統(tǒng)性能的關(guān)系，我們把眼圖簡化為圖9-2 所示的模型。圖 9-2眼圖的模型該圖表明如下意義：7（ 1 ）最佳抽樣時(shí)刻應(yīng)在“眼睛 ” 張開最大的時(shí)刻。（ 2 ）對(duì)定時(shí)誤差的靈敏度可由眼圖斜邊的斜率決定。斜率越大，對(duì)定時(shí)誤差就越靈敏。（ 3 ）在抽樣時(shí)刻上，眼圖上下兩分支陰影區(qū)的垂直高度，表示最大信號(hào)畸變。（ 4 ）眼圖中央的橫軸位置應(yīng)對(duì)應(yīng)判決門限電平。（ 5 ）在抽樣時(shí)刻上，上下兩分支離門限最近的一根線跡至門限的距離表示各相應(yīng)電平的噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過它就可能發(fā)生錯(cuò)誤判決。（ 6 ）對(duì)于利用信號(hào)過零點(diǎn)取平均來得到定時(shí)信息的接收系統(tǒng)，眼圖傾斜分支與橫軸相交的區(qū)域的大小，表示零點(diǎn)位置的變動(dòng)范圍，這

17、個(gè)變動(dòng)范圍的大小對(duì)提取定時(shí)信息有重要的影響。由于噪聲瞬時(shí)電平的影響無法在眼圖中得到完整的反映，因此，即使在示波器上顯示的眼圖是張開的，也不能保證判決完全準(zhǔn)確。不過原則上總是眼睛張開的越大，實(shí)際判決越準(zhǔn)確。所以，還是可以通過眼圖的張開來衡量和比較基帶信號(hào)的質(zhì)量，并以此為依據(jù)來調(diào)節(jié)信道的傳輸特性，使信號(hào)在通信系統(tǒng)信道中傳輸盡可能大接近于最佳工作狀態(tài)。3 、眼圖原理方框圖圖 22-眼圖原理方框圖本模塊有以下測(cè)試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)：S_IN信號(hào)輸入點(diǎn) / 測(cè)試點(diǎn)N_IN噪聲輸出點(diǎn) / 測(cè)試點(diǎn)EYE眼圖測(cè)試點(diǎn)四、實(shí)驗(yàn)步驟1、熟悉數(shù)字信號(hào)源模塊和眼圖模塊的工作原理。2、按照下表連線。8源端口目的端口1 數(shù)字信

18、源單元 : NRZ_OUT信道模塊 :S_IN2信道模塊 :PN_OUT信道模塊 :PN_IN3.數(shù)字信源單元 :CLK信道模塊 :CLK_IN3、打開數(shù)字信源單元的電源開關(guān) , 接通信道模塊中的 +5V,+12V,-12V 電源， 把數(shù)字信源單元的 K1，K2，K3 產(chǎn)生任意代碼，例如 10110010 10101001 01110010 ，用示波器一個(gè)通道觀察 N_IN 的噪聲信號(hào) , 用示波器的另一個(gè)通道接在接收濾波器的輸出端EYE ，以碼元定時(shí)BS_OUT( 在信源模塊 )作為示波器的外同步信號(hào)，調(diào)節(jié)可調(diào)電位器R53, 觀察這時(shí)示波器屏幕上看到的圖形眼圖，注意觀察噪聲的大小對(duì)眼圖的影響

19、,并記錄。 .五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及思考題1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄并繪出眼圖的波形圖，并說明眼圖的各項(xiàng)參數(shù)。2、一隨機(jī)二進(jìn)制序列為10110001 ，符號(hào)“ 1”對(duì)應(yīng)的基帶波形為 g1(t), “ 0”對(duì)應(yīng)的基帶波形為 g2(t) ， g2(t)=-g1 (t)=g(t)， g(t) 為升余弦波形 , 持續(xù)時(shí)間為 Ts。(1)當(dāng)示波器掃描周期為T0=Ts 時(shí)，試畫出眼圖。(2)若升余弦波持續(xù)時(shí)間為2Ts0s， T=T ，再畫眼圖。3、為什么利用眼圖能大致估算接收系統(tǒng)性能的好壞程度？實(shí)驗(yàn)四數(shù)字調(diào)制實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握絕對(duì)碼、相對(duì)碼概念及它們之間的變換關(guān)系。2. 掌握用鍵控法產(chǎn)生 2ASK、 2F

20、SK、 2PSK、 2DPSK信號(hào)的方法。3. 掌握相對(duì)碼波形與 2PSK信號(hào)波形之間的關(guān)系、絕對(duì)碼波形與 2DPSK信號(hào)波形之間的關(guān)系。二 、實(shí)驗(yàn)儀器1. 雙蹤示波器一臺(tái)2. 通信原理實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)3.M6 模塊的數(shù)字信號(hào)源單元和M4模塊的數(shù)字調(diào)制單元三、基本原理91、本實(shí)驗(yàn)中M6模塊的數(shù)字信號(hào)源單元向M4模塊的數(shù)字調(diào)制單元提供位同步信號(hào)（ BS-OUT）和數(shù)字基帶信號(hào)（ NRZ-OUT）。數(shù)字調(diào)制模塊將輸入的NRZ絕對(duì)碼變?yōu)橄鄬?duì)碼、用鍵控法產(chǎn)生2ASK、 2FSK、2DPSK信號(hào)。調(diào)制單元的原理方框圖如圖2-1 所示。圖 2-1 數(shù)字調(diào)制方框圖將晶振信號(hào)進(jìn)行8 分頻、濾波后，得到2ASK的載頻

21、 0. 554MHz。 2FSK信號(hào)的兩個(gè)載波頻率分別為晶振頻率的1/8和 1/16 ，即0. 554MHz 和 0. 277MHz 。它們也是通過分頻和濾波得到的。本單元有以下測(cè)試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)：? BS-IN位同步信號(hào)輸入點(diǎn)（數(shù)字調(diào)制單元）? NRZ-IN數(shù)字基帶信號(hào)輸入點(diǎn)（數(shù)字調(diào)制單元）? CAR2DPSK信號(hào)載波測(cè)試點(diǎn)? CAR-D2DPSK信號(hào)載波倒相測(cè)試點(diǎn)? AK( 即 NRZ-IN)絕對(duì)碼測(cè)試點(diǎn)（與 NRZ-IN 相同）? BK相對(duì)碼測(cè)試點(diǎn)? 2DPSK（2PSK）2DPSK（ 2PSK）信號(hào)測(cè)試點(diǎn) / 輸出點(diǎn)， VP-P>0.5V? 2FSK2FSK信號(hào)測(cè)試點(diǎn) / 輸出點(diǎn)

22、， VP-P>0.5V? 2ASK2ASK信號(hào)測(cè)試點(diǎn)， VP-P>0.5V2、 2PSK、 2DPSK調(diào)制原理及相位模糊現(xiàn)象。2PSK、2DPSK波形與信息代碼的關(guān)系如圖2-2 所示。10圖 2-2 2PSK 、 2DPSK波形圖中假設(shè)碼元寬度等于載波周期的1.5 倍。 2PSK信號(hào)的相位與信息代碼的關(guān)系是：前后碼元相異時(shí)，2PSK 信號(hào)相位變化180 ，相同時(shí)2PSK 信號(hào)相位不變，可簡稱為“異變同不變”。 2DPSK信號(hào)的相位與信息代碼的關(guān)系是：碼元為“1”時(shí)， 2DPSK信號(hào)的相位變化 180 。碼元為“ 0”時(shí)， 2DPSK信號(hào)的相位不變，可簡稱為“1 變 0 不變”。應(yīng)該

23、說明的是，此處所說的相位變或不變，是指將本碼元內(nèi)信號(hào)的初相與一碼元內(nèi)信號(hào)的末相進(jìn)行比較，而不是將相鄰碼元信號(hào)的初相進(jìn)行比較。實(shí)際工程中， 2PSK或 2DPSK信號(hào)載波頻率與碼速率之間可能是整數(shù)倍關(guān)系也可能是非整數(shù)倍關(guān)系。但不管是那種關(guān)系，上述結(jié)論總是成立的。本單元用碼變換2PSK調(diào)制方法產(chǎn)生2DPSK信號(hào)，原理框圖及波形圖如圖2-3 所示。A KB K2DPSK(AK)+2PSK 調(diào)制2PSK(BK)BK-1T S圖 2-3 2DPSK 調(diào)制器相對(duì)于絕對(duì)碼AK， 2PSK調(diào)制器的輸出就是2PSK信號(hào)；相對(duì)于相對(duì)碼，2PSK調(diào)制器的輸出是2DPSK信號(hào)。圖中設(shè)碼元寬度等于載波周期，已調(diào)信號(hào)的相

24、位變化與AK、BK的關(guān)系當(dāng)然也是符合上述規(guī)律的， 即對(duì)于 AK 來說是 “ 1 變 0 不變” 關(guān)系， 對(duì)于 BK來說是 “異變同不變” 關(guān)系，由 AK 到 BK的變換也符合“1 變 0 不變”規(guī)律。圖 2-3 中調(diào)制后的信號(hào)波形也可能具有相反的相位，BK 也可能具有相反的序列即00100，這取決于載波的參考相位以及異或門電路的初始狀態(tài)。2DPSK通信系統(tǒng)可以克服上述2PSK系統(tǒng)的相位模糊現(xiàn)象，故實(shí)際通信中采用2DPSK而不用 2PSK（多進(jìn)制下亦如此，采用多進(jìn)制差分相位調(diào)制MDPSK），此問題將在數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)中再詳細(xì)介紹。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 熟悉 M4模塊的數(shù)字調(diào)制單元的工作原理。112. 按

25、照下表連線：源端口目的端口1 數(shù)字信源單元: BS-OUT數(shù)字調(diào)制 : BS-IN2 數(shù)字信源單元NRZ-OUT數(shù)字調(diào)制 : NRZ-IN3 數(shù)字信源單元: CLK數(shù)字調(diào)制 : CLK3. 絕對(duì)碼、相對(duì)碼實(shí)驗(yàn)接通數(shù)字信源模塊與數(shù)字調(diào)制模塊的電源。示波器的兩個(gè)探頭CH1和 CH2分別接數(shù)字調(diào)制單元的AK（ NRZ-IN）和 BK，將信源模塊K1、K2、K3 的每一位都置1，觀察并記錄全 1 碼時(shí) AK、BK的波形；再將K1、K2、 K3 置為全 0，觀察全0 碼時(shí) AK、 BK 的波形；將K1、 K2、 K3 置于 0111 0010 0000 1100 1001 1010 狀態(tài)，觀察并記錄此時(shí)

26、AK、BK 的波形。觀察并總結(jié)從絕對(duì)碼至相對(duì)碼的變換規(guī)律以及從相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換規(guī)律。4. 仔細(xì)觀察 CAR和 CAR-D信號(hào)，分析載波信號(hào)的特點(diǎn)。5.2PSK 調(diào)制實(shí)驗(yàn)將碼型選擇開關(guān)置于2PSK端（左端）。示波器 CH1接 AK（ NRZ-IN）， CH2接 2PSK/2DPSK，將信源模塊K1、K2、 K3 的每一位都置 1，觀察并記錄全1 碼時(shí) AK與 2PSK的對(duì)應(yīng)波形；再將K1、 K2、 K3 置為全 0，重復(fù)以上步驟；將K1、 K2、 K3 置于 0111 0010 0000 1100 1001 1010狀態(tài)，重復(fù)以上步驟。觀察并總結(jié)2PSK信號(hào)相位變化與絕對(duì)碼AK的關(guān)系。6.2

27、DPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)將碼型選擇開關(guān)置于2DPSK端（右端）。示波器 CH1接 AK，CH2別接 BK、2PSK/2DPSK，將信源模塊K1、K2、K3 的每一位都置1，觀察并記錄全1 碼時(shí) AK與 BK、 2DPSK的對(duì)應(yīng)波形；再將K1、 K2、 K3 置為全 0，重復(fù)以上步驟；將K1、 K2、 K3 置于 0111 0010 0000 1100 1001 1010狀態(tài)，重復(fù)以上步驟。觀察并總結(jié)2DPSK 信號(hào)相位變化分別與絕對(duì)碼AK 和相對(duì)碼 BK 的關(guān)系。7.2ASK 調(diào)制實(shí)驗(yàn)示波器 CH1接 AK（ NRZ-IN）、 CH2接 2ASK，將信源模塊K1、K2、K3 的每一位都置1，觀察并記錄

28、全1 碼時(shí) AK 與 2ASK的對(duì)應(yīng)波形；再將K1、K2、K3 置為全 0，重復(fù)以上步驟；將 K1、 K2、 K3 置于 0111 0010 0000 1100 1001 1010狀態(tài)，重復(fù)以上步驟。觀察2ASK與 AK 的關(guān)系。8.2FSK 調(diào)制實(shí)驗(yàn)示波器 CH1接 AK（ NRZ-IN）、CH2接 2FSK， 將信源模塊K1、 K2、 K3 的每一位都置1，12觀察并記錄全1 碼時(shí) AK 與 2FSK的對(duì)應(yīng)波形；再將K1、 K2、 K3 置為全 0，重復(fù)以上步驟；將 K1、 K2、K3 置于 0111 0010 0000 1100 1001 1010 狀態(tài)，重復(fù)以上步驟。觀察2FSK與 A

29、K 的關(guān)系（注意“ 1”碼與“ 0”碼對(duì)應(yīng)的 2FSK信號(hào)幅度可能不相等，這對(duì)傳輸信息是沒有影響的） 。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及思考題1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，紀(jì)錄相關(guān)波形并回答所涉及的問題。2.設(shè)信息代碼為1001 1010 ，載頻分別為碼元速率的1 倍和 1. 5 倍，畫出2DPSK及2PSK信號(hào)波形。實(shí)驗(yàn)五數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握 2DPSK相干解調(diào)原理。2. 掌握 2FSK過零檢測(cè)解調(diào)原理。二 、實(shí)驗(yàn)儀器1. 雙蹤示波器一臺(tái)2. 通信原理實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)3. M6 模塊的數(shù)字信號(hào)源單元和 M4模塊的數(shù)字調(diào)制單元、載波同步及模擬鎖相環(huán)單元、 2DPSK解調(diào)單元、 2FSK解調(diào)單元三、基本原理1、

30、 2DPSK信號(hào)的解調(diào)可用相干解調(diào)或差分相干解調(diào)法（相位比較法）解調(diào)2DPSK信號(hào)。在相位比較法中，要求載波頻率為碼速率的整數(shù)倍，當(dāng)此關(guān)系不能滿足時(shí)只能用相干解調(diào)法。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中， 2DPSK載波頻率等于碼速率的13/4倍，只能用相干解調(diào)法。實(shí)際工程中相干解調(diào)法用得最多。解調(diào)器的方框圖如圖3-1 所示。2DPSK抽樣判決器BKAK- IN相乘 MU低通濾運(yùn)放LPF整形CM抽樣- OUT碼反- OUT器波器器變換CAR- INBS- IN13圖 3-1 2DPSK相干解調(diào)方框圖2DPSK解調(diào)模塊上有以下測(cè)試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)：? 2DPSK-IN2DPSK 信號(hào)輸入點(diǎn) / 測(cè)試點(diǎn)? CAR-IN相干

31、載波輸入點(diǎn)? BS-IN位同步信號(hào)輸入點(diǎn)? MU相乘器輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn)? LPF低通、運(yùn)放輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn)? CM整形輸出信號(hào)的輸出點(diǎn) / 測(cè)試點(diǎn)? BK-OUT解調(diào)輸出相對(duì)碼測(cè)試點(diǎn)? AK-OUT（模塊上寫成AS-OUT了）解調(diào)輸出絕對(duì)碼測(cè)試點(diǎn)2DPSK 相干解調(diào)器模塊各點(diǎn)波形示意圖如圖3-2 所示。圖中設(shè)相干載波為相。圖 3-2 2DPSK 相干解調(diào)波形示意圖說明： 2DPSK解調(diào)的信號(hào)碼不能為全0 或全 1，否則抽樣判決器不能正常工作。2、 2FSK信號(hào)的解調(diào)2FSK信號(hào)的解調(diào)方法有：包絡(luò)檢波法、相干解調(diào)法、鑒頻法、過零檢測(cè)法等。本實(shí)驗(yàn)采用過零檢測(cè)法解調(diào)2FSK信號(hào)。解調(diào)器的方框圖如圖3-3

32、 所示。14圖 3-32FSK 過零檢測(cè)法解調(diào)方框圖2FSK 解調(diào)模塊上有以下測(cè)試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)：? 2FSK-IN2FSK 信號(hào)輸入點(diǎn) / 測(cè)試點(diǎn)? BS-IN位同步信號(hào)輸入點(diǎn)? DW1單穩(wěn) 1 端信號(hào)輸出測(cè)試點(diǎn)? DW2單穩(wěn) 2 端信號(hào)輸出測(cè)試點(diǎn)? FD2FSK過零檢測(cè)輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn)? LPF低通濾波器輸出點(diǎn) / 測(cè)試點(diǎn)? CM整形輸出測(cè)試點(diǎn)? AK-OUT解調(diào)輸出信號(hào)的輸出點(diǎn) / 測(cè)試點(diǎn)2FSK過零檢測(cè)解調(diào)器模塊各點(diǎn)波形示意圖如圖3-4 所示。 圖中設(shè) “ 1”碼載頻等于碼速率的兩倍， “ 0”碼載頻等于碼速率。圖 3-4 2FSK過零檢測(cè)解調(diào)器各點(diǎn)波形示意圖3、本實(shí)驗(yàn)中，各模塊之間的信

33、號(hào)連結(jié)方式如圖3-5 所示。15BS-OUTBS-IN數(shù)字BS-OUTBS-IN2FSK-OUT2FSK-IN信源NRZ-OUTNRZ-IN數(shù)字2FSK 解調(diào)2DPSK-OUT2DPSK-IN調(diào)制2DPSK 解調(diào)2DPSK-OUTBS-INCAR-IN2DPSK-IN 載波CAR-OUT同步圖 3-5 數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)連接圖實(shí)際通信系統(tǒng)中，解調(diào)器的位同步信號(hào)來自位同步提取單元。本實(shí)驗(yàn)中這個(gè)信號(hào)直接來自數(shù)字信源單元。 在做 2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)， 位同步信號(hào)送給 2DPSK解調(diào)單元， 做 2FSK 解調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)則送到 2FSK解調(diào)單元。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.熟悉 M4 模塊的載波同步及模擬鎖相環(huán)單元、2DP

34、SK解調(diào)單元、 2FSK 解調(diào)單元的工作原理。2. 2DPSK 相干解調(diào)實(shí)驗(yàn)(1) 按照下表連線并接通 M6模塊和 M4模塊的電源。源端口目的端口1 M6 數(shù)字信源單元: CLKM4數(shù)字調(diào)制單元 : CLK2 M6 數(shù)字信源單元: BS-OUTM4數(shù)字調(diào)制單元 : BS-IN3 M6 數(shù)字信源單元NRZ-OUTM4數(shù)字調(diào)制單元 : NRZ-IN4 M6數(shù)字信源單元: BS-OUTM42DPSK 解調(diào)單元 : BS-IN5 M4數(shù)字調(diào)制單元: 2PSK/2DPSKM42DPSK 解調(diào)單元 : 2DPSK-IN6 M4數(shù)字調(diào)制單元: 2PSK/2DPSKM4載波同步單元 : 2DPSK-IN7 M

35、4載波同步單元: CAR-OUTM42DPSK 解調(diào)單元 :CAR-IN(2) 將示波器的 CH1接數(shù)字調(diào)制單元的 BK，CH2接 2DPSK解調(diào)單元的 MU。MU與 BK同相或反相，其波形應(yīng)接近圖3-2 所示的理論波形。(3)示波器的 CH2接 LPF，可看到LPF 與 MU反相。當(dāng)一幀內(nèi)BK中“ 1”碼和“ 0”碼個(gè)數(shù)相同時(shí)，LPF的正、負(fù)極性信號(hào)與0 電平對(duì)稱，否則不對(duì)稱。(4)斷開、接通電源若干次，使數(shù)字調(diào)制單元CAR信號(hào)與載波同步單元CAR-OUT信號(hào)同相，觀察數(shù)字調(diào)制單元的BK 與 2DPSK解調(diào)單元的BK 之間的關(guān)系，再觀察數(shù)字調(diào)制單元中AK信號(hào)與 2DPSK解調(diào)單元的AK-OU

36、T（注意：實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳蠈懙氖茿S-OUT）信號(hào)16之間的關(guān)系。(5) 再斷開、接通電源若干次，使CAR信號(hào)與 CAR-OUT信號(hào)反相，重新進(jìn)行步驟(4) 中的觀察。在進(jìn)行上述各步驟時(shí)應(yīng)注意運(yùn)放是一個(gè)反相放大器。3. 2FSK 過零檢測(cè)解調(diào)實(shí)驗(yàn)(1) 按照下表連線并接通 M6模塊和 M4模塊的電源。源端口目的端口1 M6 數(shù)字信源單元: CLKM4數(shù)字調(diào)制單元 : CLK2 M6數(shù)字信源單元: BS-OUTM4數(shù)字調(diào)制單元 : BS-IN3 M6數(shù)字信源單元NRZ-OUTM4數(shù)字調(diào)制單元 : NRZ-IN4 M6數(shù)字信源單元: BS-OUTM42FSK 解調(diào)單元 : BS-IN5 M4數(shù)字調(diào)制單元: 2FSK - OUTM42FSK 解調(diào)單元 : 2FSK -IN(2) 示波器探頭 CH1接數(shù)字調(diào)制單元中的 AK，CH2分別 2FSK解調(diào)單元中的 DW1、DW2、FD、 LPF、 CM及 AK-OUT，觀察 2FSK過零檢測(cè)解調(diào)器的解調(diào)過程（注意：低通及整形2 都有倒相作用） 。 LPF的波形應(yīng)接近圖3-4 所示的理論波形。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求及思考題1.記錄 K1、 K2、 K3 置于 0111 0010 0000 1100 1001 1010狀態(tài)時(shí)的2DPSK信號(hào)波形及其解調(diào)后的波形。2.記錄 K1、 K2、 K3 置于 0111 0010 0000