ASK,PSK,FSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)_圖文

1、實(shí)驗(yàn)十四 2ASK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解數(shù)字調(diào)制與解調(diào)的概念。2.掌握2ASK調(diào)制的原理與實(shí)現(xiàn)方法。3.掌握2ASK解調(diào)的原理與實(shí)現(xiàn)方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1.采用數(shù)字鍵控法2ASK調(diào)制,觀測(cè)2ASK調(diào)制信號(hào)的波形。示波器雙蹤觀察NRZ輸入與調(diào)制輸出測(cè)試點(diǎn)波形。 由頻譜圖可知,2ASK調(diào)制帶寬為190KHz,滿(mǎn)足分析結(jié)果192KHz。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄 8-1 方波頻率8KHz,占空比50% 8-2 方波頻率16KHz,占空比50% 8-3 方波頻率為4KHz時(shí)的還原信號(hào)8-4 方波頻率為16KHz時(shí)的還原信號(hào) 8-5 方波頻率8KHz,占空比10% 8-6 方波頻率8KHz,占空比20% 8-7

2、 方波頻率8KHz,占空比50% 8-8 方波占空比為10%時(shí)的還原波形 8-9 方波占空比為20%時(shí)的還原波形實(shí)驗(yàn)分析1、由于采樣信號(hào)的頻譜以Sample函數(shù)為包絡(luò),并以采樣頻率為周期進(jìn)行延拓,因此,對(duì)于圖8-1,當(dāng)方波頻率為8KHz,占空比為50%時(shí),Sample函數(shù)的第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)在16KHz處;而當(dāng)方波頻率為16KHz,占空比為50%時(shí),Sample函數(shù)的第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)在32KHz處。且兩種情況下原信號(hào)的頻譜均以采樣頻率8KHz為周期進(jìn)行延拓。2、由圖8-3和8-4可知,當(dāng)抽樣頻率大于奈奎斯特頻率時(shí),PAM信號(hào)通過(guò)低通濾波器后能很好地還原出原信號(hào),且隨著抽樣頻率的升高,恢復(fù)得到的波形越接近

3、原波形,但當(dāng)抽樣頻率高過(guò)一定值時(shí),再提高抽樣頻率也不會(huì)使信號(hào)得到更好的恢復(fù),而此時(shí)對(duì)抽樣脈沖的要求則大大提高了,因此過(guò)高的采樣頻率是沒(méi)有必要的。3、由圖8-5,8-6和8-7可看出,隨著抽樣占空比的增加,采樣信號(hào)頻譜包絡(luò)的第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)逐漸減小,且兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)之間包含的延拓信號(hào)的周期數(shù)也隨之減小。4、由圖8-8和8-9可以看出,在抽樣頻率滿(mǎn)足抽樣定理的前提下,隨著抽樣信號(hào)占空比的增大,恢復(fù)出來(lái)的信號(hào)越接近于原波形。實(shí)驗(yàn)思考:1.簡(jiǎn)述抽樣定理。答:一個(gè)頻帶限制在(0,H f的連續(xù)時(shí)間信號(hào),若用大于2H f的頻率對(duì)其進(jìn)行等間隔采樣,則可以不失真地利用這些采樣值恢復(fù)出原信號(hào)。2.在抽樣之后,調(diào)制波形中包

4、不包含直流分量,為什么?答:包含。這是因?yàn)椴蓸雍蟮男盘?hào)頻譜為原信號(hào)頻譜以采樣頻率為間隔的周期延拓,故包含直流分量,該分量也是我們最終用低通濾波器來(lái)恢復(fù)原信號(hào)的關(guān)鍵。3.改變抽樣頻率對(duì)“PAM輸出信號(hào)”有何影響?改變抽樣脈沖占空比對(duì)“PAM輸出信號(hào)”有何影響,試比較分析之。答:(1當(dāng)抽樣頻率小于奈奎斯特頻率時(shí),“PAM輸出信號(hào)”的頻譜產(chǎn)生混疊;而當(dāng)采樣頻率大于奈奎斯特頻率時(shí),該信號(hào)的頻譜則呈現(xiàn)為被采樣信號(hào)頻譜的周期延拓,且隨著抽樣頻率的升高,每個(gè)周期間的信號(hào)頻譜的間隔逐漸增大,能被很好地區(qū)分開(kāi)來(lái)。(2隨著抽樣占空比的增大,采樣信號(hào)頻譜包絡(luò)的第一個(gè)過(guò)零點(diǎn)逐漸減小,兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)之間包含的延拓信號(hào)的周期

5、數(shù)也隨之減小。4.為什么采用低通濾波器就可以完成PAM解調(diào)?答:因?yàn)楫?dāng)抽樣脈沖的頻率高于輸入信號(hào)的頻率時(shí),通過(guò)低通濾波器之后高頻的延拓信號(hào)被濾掉了,同時(shí)高頻的抽樣時(shí)鐘信號(hào)也被濾除,因此,只需通過(guò)低通濾波器便能完成PAM解調(diào),恢復(fù)出原信號(hào)。實(shí)驗(yàn)九脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)(PCM實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握抽樣信號(hào)的量化原理。2.掌握脈沖編碼調(diào)制的基本原理。3.了解PCM系統(tǒng)中噪聲的影響。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1.對(duì)模擬信號(hào)脈沖編碼調(diào)制,觀察PCM編碼。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄 9-1 “FRAM-IN”和”P(pán)CM-OUT”的波形9-2 “S-IN”和”P(pán)CM-OUT”的波形 9-3 PCM解調(diào)信號(hào)與原信號(hào)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析1、由圖9-

6、1可知,由于幀信號(hào)”FRAM-IN”的頻率為8KHz,而被編碼的輸入信號(hào)”S-IN”的頻率為2KHz,因此每四幀編碼為一個(gè)周期,圖9-2很好地闡述了這一點(diǎn)。圖9-1還顯示了編碼后的PCM信號(hào)”P(pán)CM-OUT”。2、由圖9-3可知,經(jīng)過(guò)PCM編碼和解碼后的輸出信號(hào)與原輸入信號(hào)波形基本一致,即原信號(hào)通過(guò)此編解碼系統(tǒng)后能很好地被恢復(fù)出來(lái)。實(shí)驗(yàn)思考:1.分析脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)的基本工作原理,畫(huà)出其流程框圖,并解釋每一步的作用。答:脈沖編碼調(diào)制(PCM與解調(diào)的工作原理:PCM是一種對(duì)模擬信號(hào)數(shù)字化的取樣技術(shù),一般要經(jīng)過(guò)采樣、量化、編碼三個(gè)步驟。抽樣過(guò)程將連續(xù)時(shí)間模擬信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間、連續(xù)幅度的抽樣信號(hào);

7、量化過(guò)程將抽樣信號(hào)變?yōu)殡x散時(shí)間、離散幅度的數(shù)字信號(hào);編碼過(guò)程將量化后的信號(hào)用一組二進(jìn)制碼表示出來(lái)。最后,通過(guò)一低通平滑濾波器,濾除高頻成分后,即可將譯碼后的信號(hào)恢復(fù)成原信號(hào)。2.閱讀附錄的TP3067芯片數(shù)據(jù)手冊(cè),思考實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的幀信號(hào)對(duì)應(yīng)的那一位PCM編碼,為什么會(huì)出現(xiàn)半位為0,半位為1的情況?答:該芯片既可以用短幀,也可以用長(zhǎng)幀來(lái)同步脈沖。當(dāng)用長(zhǎng)幀進(jìn)行同步時(shí),隨著FSx或者BCLKx上升沿的來(lái)到,Dx三態(tài)輸出緩沖器啟動(dòng),于是被時(shí)鐘移出的第一比特為符號(hào)位,以后到來(lái)的BCLKx的7個(gè)上升沿以時(shí)鐘移出剩余的7位碼。隨著第8個(gè)上升沿或FSx貶低,Dx輸出由BCLKx的下降沿來(lái)阻塞。因此會(huì)出現(xiàn)半位

8、為0,半位為1的情況。這可以使下一個(gè)編碼信號(hào)的符號(hào)位更穩(wěn)定,有助于減小系統(tǒng)誤差。實(shí)驗(yàn)十連續(xù)可變斜率增量調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)(CVSD實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握增量調(diào)制的原理。2.掌握連續(xù)可變斜率增量調(diào)制的原理。3.了解增量調(diào)制系統(tǒng)中的量化噪聲。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1.對(duì)模擬信號(hào)連續(xù)可變斜率增量調(diào)制,觀察各中間過(guò)程的波形。示波器觀測(cè)比較輸出測(cè)試點(diǎn)波形。2.將CVSD編碼信號(hào)解調(diào)還原。實(shí)驗(yàn)波形紀(jì)錄 10-1 “模擬輸入”和“本地譯碼”10-2 “比較輸出”測(cè)試點(diǎn)波形 10-3 “比較輸出”和“編碼輸出”10-4 “編碼輸出”和“一致脈沖” 10-5 “模擬輸入”和“一致脈沖”10-6 “本地譯碼”與“解調(diào)成形” 10-7

9、 “模擬輸入”與“解調(diào)輸出”實(shí)驗(yàn)分析1、圖10-1為“模擬輸入”和“本地譯碼”信號(hào)的波形,調(diào)節(jié)量階旋鈕使二者基本一致。中間的信號(hào)為二者相減的結(jié)果,為“比較輸出”信號(hào)的判決依據(jù),判決結(jié)果如圖10-2所示。2、由圖10-3可知,“編碼輸出”為對(duì)“比較輸出”進(jìn)行增量調(diào)制后的結(jié)果。3、由圖10-4可看出,“一致脈沖”是“編碼輸出”經(jīng)四連碼檢測(cè)的結(jié)果,當(dāng)連續(xù)檢測(cè)到四個(gè)相同的碼時(shí),“一致脈沖”輸出“1”電平。換一個(gè)角度,從圖10-5觀察,可看到當(dāng)信號(hào)的斜率較大時(shí),“一致脈沖”信號(hào)會(huì)持續(xù)輸出“1”電平。4、由圖106可知,通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)四個(gè)量階旋鈕以后,“本地譯碼”信號(hào)和“解調(diào)成形”信號(hào)的變化趨勢(shì)基本一致,

10、在此情況下,最終“解調(diào)輸出”的信號(hào)與原輸入模擬信號(hào)的波形一致的,如圖10-7所示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)紀(jì)錄 如上表,利用Matlab 的繪圖命令,可得到如下所示的過(guò)載特性曲線(xiàn)。 圖10-8 系統(tǒng)的過(guò)載特性曲線(xiàn)由所得的過(guò)載特性曲線(xiàn)可知,在時(shí)鐘頻率一定的前提下,隨著輸入信號(hào)頻率的提高,系統(tǒng)的臨界過(guò)載電平逐漸減小,最后趨于一恒定值;且在輸入頻率較小的部分,過(guò)載特性曲線(xiàn)基本呈線(xiàn)性遞減。另外,時(shí)鐘頻率較大時(shí),系統(tǒng)的過(guò)載特性也較好。這是因?yàn)橄到y(tǒng)時(shí)鐘頻率較大時(shí),對(duì)輸入波形的采樣點(diǎn)變密,因此能夠較好地跟蹤上輸入信號(hào)的變化,從而獲得較好的過(guò)載特性。實(shí)驗(yàn)思考:1. 增量調(diào)制與解調(diào)的基本原理答:增量調(diào)制是由PCM 發(fā)展而來(lái)的模

11、擬信號(hào)數(shù)字化的一種編碼方式,它是PCM 的一種特例。增量調(diào)制編碼基本原理是指用一位編碼,這一位碼不是表示0123456輸入信號(hào)頻率(KHz臨界過(guò)載電平(V 時(shí)鐘速率:64KHz0123456輸入信號(hào)頻率(KHz臨界過(guò)載電平(V 時(shí)鐘速率:32KHz信號(hào)抽樣值的大小,而是表示抽樣幅度的增量特性,即采用一位二進(jìn)制數(shù)碼“1”或“0”來(lái)表示信號(hào)在抽樣時(shí)刻的值相對(duì)于前一個(gè)抽樣時(shí)刻的值是增大還是減小,增大則輸出“1”碼,減小則輸出“0”碼。輸出的“1”,“0”只是表示信號(hào)相對(duì)于前一個(gè)時(shí)刻的增減,不表示信號(hào)的絕對(duì)值。實(shí)驗(yàn)原理圖如圖1所示:增量調(diào)制示意圖: (a 抽樣脈沖(b 樣值信號(hào)t (d 積分器輸出信號(hào)

12、t02t3 t4t5t6t7t8t9t10t11t12t13t14t增量解調(diào):與編碼相對(duì)應(yīng),譯碼也有兩種情況,一種是收到“1”碼上升一個(gè)量化階(跳變,收到“0”碼下降一個(gè)量化階(跳變,這樣就可以把二進(jìn)制代碼經(jīng)過(guò)譯碼變成x(t這樣的階梯波。另一種是收到“1”碼后產(chǎn)生一個(gè)正斜變電壓,在時(shí)間內(nèi)上升一個(gè)量化階,收到一個(gè)“0”碼產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的斜變電壓,在時(shí)間內(nèi)均勻下降一個(gè)量化階。這樣,二進(jìn)制碼經(jīng)過(guò)譯碼后變?yōu)槿鐇0(t這樣的鋸齒波。考慮電路上實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)易程度,一般都采用后一種方法。這種方法可用一個(gè)簡(jiǎn)單RC積分電路把二進(jìn)制碼變?yōu)閤0(t波形,如圖6-17所示。圖中假設(shè)二進(jìn)制雙極性代碼為1010111時(shí)x0(t與

13、p(x的波形。2.增量調(diào)制方式有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)?答:(1 在比特率較低的場(chǎng)合,量化信噪比高于PCM。(2 抗誤碼性能好。能工作在誤比特率為102103的信道中,而PCM則要求信道的誤比特率為104106。(3 設(shè)備簡(jiǎn)單、制造容易。增量調(diào)制盡管有前面所述的不少優(yōu)點(diǎn),但它也有兩個(gè)不足:一個(gè)是一般量化噪聲問(wèn)題;另一個(gè)是過(guò)載噪聲問(wèn)題。3.要改善增量調(diào)制系統(tǒng)的過(guò)載特性,可采用哪些方法?它們各有何特點(diǎn)?答:當(dāng)出現(xiàn)過(guò)載時(shí),量化噪聲將急劇增加,因此,在實(shí)際應(yīng)用中要盡量防止出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象。為此,需要對(duì)系統(tǒng)中的量化過(guò)程和系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析。設(shè)抽樣時(shí)間間隔為t,則上升或下降一個(gè)量化階,可以達(dá)到的最大斜率K(這里僅

14、考慮上升的情況,可以表示為:K=t=f s這也就是譯碼器的最大跟蹤斜率。顯然,當(dāng)譯碼器的最大跟蹤斜率大于或等于模擬信號(hào)x(t的最大變化斜率時(shí),即K=t=f sdx(tdt max采用大的雖然能減小過(guò)載噪聲,但卻增大了一般量化噪聲。因此,值應(yīng)適當(dāng)選取,不能太大。不過(guò),對(duì)于系統(tǒng)而言,可以選擇較高的抽樣頻率,因?yàn)檫@樣,既能減小過(guò)載噪聲,又能進(jìn)一步降低一般量化噪聲,從而使系統(tǒng)的量化噪聲減小到給定的容許數(shù)值。通常,系統(tǒng)中的抽樣頻率要比PCM系統(tǒng)的抽樣頻率高得多(通常要高兩倍以上。4.提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍有哪些方法?答:系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍為20lg(scmfD d Bf=,因此,可以通過(guò)提高系統(tǒng)的采樣率或者減小

15、輸入信號(hào)的最大頻率分量來(lái)提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。5.無(wú)信號(hào)輸入時(shí),是否能聽(tīng)到量化噪聲產(chǎn)生的沙沙聲,為什么?答:不能。因?yàn)榱炕肼暿且蕾?lài)于輸入信號(hào)的,若無(wú)信號(hào)輸入,則沒(méi)有編碼過(guò)程的發(fā)生,也就不會(huì)產(chǎn)生量化噪聲。 實(shí)驗(yàn)十一時(shí)分復(fù)用(TDM實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解時(shí)分復(fù)用的基本概念。2.掌握時(shí)分復(fù)用與解復(fù)用的原理框圖。3.掌握時(shí)分復(fù)用信號(hào)的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:1.雙路模擬信號(hào)分別PCM編碼、再時(shí)分復(fù)用,觀測(cè)時(shí)分復(fù)用信號(hào)。2.對(duì)時(shí)分復(fù)用信號(hào)進(jìn)行時(shí)分解復(fù)用,再分別PCM譯碼還原。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄 11-1 2K正弦信號(hào)PCM編碼11-2 1K正弦信號(hào)PCM編碼 11-3 “幀同步”和“數(shù)據(jù)”測(cè)試點(diǎn)11-4 “幀同步”和“數(shù)

16、據(jù)3”測(cè)試點(diǎn) 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（通信方向）實(shí)驗(yàn)報(bào)告 11-5 “數(shù)據(jù) 1”及其解復(fù)用輸出對(duì)比 11-6 2K 正弦基波的還原效果 11-7 1K 正弦基波的還原效果 實(shí)驗(yàn)分析 1、 圖 11-1 和 11-2 分別顯示了 1KHz 和 2KHz 正弦基波信號(hào)的 PCM 編碼結(jié)果。 2、 由圖 11-3 可看出，對(duì)應(yīng)于每一個(gè)時(shí)分復(fù)用輸出幀同步信號(hào)（8KHz，對(duì)應(yīng)輸 出 32 位） ，時(shí)分復(fù)用的輸出數(shù)據(jù)總共由四部分組成，從幀頭到幀尾依次是： 幀頭“01110010” 、數(shù)據(jù) 1 的 PCM 碼流、數(shù)據(jù) 2 的 PCM 碼流和幀尾的數(shù)據(jù) 3 撥碼設(shè)置（此處設(shè)為“00111000”。 ） 3、 如圖 11-4

17、 所示，對(duì)應(yīng)每一個(gè)時(shí)分解復(fù)用輸出幀同步信號(hào)（8KHz）“數(shù)據(jù) 3” ， 都輸出一次與“第三路復(fù)用數(shù)據(jù)碼型撥碼設(shè)置”撥碼開(kāi)關(guān)碼型設(shè)置一致的編 碼信號(hào)。 4、 由圖 11-5 可知，用于時(shí)分復(fù)用的一路數(shù)據(jù)“數(shù)據(jù) 1”經(jīng)復(fù)用和解復(fù)用之后， 輸出的數(shù)據(jù)與原數(shù)據(jù)僅存在相位的偏移，其余的基本一致，從而說(shuō)明了該時(shí) 分復(fù)用和解復(fù)用系統(tǒng)的運(yùn)作正常。 1KHz 和 2KHz 的正弦信號(hào)經(jīng)時(shí)分復(fù)用和解復(fù)用之后， 5、 如圖 11-6 和 11-7 所示， 恢復(fù)出來(lái)的信號(hào)與原輸入信號(hào)基本一致。 實(shí)驗(yàn)思考： 1. 分析實(shí)驗(yàn)原理，敘述其工作過(guò)程。 分析實(shí)驗(yàn)原理，敘述其工作過(guò)程。 答：時(shí)分復(fù)用是建立在抽樣定理的基礎(chǔ)上的，因

18、為抽樣定理使連續(xù)的基帶信號(hào)有 可能被在時(shí)間上離散出現(xiàn)的抽樣脈沖所代替。這樣，當(dāng)抽樣脈沖占據(jù)較短的時(shí)間 時(shí)，在抽樣脈沖之間就留出了時(shí)間空隙。利用這些空隙便可以傳輸其他信號(hào)的抽 樣值。因此，就可能用一條信道同時(shí)傳送若干個(gè)基帶信號(hào)，并且每一個(gè)抽樣值占 用的時(shí)間越短，能夠傳輸?shù)穆窋?shù)也就越多。而這種時(shí)間復(fù)用信號(hào)在接收端只要在 時(shí)間上恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行分離，各個(gè)信號(hào)就能分別得到恢復(fù)。這就是時(shí)分復(fù)用的基本原 理。 實(shí)驗(yàn)十二碼型變換實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)十二碼型變換實(shí)驗(yàn) 十二碼型變換 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?11 / 14 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（通信方向）實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1. 了解數(shù)字基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型。 2. 掌握 BPH、CMI、AMI、HDB3 四種典型傳輸碼型的編碼規(guī)則。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 1. BPH 碼變換與反變換 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄 12-1 BPH 碼變換 12-2 BPH 碼反變換 12-3 CMI 碼變換 12-4 CMI 碼反變換 12-5 AMI 碼變換 12-6 AMI 碼反變換 12 / 14