實驗平臺介紹及實驗注意事項

1、實驗 1實驗平臺介紹及實驗注意事項通信1301王少丹201308030104一、實驗目的1了解實驗箱的功能分布,掌握實驗箱的操作注及意事項;2了解 DDS 信號源的組成及工作原理；掌握其使用方法；3了解用戶電話模塊的工作原理；掌握音頻及撥號信號特性；4熟悉測試接收濾波器與功放電路模塊的頻率特性。二、實驗儀器1RZ8681 實驗平臺1 臺2各個實驗模塊配套3電話機1 臺3100M 雙蹤示波器1 臺三、實驗原理A.實驗平臺1. 實驗平臺整體功能介紹RZ8681 型現(xiàn)代通信技術(shù)平臺是由底板+模塊組成的

2、模塊化可定制的系統(tǒng)平臺，平臺底板提供了基本的信源和信宿并預留了外接接口，中間設置了 9 個模塊放置區(qū)，在實驗時可以通過選擇不同的實驗模塊，完成不同的實驗內(nèi)容，或者通過多個模塊的組合完成綜合通信實驗內(nèi)容，另外可以提供底板的接口標準，以便學生基于該平臺進行設計，開發(fā)。實驗底板主要由幾個部分組成：（1）USB 接口：可將電腦端的數(shù)據(jù)發(fā)送到實驗箱上進行傳輸。（2）DDS 信號源：產(chǎn)生常見的各種信號，并且頻率幅度可調(diào)。另外為抽樣定理實驗提供了抽樣脈沖信號。（3）電話接口：產(chǎn)生真實的語音信號。（4）電源指示：指示不同電壓的工作狀態(tài)，開電后，3 個燈常亮為正

3、常狀態(tài)，閃爍說明有故障。（5）模塊分布圖：指示了底板 9 個模塊放置位置的分布圖，序號為 A-I。（6）調(diào)制接口：外部調(diào)制信號輸入和輸出鉚孔。（7）光纖接口：可選配置接口，可以通過光纖完成系統(tǒng)的全雙工通信。（8）眼圖電路：眼圖觀察電路，相當于一個參數(shù)可調(diào)的信道。（9）濾波器及功放：包含一個參數(shù)可調(diào)（2.6k 和 5k）的低通濾波器，濾波器輸出信號連接到揚聲器。（10）模塊安放區(qū)：共 9 個位置，用來放置實驗模塊，對應上述的模塊分布圖。2.實驗注意事項（1）在實驗中，測量點主要分為兩類：Pxx 和 TPxx

4、。其中 Pxx 是指可插線的測量鉚孔，而 TPxx 則是測量針。（2）實驗中連線時需要注意，連線鉚孔分輸入孔和輸出孔，在鉚孔上有箭頭標注。不能將兩個輸出孔或輸入孔連接在一起。（3）實驗步驟中，標號一般以“4P01（G）”形式給出，其中標號代表實際操作中對應的連線或測量標號，而后面括號中的“G”是指：按照要求安放模塊后，4P01 標號會在G 號位安放的板子上找到，這樣便于操作時查找。（4）為實驗箱加電前，要簡單檢查一下實驗箱是否有明顯的損壞現(xiàn)象；加電時，觀察實驗箱右上角的電源指示燈是否正常顯示，如果指示燈閃爍，請立即關(guān)閉實驗箱，并檢查故

5、障原因。（5）實驗箱蓋子翻開后，可以取下。但是取下和安裝時，都需要注意后端的卡軸是否完全卡好。在沒有完全卡好卡軸的情況下關(guān)閉實驗箱，會對卡軸造成損壞。另外，每臺實驗箱的蓋子和箱體編號是對應的（箱體和蓋子后端均有編號），不對應無法安裝，因此實驗時應妥善保管實驗箱蓋子，以防弄混。（6）實驗模塊放置時，應該確認模塊接口（防呆口）和底板接口已對應一致才下壓，否則會損壞接口。另外不同模塊放置的具體位置應參考具體實驗內(nèi)容的說明。（7）實驗箱上參數(shù)可調(diào)的元器件,如電位器，撥碼開關(guān)，輕觸開關(guān)，要小心使用，盡量避免用力過大，造成元器件損壞。以上元器件為磨損器件，在使用時掌握使用技巧，請不要頻繁按動或旋轉(zhuǎn)。B.&

6、#160;DDS 信號1.DDS 信號產(chǎn)生原理直接數(shù)字頻率合成(DDSDigital Direct Frequency Synthesis)，是一種全數(shù)字化的頻率合成器，由相位累加器、波形 ROM、D/A 轉(zhuǎn)換器和低通濾波器構(gòu)成。時鐘頻率給定后，輸出信號的頻率取決于頻率控制字，頻率分辨率取決于累加器位數(shù)，相位分辨率取決于 ROM的地址線位數(shù)，幅度量化噪聲取決于 ROM 的數(shù)據(jù)位字長和 D/A 轉(zhuǎn)換器位數(shù)DDS 信號源模塊硬件上由 cortex-m3

7、0;內(nèi)核的 ARM 芯片(STM32)和外圍電路構(gòu)成。在該模塊中，我們用到 STM32 芯片的一路 AD 采集（對應插孔調(diào)制輸入）和兩路 DAC 輸出（分別對應插孔 P03.P04）。抽樣脈沖形成電路（P09）信號由 STM32 時鐘配置 PWM 模式輸出，調(diào)幅、調(diào)頻信號通過向 STM32 寫入相應的采樣點數(shù)組，由時鐘觸發(fā)兩路 DAC 同步循環(huán)分別輸出其已調(diào)信號與載波信號。對于外加信號的 AM 調(diào)制，由&#

8、160;STM32 的 AD 對外加音頻信號進行采樣，在時鐘觸發(fā)下當前采樣值與載波信號數(shù)組的相應值進行相應算法處理，并將該值保存輸出到 DAC，然后循環(huán)進行這個過程，就實現(xiàn)了對外部音頻信號的 AM 調(diào)制。實驗箱的 DDS 信號源能夠輸出抽樣脈沖（PWM）、正弦波、三角波、方波、掃頻信號、調(diào)幅波（AM）、雙邊帶（DSB）、調(diào)頻波（FM）及對外部輸入信號進行 AM 調(diào)制輸出。2.DDS 信號源使用及信號生成表。DDS 信號源主要包含以下幾個部分：LCD：顯示輸出信號的頻率。P03

9、：DDS 各種信號輸出鉚孔。P04：20KHZ 載波輸出鉚孔。P09：抽樣脈沖輸出鉚孔。SS01：復合式按鍵旋紐。按鍵用來選擇輸出信號種類；旋紐用來改變信號頻率。W01（幅度調(diào)節(jié)）：用來調(diào)節(jié)輸出信號的幅度。DDS 信號產(chǎn)生的種類如下表所示：初始時輸出序號為 0001，對應“抽樣”輸出狀態(tài)。按下復合式按鍵旋紐 SS01，可切換不同的信號輸出狀態(tài)，按一次輸出序號遞增，DDS 最大序號為 9，正好與 l0 種輸出信號狀態(tài)對應。序號 10 為內(nèi)置誤碼儀測試功能，序號 11 

10、為 USB 轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)通道。序號為 11 后，繼續(xù)按復合按鍵旋紐，則返回初始序號 1。D0l、D02.D03.D04 四個指示燈將顯示輸出的序號狀態(tài)。（1）信號輸出類型調(diào)節(jié)通過按下復合旋鈕 SS01，調(diào)節(jié) P03 的輸出類型，使其分別輸出 1.正弦波，2.三角波， 3.方波，4.掃頻信號，5.調(diào)幅信號，6.雙邊帶信號，7.調(diào)頻信號等。（2）信號頻率調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)復合式按鍵旋紐 SS01，在“抽樣”、“正弦波”、 三角波”、“方波”等輸出狀態(tài)時，可步進式調(diào)節(jié)輸出信號的頻率，順時針旋轉(zhuǎn)

11、頻率每步增加 100HZ，逆時針減小 100HZ；在其它 DDS 信號源序號，旋轉(zhuǎn)復合式按鍵旋紐 SS01 無操作。.對于調(diào)幅、雙邊帶、調(diào)頻信號，載波頻率固定為 20KHz,內(nèi)部產(chǎn)生調(diào)制信號頻率固定為 2KHz，由外部“調(diào)制輸入”的調(diào)制信號頻率由外部輸入信號決定。掃頻信號的掃頻范圍是 300Hz50KHz。（3）輸出信號幅度調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)調(diào)幅旋鈕 W01，可改變 P03.P04 輸出的各種信號幅度。C.用戶電話接口本模塊提供用戶模擬電話接口，圖 1-3 是其電路

12、結(jié)構(gòu)示意圖。J02A 是電話機的水晶頭接口，U01 是 PBL38614 專用電話集成電路。它的工作原理是：當對電話機的送話器講話時，該話音信號從 PBL38614 的 TR 對應的引腳輸入，經(jīng) U01內(nèi)部二四線轉(zhuǎn)換處理后從 T 端輸出。T 端的模擬電話輸出信號經(jīng) P05 銅鉚孔送出，可作為語音信號輸出用。當接收對方的話音時，送入 U01 芯片 R 端的輸入信號可由 P06 銅鉚孔送入。此時，在電

13、話聽筒中即可聽到送入信號的聲音。J02A：用戶電話的水晶頭接口。P05:  用戶電話語音發(fā)送信號輸出鉚孔。P06:  用戶電話語音接收信號輸入鉚孔。D.接收濾波器與功放模塊本實驗模塊位于底板的右下側(cè)，由低通濾波器、低頻功放、喇叭等組成?？勺鳛?#160;PAM、PCM、CVSD 等通信模塊的接收終端。其組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 1-5 所示。外加信號通過 P14 鉚孔送入低通濾波器電路，低通濾波帶寬有 2.6KHZ 和 5KHZ 兩種，由 K601 

14、拔動開關(guān)上位、中位人工手動設置，經(jīng)過低通濾波器濾波后的信號，可在 P15 測試點進行觀測。濾波后的信號接著送入 LM386 構(gòu)成的低頻功率放大器，驅(qū)動小喇叭播放出聲音，W09 可調(diào)節(jié)喇叭音量大小,K601 拔動開關(guān)下位可斷開喇叭。實驗者通過本模塊喇叭播放功能，可感性的判斷音頻信號經(jīng)編解碼信道的傳輸質(zhì)量。K601：上位，低通濾波器帶寬為 2.6KHZ，中位，低通濾波器帶寬為 5KHZ，下位，斷開喇叭。W09：音頻功率放大器輸出功率的調(diào)節(jié)電位器，注意音量不可調(diào)節(jié)太大。P14：外加模擬信號輸入連接鉚孔。P15：經(jīng)濾波器濾

15、波后輸出連接鉚孔。四、實驗內(nèi)容及步驟1.用示波器觀察 DDS 信號源產(chǎn)生的信號，并記錄波形。完成下面的實驗任務：P03 輸出 2k 正弦波，調(diào)節(jié)使 Vp-p（峰峰值）=2V；P09 輸出 8k 抽樣信號；P03 輸出 4k 三角波, 調(diào)節(jié) Vp-p（峰峰值）=3V；P09 輸出 12k 抽樣信號；P03 輸出 6.8k 方波，調(diào)節(jié) Vp-p（峰峰值）=2.5v；P03 輸出掃頻

16、信號；P03 輸出調(diào)幅信號；P03 輸出雙邊帶信號；P03 輸出調(diào)頻信號；P09 輸出 12K 抽樣信號。備注：(1) 對于調(diào)幅、雙邊帶、調(diào)頻信號，載波頻率固定為 20KHz,內(nèi)部產(chǎn)生調(diào)制信號頻率固定為 2KHz，由外部“調(diào)制輸入”的調(diào)制信號頻率由外部輸入信號決定。2.測試電話接口發(fā)送接收信號將電話單機插入用戶電話模塊水晶接頭，對著單機送話器說話或按住某個數(shù)字鍵不放，用示波器測試用戶電話發(fā)端(P05 輸出鉚孔)波形。用信號連接線連接 P03 與 P06 鉚

17、孔，將 DDS 信號送入用戶電話的接收端，調(diào)節(jié)信號輸出為正弦信號，并調(diào)節(jié)信號的頻率和幅度，聽單機受話器輸出的聲音。答：調(diào)節(jié)信號的頻率和幅度分別體現(xiàn)在聽筒中聲音的頻率和響度的變化，在轉(zhuǎn)動頻率計旋鈕時，可在聽筒中聽到頻率明顯的變化由低沉到高音，而在示波器上可以看出正弦波的變化。幅度旋鈕旋轉(zhuǎn)時，聽筒中響度的變化由低到高，在示波器上顯示為正弦波的幅度變化。3測試接收濾波器與功放將“時鐘與基帶數(shù)據(jù)發(fā)生模塊”插到底板“G”號的位置插座上;用專用導線將 “P03”（底板）和“P14”（底板）兩鉚孔連接。將測試信號送入后面的“接收濾波器與功放”。打開系統(tǒng)電源開關(guān)，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈不亮或閃爍，請立即關(guān)閉電源，查找異常原因。采用 DDS 信號源輸出，將信號源調(diào)節(jié)到正弦波檔，用示波器監(jiān)測 P03 測試點，調(diào)節(jié) SS01使其頻率最低，峰峰值 2V 左右。如用其它音頻信號源亦可。K601：上位，低通濾波器帶寬為 2.6KHZ,用示波器監(jiān)測 P