南理工通信原理實驗報告

本文格式為本文格式為Word共共15頁第第#頁共15頁思考：分析以上觀測的波形，分析與ASK有何關系？答：BPSK的基帶信號為雙極性碼，ASK的基帶信號為單極性碼。實驗項目二BPSK解調觀測（9號模塊）概述：本項目通過對比觀測基帶信號波形與解調輸出波形，觀察是否有延時現(xiàn)象，并且驗證BPSK解調原理。觀測解調中間觀測點TP8，深入理解BPSK解調原理。1、保持實驗項目一中的連線。將9號模塊的S1撥為“0000”。2、以9號模塊測13號模塊的“SIN”，調節(jié)13號模塊的W1使“SIN”的波形穩(wěn)定，即恢復出載波?；謴偷妮d波如CH2所示。3、以9號模塊的“基帶信號”（CH1）為觸發(fā)觀測“BPSK解調輸出”（CH2），多次單擊13號模塊的“復位”按鍵。觀測“BPSK解調輸出”的變化。恢復出的波形與原信號有時同相，有時反響。4、以信號源的CLK為觸發(fā)，測9號模塊LPF-BPSK，觀測眼圖。思考：“BPSK解調輸出”是否存在相位模糊的情況？為什么會有相位模糊的情況？答：BPSK解調輸出存在相位模糊的情況，因為恢復的本地載波和相干載波可能同相也可能反相。五、問題分析1、分析實驗電路的工作原理，簡述其工作過程。輸入的基帶信號由轉換開關轉接后分成兩路，一路經過差分編碼控制256KHz的載頻，另一路經倒相去控制256KHz的載頻。解調采用鎖相解調，只要在設計鎖相環(huán)時，使它鎖定在FSK的一個載頻上此時對應的環(huán)路濾波器輸出電壓為零，而對另一載頻失鎖，則對應的環(huán)路濾波器輸出電壓不為零，在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以獲得原基帶信號的信息。2、分析BPSK調制解調原理。調制原理：基帶信號先經過差分編碼得到相對碼，再根據(jù)相對碼進行絕對調相，即將相對碼的1電平和0電平信號分別與256K載波及256K反相載波相乘，疊加后得到DBPSK調制輸出。解調原理：對2DPSK信號進行相干解調，恢復出相對碼，再經碼反變換器變換為絕對碼,進而恢復出發(fā)送的二進制數(shù)字信息。實驗十九濾波法及數(shù)字鎖相環(huán)法位同步提取實驗一．實驗目的掌握濾波法提取位同步信號的原理及其對信息碼的要求掌握用數(shù)字鎖相環(huán)提取位同步信號的原理及其對信息代碼的要求掌握位同步器的同步建立空間、同步保持時間、位同步信號同步抖動等概念二．實驗器材主控＆信號源、13、8模塊各一塊雙蹤示波器一臺連接線若干三．實驗原理1.位同步的重要性數(shù)字通信中，除了有載波同步的問題外，還有位同步的問題。因為信息是一串相繼的信號碼元的序列，解調時常需知道每個碼元的起止時刻。因此，接收端必須產生一個用作抽樣判決的定時脈沖序列，它和接收碼元的終止時刻應對齊。我們把在接收端產生與接收碼元的重復頻率和相位一致的定時脈沖序列的過程稱為碼元同步或位同步，而稱這個定時脈沖列為碼元同步脈沖或位同步脈沖。要使數(shù)字通信設備正常工作，離不開正確的位同步信號。如果位同步脈沖發(fā)生嚴重抖動或缺位，則使數(shù)字通信產生誤碼；嚴重時使通信造成中斷。影響位同步恢復的主要原因：①輸入位同步電路的信號質量；②②信號的編碼方式：碼元中存在長連“0”或長連“1”。在實際通信系統(tǒng)中為了節(jié)省傳輸頻帶和減小對鄰近頻道的干擾，一般采用限帶傳輸。也就是將調制信號在基帶中進行滾降處理或在中頻將已調信號進行中頻濾波器成形。這樣的信號經過傳輸和解調器解調，如QPSK系統(tǒng)則輸出是I、0二路模擬信號，由于其形狀的原因，因此稱為眼圖。位同步取樣位置對眼圖的開啟位置影響很大。2．位同步的主要技術指標：（1）靜態(tài)相差在相干解調系統(tǒng)中，接收到的信號眼圖是由調制器成型濾波器的衰降系統(tǒng)決定的。為了充分利用接收到的信號能量，通常把位同步的抽樣脈沖相位調到眼圖最大開啟位置。在這個位置進行判決認為是最佳，稱靜態(tài)相差為零。相反位同步的抽樣脈沖相位偏離了眼圖的最大開啟位置，就會造成誤碼或接收機門限特性下降。通常很多位同步提取電路都存在著一個固定靜態(tài)相差。要通過電路補償及移相方法來調正位同步的最佳取樣點。（2）相位抖動數(shù)字通信中相位抖動是隨著傳輸距離、中繼次數(shù)及復接/分接數(shù)目的增加而積累，它對數(shù)字通信的影響類似于噪聲對模擬通信的影響。因此相位抖動也常被稱為數(shù)字噪聲。當考慮抖動對數(shù)字網的影響時，常用相位抖動最大峰峰值概念。它表示相位抖動時間函數(shù)的最大值與最小值之間的差值。在數(shù)字網設計時我們要求位同步提取能夠有較好的承受最大輸入抖動和最小輸出抖動能力。（3）同步建立時間由于位同步恢復一般要采用帶有時間常數(shù)的電路。例如采用鎖相環(huán)提取同步信號方法。因鎖相環(huán)中的頻分器的時間常數(shù)取值不一樣，同步的建立時間也不一樣。對于常規(guī)的數(shù)字通信系統(tǒng)，同步建立時間都能滿足一定的要求。但對于突發(fā)模式或跳數(shù)模式的數(shù)字通信，同步建立時間是一項十分重要的技術指標。（4）同步保持時間從接收信號消失起，到位同步電路輸出的位同步信號中斷為止的這段時間稱位同步保持時間。在數(shù)字通信中我們要求位同步提取電路要求建立時間短，保持時間長。這樣可以盡量減少由于信道衰減造成位同步的中斷。3．數(shù)字通信位同步恢復的各種方法一類方法是發(fā)端專門發(fā)送導頻信號，而另一類是直接從數(shù)字信號中提取位同步信號的方法，后者是數(shù)字通信中經常采用的一種方法。1）濾波法已經知道，對于不歸零的隨機二進制序列，不能直接從其中濾出位同步信號。但是，若對該信號進行某種變換，例如，變成歸零脈沖后，則該序列中就有f=l/T的位同步信號分量,經一個窄帶濾波器，可濾出此信號分量，再將它通過一移相器調整相位后，就可以形成位同步脈沖。這種方法的方框圖如圖34-1所示。它的特點是先形成含有位同步信息的信號，再用濾波器將其濾出。下面，介紹幾種具體的實現(xiàn)方法。窄帶法同步提取法是其中的一種。另一種常用的波形變換方法是對帶限信號進行包絡檢波。在某些數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)中，經常在中頻上用對頻帶受限的二相移相信號進行包絡檢波的方法來提取位同步信號。頻帶受限的二相PSK信號波形如圖34-3(a)所示。因頻帶受限，在相鄰碼元的相位變換點附近會產生幅度的平滑“陷落”。經包絡檢波后，可得圖34-3(b)所示的波形?？梢钥闯?，它是一直流和圖34-3(c)所示的波形相減而組成的，因此包絡檢波后的波形中包含有如圖34-3(c)所示的波形，而這個波形中已含有位同步信號分量。因此，將它經濾波器后就可提取出位同步信號。2)鎖相法位同步鎖相法的基本原理和載波同步的類似。在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產生的位同步信號的相位，若兩者相位不一致(超前或滯后)，鑒相器就產生誤差信號去調整位同步信號的相位，直到獲得準確的位同步信號為止。前面討論的濾波法原理中，窄帶濾波器可以是簡單的單調諧回路或晶體濾波器，也可以是鎖相環(huán)路。我們把采用鎖相環(huán)來提取位同步信號的方法稱為鎖相法。下面介紹在數(shù)字通信中常采用的數(shù)字鎖相法提取位同步信號的原理。四．實驗步驟與結果1?分別觀測濾波法位同步輸入和“BPF-OUT”不同頻率下的BPF-OUT幅度幅度(V)2.602.803.123.524.084.805.766.727.006.485.68以BPF-OUT為觸發(fā)，觀測“門限判決輸出”思考：分析在什么情況下門限判決輸出的時鐘會不均勻，為什么？答：當濾波器輸出的信號頻率成分較為復雜時，門限判決高低電頻容易出錯，導致一些地方占空比不足，使得門限判決輸出不均勻。以BPF-OUT為觸發(fā)，觀測“鑒相輸入1”4.對比“門限判決輸出”和“鑒相輸入1”思考：分析時鐘不均勻的情況是否有所改善。答：信號不均勻的情況有所改善，占空比接近50％5.對比觀測“鑒相輸入1”和“鑒相輸入2”6?對比觀測“濾波法位同步輸入”和“BS1”7.觀測數(shù)字鎖相環(huán)輸入和輸入跳變指示8.觀測數(shù)字鎖相輸入和鑒相輸出觀測“插入指示”和“扣除指示”思考：分析波形有何特點，為什么出現(xiàn)這種情況。答：因為可變分頻器的輸出信號頻率與實驗所需頻率接近，將其和從信號中提取的相位參考信號同時送入相位比較器，比較的結果若是載波頻率高了，就通過補抹門抹掉一個輸入分頻器的脈沖，相當于本地振蕩頻率降低；相反，若示出本地頻率低了時就在分頻器輸入端的兩個輸入脈沖間插入一個脈沖，相當于本地振蕩頻率上升，從而了達到同步的目的9.以CLK為觸發(fā)，觀測“BS2”思考題：BS2恢復的時鐘是否有抖動的情況，為什么？試分析BS2抖動的區(qū)間有多大？如何減小這個抖動的區(qū)間？有抖動的存在，是因為可變分頻器的存在使得下一個時鐘沿的到來時間不確定，從而引入了相位抖動。而這種引入的誤差是無法消除的。減小相位抖動的方法就是將分頻器的分頻數(shù)提高。五．問題分析1.對實驗思考題加以分析，按照要求做出回答，并嘗試畫出本實驗的電