南理工通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

本文格式為本文格式為Word共共15頁(yè)第第#頁(yè)共15頁(yè)思考：分析以上觀測(cè)的波形，分析與ASK有何關(guān)系？答：BPSK的基帶信號(hào)為雙極性碼，ASK的基帶信號(hào)為單極性碼。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二BPSK解調(diào)觀測(cè)（9號(hào)模塊）概述：本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)比觀測(cè)基帶信號(hào)波形與解調(diào)輸出波形，觀察是否有延時(shí)現(xiàn)象，并且驗(yàn)證BPSK解調(diào)原理。觀測(cè)解調(diào)中間觀測(cè)點(diǎn)TP8，深入理解BPSK解調(diào)原理。1、保持實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一中的連線。將9號(hào)模塊的S1撥為“0000”。2、以9號(hào)模塊測(cè)13號(hào)模塊的“SIN”，調(diào)節(jié)13號(hào)模塊的W1使“SIN”的波形穩(wěn)定，即恢復(fù)出載波?；謴?fù)的載波如CH2所示。3、以9號(hào)模塊的“基帶信號(hào)”（CH1）為觸發(fā)觀測(cè)“BPSK解調(diào)輸出”（CH2），多次單擊13號(hào)模塊的“復(fù)位”按鍵。觀測(cè)“BPSK解調(diào)輸出”的變化?；謴?fù)出的波形與原信號(hào)有時(shí)同相，有時(shí)反響。4、以信號(hào)源的CLK為觸發(fā)，測(cè)9號(hào)模塊LPF-BPSK，觀測(cè)眼圖。思考：“BPSK解調(diào)輸出”是否存在相位模糊的情況？為什么會(huì)有相位模糊的情況？答：BPSK解調(diào)輸出存在相位模糊的情況，因?yàn)榛謴?fù)的本地載波和相干載波可能同相也可能反相。五、問(wèn)題分析1、分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，簡(jiǎn)述其工作過(guò)程。輸入的基帶信號(hào)由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)接后分成兩路，一路經(jīng)過(guò)差分編碼控制256KHz的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制256KHz的載頻。解調(diào)采用鎖相解調(diào)，只要在設(shè)計(jì)鎖相環(huán)時(shí)，使它鎖定在FSK的一個(gè)載頻上此時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)路濾波器輸出電壓為零，而對(duì)另一載頻失鎖，則對(duì)應(yīng)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(hào)的信息。2、分析BPSK調(diào)制解調(diào)原理。調(diào)制原理：基帶信號(hào)先經(jīng)過(guò)差分編碼得到相對(duì)碼，再根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相，即將相對(duì)碼的1電平和0電平信號(hào)分別與256K載波及256K反相載波相乘，疊加后得到DBPSK調(diào)制輸出。解調(diào)原理：對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，恢復(fù)出相對(duì)碼，再經(jīng)碼反變換器變換為絕對(duì)碼,進(jìn)而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。實(shí)驗(yàn)十九濾波法及數(shù)字鎖相環(huán)法位同步提取實(shí)驗(yàn)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諡V波法提取位同步信號(hào)的原理及其對(duì)信息碼的要求掌握用數(shù)字鎖相環(huán)提取位同步信號(hào)的原理及其對(duì)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(shí)間、位同步信號(hào)同步抖動(dòng)等概念二．實(shí)驗(yàn)器材主控＆信號(hào)源、13、8模塊各一塊雙蹤示波器一臺(tái)連接線若干三．實(shí)驗(yàn)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(wèn)題外，還有位同步的問(wèn)題。因?yàn)樾畔⑹且淮嗬^的信號(hào)碼元的序列，解調(diào)時(shí)常需知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻。因此，接收端必須產(chǎn)生一個(gè)用作抽樣判決的定時(shí)脈沖序列，它和接收碼元的終止時(shí)刻應(yīng)對(duì)齊。我們把在接收端產(chǎn)生與接收碼元的重復(fù)頻率和相位一致的定時(shí)脈沖序列的過(guò)程稱為碼元同步或位同步，而稱這個(gè)定時(shí)脈沖列為碼元同步脈沖或位同步脈沖。要使數(shù)字通信設(shè)備正常工作，離不開(kāi)正確的位同步信號(hào)。如果位同步脈沖發(fā)生嚴(yán)重抖動(dòng)或缺位，則使數(shù)字通信產(chǎn)生誤碼；嚴(yán)重時(shí)使通信造成中斷。影響位同步恢復(fù)的主要原因：①輸入位同步電路的信號(hào)質(zhì)量；②②信號(hào)的編碼方式：碼元中存在長(zhǎng)連“0”或長(zhǎng)連“1”。在實(shí)際通信系統(tǒng)中為了節(jié)省傳輸頻帶和減小對(duì)鄰近頻道的干擾，一般采用限帶傳輸。也就是將調(diào)制信號(hào)在基帶中進(jìn)行滾降處理或在中頻將已調(diào)信號(hào)進(jìn)行中頻濾波器成形。這樣的信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸和解調(diào)器解調(diào)，如QPSK系統(tǒng)則輸出是I、0二路模擬信號(hào)，由于其形狀的原因，因此稱為眼圖。位同步取樣位置對(duì)眼圖的開(kāi)啟位置影響很大。2．位同步的主要技術(shù)指標(biāo)：（1）靜態(tài)相差在相干解調(diào)系統(tǒng)中，接收到的信號(hào)眼圖是由調(diào)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(hào)能量，通常把位同步的抽樣脈沖相位調(diào)到眼圖最大開(kāi)啟位置。在這個(gè)位置進(jìn)行判決認(rèn)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(kāi)啟位置，就會(huì)造成誤碼或接收機(jī)門限特性下降。通常很多位同步提取電路都存在著一個(gè)固定靜態(tài)相差。要通過(guò)電路補(bǔ)償及移相方法來(lái)調(diào)正位同步的最佳取樣點(diǎn)。（2）相位抖動(dòng)數(shù)字通信中相位抖動(dòng)是隨著傳輸距離、中繼次數(shù)及復(fù)接/分接數(shù)目的增加而積累，它對(duì)數(shù)字通信的影響類似于噪聲對(duì)模擬通信的影響。因此相位抖動(dòng)也常被稱為數(shù)字噪聲。當(dāng)考慮抖動(dòng)對(duì)數(shù)字網(wǎng)的影響時(shí)，常用相位抖動(dòng)最大峰峰值概念。它表示相位抖動(dòng)時(shí)間函數(shù)的最大值與最小值之間的差值。在數(shù)字網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)我們要求位同步提取能夠有較好的承受最大輸入抖動(dòng)和最小輸出抖動(dòng)能力。（3）同步建立時(shí)間由于位同步恢復(fù)一般要采用帶有時(shí)間常數(shù)的電路。例如采用鎖相環(huán)提取同步信號(hào)方法。因鎖相環(huán)中的頻分器的時(shí)間常數(shù)取值不一樣，同步的建立時(shí)間也不一樣。對(duì)于常規(guī)的數(shù)字通信系統(tǒng)，同步建立時(shí)間都能滿足一定的要求。但對(duì)于突發(fā)模式或跳數(shù)模式的數(shù)字通信，同步建立時(shí)間是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)指標(biāo)。（4）同步保持時(shí)間從接收信號(hào)消失起，到位同步電路輸出的位同步信號(hào)中斷為止的這段時(shí)間稱位同步保持時(shí)間。在數(shù)字通信中我們要求位同步提取電路要求建立時(shí)間短，保持時(shí)間長(zhǎng)。這樣可以盡量減少由于信道衰減造成位同步的中斷。3．?dāng)?shù)字通信位同步恢復(fù)的各種方法一類方法是發(fā)端專門發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，而另一類是直接從數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)的方法，后者是數(shù)字通信中經(jīng)常采用的一種方法。1）濾波法已經(jīng)知道，對(duì)于不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制序列，不能直接從其中濾出位同步信號(hào)。但是，若對(duì)該信號(hào)進(jìn)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(hào)分量,經(jīng)一個(gè)窄帶濾波器，可濾出此信號(hào)分量，再將它通過(guò)一移相器調(diào)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(diǎn)是先形成含有位同步信息的信號(hào)，再用濾波器將其濾出。下面，介紹幾種具體的實(shí)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(duì)帶限信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢波。在某些數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)中，經(jīng)常在中頻上用對(duì)頻帶受限的二相移相信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢波的方法來(lái)提取位同步信號(hào)。頻帶受限的二相PSK信號(hào)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(diǎn)附近會(huì)產(chǎn)生幅度的平滑“陷落”。經(jīng)包絡(luò)檢波后，可得圖34-3(b)所示的波形。可以看出，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(luò)檢波后的波形中包含有如圖34-3(c)所示的波形，而這個(gè)波形中已含有位同步信號(hào)分量。因此，將它經(jīng)濾波器后就可提取出位同步信號(hào)。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(chǎn)生的位同步信號(hào)的相位，若兩者相位不一致(超前或滯后)，鑒相器就產(chǎn)生誤差信號(hào)去調(diào)整位同步信號(hào)的相位，直到獲得準(zhǔn)確的位同步信號(hào)為止。前面討論的濾波法原理中，窄帶濾波器可以是簡(jiǎn)單的單調(diào)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(lái)提取位同步信號(hào)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(hào)的原理。四．實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果1?分別觀測(cè)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(cè)“門限判決輸出”思考：分析在什么情況下門限判決輸出的時(shí)鐘會(huì)不均勻，為什么？答：當(dāng)濾波器輸出的信號(hào)頻率成分較為復(fù)雜時(shí)，門限判決高低電頻容易出錯(cuò)，導(dǎo)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(cè)“鑒相輸入1”4.對(duì)比“門限判決輸出”和“鑒相輸入1”思考：分析時(shí)鐘不均勻的情況是否有所改善。答：信號(hào)不均勻的情況有所改善，占空比接近50％5.對(duì)比觀測(cè)“鑒相輸入1”和“鑒相輸入2”6?對(duì)比觀測(cè)“濾波法位同步輸入”和“BS1”7.觀測(cè)數(shù)字鎖相環(huán)輸入和輸入跳變指示8.觀測(cè)數(shù)字鎖相輸入和鑒相輸出觀測(cè)“插入指示”和“扣除指示”思考：分析波形有何特點(diǎn)，為什么出現(xiàn)這種情況。答：因?yàn)榭勺兎诸l器的輸出信號(hào)頻率與實(shí)驗(yàn)所需頻率接近，將其和從信號(hào)中提取的相位參考信號(hào)同時(shí)送入相位比較器，比較的結(jié)果若是載波頻率高了，就通過(guò)補(bǔ)抹門抹掉一個(gè)輸入分頻器的脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率降低；相反，若示出本地頻率低了時(shí)就在分頻器輸入端的兩個(gè)輸入脈沖間插入一個(gè)脈沖，相當(dāng)于本地振蕩頻率上升，從而了達(dá)到同步的目的9.以CLK為觸發(fā)，觀測(cè)“BS2”思考題：BS2恢復(fù)的時(shí)鐘是否有抖動(dòng)的情況，為什么？試分析BS2抖動(dòng)的區(qū)間有多大？如何減小這個(gè)抖動(dòng)的區(qū)間？有抖動(dòng)的存在，是因?yàn)榭勺兎诸l器的存在使得下一個(gè)時(shí)鐘沿的到來(lái)時(shí)間不確定，從而引入了相位抖動(dòng)。而這種引入的誤差是無(wú)法消除的。減小相位抖動(dòng)的方法就是將分頻器的分頻數(shù)提高。五．問(wèn)題分析1.對(duì)實(shí)驗(yàn)思考題加以分析，按照要求做出回答，并嘗試畫(huà)出本實(shí)驗(yàn)的電