現(xiàn)代通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)1 (1)

1、實(shí)驗(yàn)一 AMI碼、HDB3碼編譯碼實(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碼、HDB3碼的編、譯碼規(guī)則、工作原理及實(shí)驗(yàn)方法；3、 熟悉從AMI碼、HDB3碼中提取位同步信號(hào)的原理及方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 AMI編譯碼實(shí)驗(yàn)及位同步信號(hào)提取實(shí)驗(yàn)。2、 HDB3編譯碼實(shí)驗(yàn)及位同步信號(hào)提取實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備1、20MHZ雙蹤示波器 GOS-6021 1臺(tái)2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器 SP1641bB 1臺(tái)3、直流穩(wěn)壓電源 GPS-X303/C 1臺(tái)4、HDB3編譯碼實(shí)驗(yàn)箱 1個(gè)四、實(shí)驗(yàn)原理PCM信號(hào)在電纜信道中傳輸時(shí)一般采用基帶傳輸方式。但

2、在實(shí)際的基帶傳輸系統(tǒng)中，不能簡(jiǎn)單地將PCM編碼器輸出的單極性碼序列直接送入信道傳輸，因?yàn)閱螛O性碼序列的功率譜中含有豐富的直流分量和較多的低頻分量，不適于直接送入用變壓器耦合的電纜信道中傳輸，為了獲得優(yōu)質(zhì)的傳輸質(zhì)量，一般是將單極性碼序列進(jìn)行碼型變換，以適應(yīng)傳輸信道特性的要求。(一)傳輸碼型的選擇在選擇傳輸碼型時(shí)，需考慮信號(hào)的傳輸信道特性以及對(duì)定時(shí)提取的要求等。歸結(jié)起來(lái)，傳輸碼型的選擇，要按以下幾個(gè)原則考慮:1碼型中應(yīng)無(wú)直流分量，且低頻分量少在電纜信道傳輸時(shí)，要求傳輸碼型的頻譜中不應(yīng)含有直流分量，同時(shí)低頻分量要盡量少。原因是PCM端機(jī)、再生中繼器與電纜線(xiàn)路相連接時(shí)，需要安裝變壓器，以便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端供電

3、(因設(shè)置無(wú)人站)以及平衡電路與不平衡電路的連接。圖1.1 PCM端機(jī)、再生中繼器與電纜連接圖圖1.1是具有遠(yuǎn)端供電時(shí)PCM端機(jī)、再生中繼器與電纜連接圖，圖中變壓器起隔離電源的作用，以保護(hù)局內(nèi)設(shè)備。由于變壓器的接入，使信道具有低頻截止特性，如果傳輸碼型中存在直流和低頻成分，則無(wú)法通過(guò)變壓器，否則將引起波形失真。2碼型中高頻分量應(yīng)盡量少一條電纜中包含有許多線(xiàn)對(duì)，線(xiàn)對(duì)間由于電磁輻射而引起的串話(huà)是隨著頻率的升高而加劇，因此要求頻譜中高頻分量盡量少，否則會(huì)因串話(huà)限制信號(hào)的傳輸距離。3便于提取定時(shí)時(shí)鐘信息 碼型頻譜中應(yīng)含有足夠大的定時(shí)時(shí)鐘信息，以便再生中繼器接收端能提取到必需的時(shí)鐘信息。4碼型應(yīng)具有內(nèi)在的

4、檢錯(cuò)能力若傳輸碼型具有一定的規(guī)律性，即具有內(nèi)在的檢錯(cuò)能力,那么就可根據(jù)這一規(guī)律性來(lái)檢測(cè)傳輸碼型的差錯(cuò)，以便做到自動(dòng)監(jiān)測(cè)。 (二)常用的傳輸碼型1單極性碼單極性碼是一種最簡(jiǎn)單、最基本的碼型。圖1.2 (a)是單極性全占空碼(占空比100%)及其頻譜，圖(b)是單極性半占空碼(占空比50%)及其頻譜。圖1.2 傳輸碼型及其功率譜密度單極性碼存在直流成分，且信號(hào)能量大部分集中在低頻部分。占空比越大，則直流成分也越大，信號(hào)能量越集中在低頻部分。由于單極性碼存在上述缺點(diǎn)，它不適合于作為信道傳輸碼型，但在設(shè)備內(nèi)部的傳輸多采用單極性碼。為了減少碼間干擾和便于時(shí)鐘提取，常采用含有時(shí)鐘頻率的單極性半占空碼。2傳

5、號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼 (AMI碼)圖1.2 (c)所示是雙極性半占空碼，由于傳號(hào)碼(“1”碼)的極性是交替反轉(zhuǎn)的，所以又稱(chēng)傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼，簡(jiǎn)稱(chēng)AMI碼。AMI碼與二進(jìn)制序列的關(guān)系是：二進(jìn)制序列中“0”仍編為“0”；而二進(jìn)制序列中的“1”碼則交替地變?yōu)椤?1”碼及“-1”碼，例如：二進(jìn)制序列： 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 AMI碼： +1 -1 0 +1 0 0 0 0 1 +1 由于AMI碼的傳號(hào)碼前后交替反轉(zhuǎn)，所以該碼沒(méi)有直流分量，高頻、低頻成分也較少，而且能量集中在fB/2處，但無(wú)時(shí)鐘頻率fB成分(這無(wú)關(guān)緊要，可在接收端采用全波整流方法。將AMI碼還原成單極性半占空碼，就可提取時(shí)鐘信息

6、)。從頻譜中可以看出它有以下優(yōu)點(diǎn):無(wú)直流成分，低頻成分也少，有利于采用變壓器進(jìn)行遠(yuǎn)供電源的隔離，而且對(duì)變壓器的要求(如體積)也可以降低。高頻成分少，不僅可節(jié)省信道頻帶，同時(shí)也可以減少串話(huà)，因信碼能量集中在fB/2處，所以通常以fB/2頻率來(lái)衡量信道的傳輸質(zhì)量。碼型提供了一定的檢錯(cuò)能力，因?yàn)閭魈?hào)碼的極性是交替反轉(zhuǎn)的，如果發(fā)現(xiàn)傳號(hào)碼的極性不是交替反轉(zhuǎn)的，就一定出現(xiàn)誤碼，因而可以檢出單個(gè)誤碼。碼型頻譜中，雖無(wú)時(shí)鐘頻率成分，但AMI碼經(jīng)過(guò)非線(xiàn)性處理(全波整流)，變換成單極性碼后，就會(huì)有時(shí)鐘頻率fB成分。由于具有上述優(yōu)點(diǎn)，AMI碼廣泛使用于PCM系統(tǒng)中，它是CCITT建議采用的碼型之一。AMI編碼的缺點(diǎn)

7、是二進(jìn)制序列中的“0”碼變換后仍然是“0”碼，如原二進(jìn)制序列中連“0”碼過(guò)多，則變換后AMI序列中仍然是連“0”過(guò)多，這就不利于定時(shí)信息的提取，為了克服這一缺點(diǎn)，常采用HDB3碼。3三階高密度雙極性碼(HDB3碼)HDB3碼是三階高密度雙極性碼簡(jiǎn)稱(chēng)，HDB3碼除保留AMI碼所有優(yōu)點(diǎn)外，還可將連“0”碼限制在3 個(gè)以?xún)?nèi)，它克服了AMI碼對(duì)“0”碼個(gè)數(shù)無(wú)法限制的缺點(diǎn)。HDB3碼編碼規(guī)則:二進(jìn)制序列變換為HDB3碼按下列規(guī)則進(jìn)行：(1) HDB3是偽三進(jìn)碼，它的三個(gè)狀態(tài)可用+1，-1和0來(lái)表示；(2) 二進(jìn)制序列中的“0”碼在HDB3碼中仍編為“0”碼，但對(duì)出現(xiàn)四個(gè)連“0”碼時(shí)應(yīng)按特殊規(guī)律編碼；(3

8、) 二進(jìn)制序列中的“1”碼，在HDB3碼中應(yīng)交替地變成+1和-1碼(信號(hào)交替反轉(zhuǎn)），但在編四個(gè)連“0”碼時(shí)要引入傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼的“破壞點(diǎn)”V碼(V碼本身就是“1”碼，可正、可負(fù))；(4) 二進(jìn)制序列中四個(gè)連“0”按以下規(guī)則編碼：(a) 若信碼中出現(xiàn)四個(gè)連“0”碼時(shí)，要將這四個(gè)連“0”碼用000V或B00V來(lái)代替。(B也是“1”碼，可正、可負(fù))。B、V為附加的傳號(hào)碼，稱(chēng)為取代碼。(b) 如果HDB3碼中四個(gè)連“0”碼前面的一個(gè)傳號(hào)碼的極性與前一個(gè)破壞點(diǎn)V的極性相反，則四個(gè)連“0”碼的第一個(gè)“0”碼應(yīng)編為“0”碼；如果HDB3碼中四個(gè)連“0”碼前的一個(gè)傳號(hào)碼的極性與前一個(gè)破壞點(diǎn)V的極性相同，則四個(gè)

9、連“0”碼的第一個(gè)“0”碼就編成B碼。這一規(guī)則保證了相繼破壞點(diǎn)具有交替的極性，因而不會(huì)引入直流成份。(c) 四個(gè)連“0”碼的第二個(gè)“0”和第三個(gè)“0”碼總是編成“0”碼。(d) 四個(gè)連“0”碼的最后一個(gè)“0”碼總是編成破壞點(diǎn)V碼，以便接收端對(duì)破壞點(diǎn)的識(shí)別。概括地說(shuō)，HDB3碼是一種四連“0”取代碼，它的取代碼是“000V”或“B00V”。這兩個(gè)取代碼的選取原則是：使任意兩個(gè)相鄰v脈沖間的傳號(hào)數(shù)為奇數(shù)時(shí)選用000V取代碼，偶數(shù)時(shí)則選用B00V取代碼，這一規(guī)定的結(jié)果使相鄰V脈沖的極性改變符合極性交替原則。2、HDB3碼解碼器接收端收到HDB3碼后，應(yīng)對(duì)HDB3碼解碼，還原成二進(jìn)碼。HDB3解碼器的

10、電原理圖、時(shí)間波形圖如圖1.5所示，根據(jù)HDB3碼的特點(diǎn)，HDB3碼解碼主要分成三步進(jìn)行:首先檢出極性破壞點(diǎn)，即找出四連“0”中添加的V碼的位置(破壞點(diǎn)的位置)，其次去掉添加的V碼，最后去掉四連“0”第一位添加的B碼，還原成單極性不歸零碼。 HDB3碼解碼電路工作原理如下:JCl、JC2二個(gè)D觸發(fā)器在CP作用下，將信碼再生送來(lái)的碼(有正極性和負(fù)極性)都變成正的不歸零碼，再通過(guò)JC3、JC4、JC9、JCl0將破壞點(diǎn)V碼檢出，再由與非門(mén)JCll、JCl2構(gòu)成的扣除門(mén)將破壞點(diǎn)V碼去除，為了去掉添加的B碼可將JCl3輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)JC5、JC6、JC7三級(jí)移存器進(jìn)行三比特移位，這樣所添加的B碼正好與破

11、壞點(diǎn)相遇，再用扣除門(mén)JC14、在JC9、JCl0的扣除脈沖作用下，扣除B碼，JCl4輸出的已是扣除添加的B、V碼的負(fù)極性不歸零信號(hào)，再經(jīng)J觸發(fā)器定位整形，即可從解碼器送出正極性的不歸零碼。HDB3碼位定時(shí)提取由異或門(mén)完成。歸零碼變換后再經(jīng)晶體管調(diào)諧選頻提取時(shí)鐘分量，最后由7404判決、整形產(chǎn)生位定時(shí)。如圖1.6所示。圖1.5 HDB3解碼器電原理圖、波形圖五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟準(zhǔn)備工作：1、打開(kāi)穩(wěn)壓電源開(kāi)關(guān)，調(diào)整穩(wěn)壓電源的輸出（按實(shí)驗(yàn)板上所需電壓調(diào)整），將電流表旋紐順時(shí)針旋至最大；2、將穩(wěn)壓電源輸出插座與實(shí)驗(yàn)板電源插座之間的連線(xiàn)連接好（注意正、負(fù)極），檢查無(wú)誤后按下“OUTPUT” 按紐；3、注意

12、觀察電流表指示：正電流 I180mA若電流表上指示電流與上述電流差距太大，要迅速關(guān)掉電源，檢查電源連線(xiàn)有無(wú)接錯(cuò)或其它原因。本實(shí)驗(yàn)有以下測(cè)試點(diǎn)及輸出點(diǎn)：l P12 單極性二進(jìn)制碼序列l(wèi) P22 編碼器輸出信號(hào)(AMI碼或HDB3碼)l P23 四連零檢出信號(hào)l P31 譯碼時(shí)鐘提取信號(hào)l CP3 整形后的譯碼時(shí)鐘提取信號(hào) l P32 除破壞點(diǎn)V碼后的檢出信號(hào)l PCM OUT 譯碼器輸出信號(hào)(AMI碼或HDB3碼)為了測(cè)試電路方便，實(shí)驗(yàn)板上提供了一個(gè)簡(jiǎn)易PCM信號(hào)發(fā)生器，根據(jù)開(kāi)關(guān)的位置，可產(chǎn)生8位循環(huán)的隨機(jī)碼。實(shí)驗(yàn)時(shí)可自己選擇K1K8的開(kāi)關(guān)，產(chǎn)生所需的各種連0、連1單極性二進(jìn)制碼。（一）、AMI

13、編、譯碼實(shí)驗(yàn)及位同步信號(hào)提取實(shí)驗(yàn)將K9、K10置“AMI”位置(波形記錄20個(gè)碼元以上)。1K1一K8置“10011100”，測(cè)量記錄P12、P22、P31、CP3波形，觀察AMI碼變換規(guī)則。2K1一K8置“10000000”，測(cè)量記錄P12、P22、 P31、CP3波形，觀察當(dāng)連0碼多時(shí)，AMI碼的變換規(guī)則。測(cè)量P31譯碼時(shí)鐘提取波形時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，由于連0數(shù)多，P31時(shí)鐘提取波形呈衰減趨勢(shì)，整形后的時(shí)鐘信號(hào)CP3脈沖波形有斷續(xù)。即AMI碼連0數(shù)大多時(shí)，對(duì)時(shí)鐘信號(hào)提取不利。3K1一K8置“00000000”，測(cè)量記錄P12、P22、 P31、CP3波形，P12、P22這時(shí)為全0電平，再測(cè)量譯碼時(shí)P

14、31時(shí)鐘提取波形及整形后的時(shí)鐘信號(hào)CP3的波形，P31、CP3也為全0，時(shí)鐘信號(hào)提取不到。（二）、HDB3編、譯碼實(shí)驗(yàn)及位同步信號(hào)提取實(shí)驗(yàn)將K9、K10置“HDB3”位置(波形記錄20個(gè)碼元以上)。1K1一K8置“10Ol11OO”，測(cè)量記錄P12、P22、P23、 P31、P32、CP3、PCM OUT波形，觀察HDB3碼變換規(guī)則。在沒(méi)有四連0時(shí)，P23無(wú)四連0檢出信號(hào)， HDB3與AMI碼變換規(guī)則相同。但由于要儲(chǔ)存計(jì)算有無(wú)4個(gè)連0，故P22輸出比P12輸入要延時(shí)5個(gè)碼元，其余類(lèi)同。測(cè)量P32時(shí)檢測(cè)不到破壞點(diǎn)V碼，比較P12與PCM OUT輸出，恢復(fù)的數(shù)據(jù)與發(fā)端相同。2K1一K8置“1001

15、0000”，測(cè)量記錄P12、P22、P23、 P31、P32、CP3、PCM OUT波形。由于有四個(gè)連0碼，P23有四連0檢出信號(hào)，P22輸出有破壞點(diǎn)V碼出現(xiàn)。將P22與CP2比較，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這時(shí)四連0是做BOOV變換。因?yàn)檫@時(shí)兩個(gè)V間有偶數(shù)個(gè)B碼。測(cè)量P32，這時(shí)收端可以檢測(cè)到破壞點(diǎn)V碼，CP3時(shí)鐘提取正常，將譯碼PCM OUT與P12比較，恢復(fù)數(shù)據(jù)與發(fā)端相同。3K1一K8置“10000000”，測(cè)量記錄P12、P22、P23、 P31、P32、CP3、PCM OUT波形，觀察HDB3碼變換規(guī)則，這時(shí)可看到有破壞點(diǎn)V碼，測(cè)量P23，有四連0檢出信號(hào)。把P22與CP2比較，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，這時(shí)四連0

16、碼是做0OOV變換，因?yàn)檫@時(shí)兩個(gè)V間有奇數(shù)個(gè)B碼。測(cè)量譯碼PCM OUT，恢復(fù)的數(shù)據(jù)與P12輸入相同。4K1一K8置“00000000”，測(cè)量記錄P12、P22、P23、 P31、P32、CP3、PCM OUT波形，觀察HDB3碼變換規(guī)則。這時(shí)四連0是做BOOV變換。P23有四連0檢出信號(hào)。測(cè)量譯碼P3l、時(shí)鐘CP3，雖然P12無(wú)信號(hào)送入，時(shí)鐘CP3仍然能提取得出來(lái)。用頻率計(jì)測(cè)量時(shí)鐘CP3頻率，其數(shù)值與P1、P2是相同的。將K9、K10轉(zhuǎn)置“AMI”，則P3l、CP3時(shí)鐘立即消失，把K9、K10再轉(zhuǎn)置“HDB3”，則P3l、CP3時(shí)鐘立即出現(xiàn)。測(cè)量P32，有破壞點(diǎn)V碼檢出。比較P12與P32，

17、P32有插入B脈沖檢出。測(cè)量P12與譯碼PCM OUT，恢復(fù)的數(shù)據(jù)相同，仍然是全0碼。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 分析整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形； 說(shuō)明AMI碼和HDB3碼的特點(diǎn)及變換原則； 從示波器上看到的HDB3變換規(guī)則與理論上分析的有什么不同，為什么會(huì)有這個(gè)差別？實(shí)驗(yàn)二 PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握PCM編譯碼的基本工作原理及實(shí)現(xiàn)過(guò)程。2. 了解語(yǔ)音信號(hào)PCM編譯碼系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍和頻率特性的定義及測(cè)試方法。3. 了解通信專(zhuān)用集成電路的工作原理和使用方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 時(shí)鐘信號(hào)測(cè)試實(shí)驗(yàn)。2. 音頻信號(hào)源測(cè)試實(shí)驗(yàn)。 3. PCM單路編譯碼實(shí)驗(yàn)。 4. PCM多路編譯碼實(shí)驗(yàn)。5. 系統(tǒng)性能測(cè)試實(shí)

18、驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備1、20MHZ雙蹤示波器 GOS-6021 1臺(tái)2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器 SP1641bB 1臺(tái)3、直流穩(wěn)壓電源 GPS-X303/C 1臺(tái)4、自帶小型FM收音機(jī)（備耳機(jī)插孔連線(xiàn)） 1臺(tái)5、PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)箱 1個(gè)四、實(shí)驗(yàn)原理模擬信號(hào)數(shù)字化的方法大致可劃分為波形編碼和參量編碼兩類(lèi)。波形編碼是直接把時(shí)域波形變換為數(shù)字代碼序列，比特率通常在16kb/s64kb/s范圍內(nèi)，接收端重建信號(hào)的質(zhì)量圖1.1好。目前用得最普遍的波形編碼方法有脈沖編碼調(diào)制(PCM)和增量調(diào)制（M），本實(shí)驗(yàn)采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)。PCM系統(tǒng)原理框圖如圖3.1所示。模擬（語(yǔ)音）信號(hào)經(jīng)濾波后頻帶受到了限

19、制。限帶信號(hào)被抽樣后形成PAM信號(hào)。PAM信號(hào)在時(shí)間上是離散化的，但是幅度取值卻是連續(xù)變化的。編碼器將PAM信號(hào)規(guī)定為有限個(gè)取值，然后把每個(gè)取值用二進(jìn)制碼組表示并傳送出去。接收端收到二進(jìn)制編碼信號(hào)后經(jīng)譯碼還原為PAM信號(hào)，再經(jīng) 濾波器恢復(fù)為模擬（語(yǔ)音）信號(hào)。由理論 圖3.1 PCM系統(tǒng)原理框圖分析可知，人的語(yǔ)音信號(hào)的幅度概率密度為拉普拉斯分布。這是一種負(fù)指數(shù)分布，小幅度時(shí)概率密度大，大幅度時(shí)概率密度小。因此，語(yǔ)言編碼必須設(shè)法提高小信號(hào)時(shí)的信噪比。因此既要考慮到語(yǔ)音信號(hào)的幅度變化范圍約有4050dB，又要考慮到在小信號(hào)時(shí)有足夠好的通話(huà)質(zhì)量，則至少需要11位至12位的線(xiàn)性編碼。通常，一路信號(hào)的抽樣

20、頻率為8kHz。這樣，當(dāng)采用線(xiàn)性編碼時(shí)傳輸一路PCM約需100 kbit/s的傳信率。但是非線(xiàn)性編碼卻可以用7位至8位的編碼使通話(huà)質(zhì)量令人滿(mǎn)意，而相應(yīng)的一路PCM信號(hào)的傳信率為64kbit/s。因此實(shí)用的PCM編譯碼器都是非線(xiàn)性的。 非線(xiàn)性編碼器具有特定的壓縮特性，這種特性是為了使編碼結(jié)果與信號(hào)幅度相匹配，以最大限度地減小量化噪聲功率。目前得到廣泛使用的是兩種對(duì)數(shù)形式的壓縮特性，即A 律和律對(duì)數(shù)線(xiàn)近似。本實(shí)驗(yàn)選用的集成化PCM編譯碼器14502具有13折線(xiàn)逼近的對(duì)數(shù)壓縮特性。編碼器與譯碼器的壓縮特性如圖3.2和圖3.3所示。圖3.2中，每一個(gè)折線(xiàn)段各自被劃分為16個(gè)分層電平。二相鄰段落的分層按

21、步階1/2遞減分段，而每個(gè)段落內(nèi)的分層都是均勻的。圖3.2 編碼壓縮特性 圖3.3 譯碼器壓縮特性模擬信號(hào)經(jīng)分段分層處理后被編成二進(jìn)制碼組，碼組的形式為折疊二進(jìn)制。在A律l3折線(xiàn)的編碼方式中，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大量化輸入為2048個(gè)量化單位，各段量化間隔。由于采用非線(xiàn)性編碼，碼組中每位電平碼的權(quán)重是變化的。以上編碼規(guī)律可用表11、表12詳細(xì)說(shuō)明。這里對(duì)應(yīng)模擬信號(hào)為正值的情況，若輸入為負(fù)，則PCM碼字的最高位“符號(hào)位”由“1”改為“0”，其他規(guī)律不變。1. 逐次反饋比較編碼 所謂編碼就是將抽樣后的樣值信號(hào)變換成二進(jìn)碼序列的方法，用的最多的是逐次反圖1.4饋編碼方案。圖3.4是逐次反饋比較編碼方框圖。

22、圖3.4 逐次反饋比較編碼方框圖編碼的工作原理與天平稱(chēng)量物體重量的方法相似。(1) 判定值(權(quán)值)的提供與編碼方法逐次反饋編碼相當(dāng)于天平稱(chēng)物，要提供一套大小不同的判定值(砝碼)來(lái)作標(biāo)準(zhǔn)權(quán)值。當(dāng)稱(chēng)量(比較)一次后，如果物體重量(相當(dāng)于信號(hào)的抽樣值)重于砝碼(相當(dāng)于設(shè)備中提供的判定值)時(shí)，下一次稱(chēng)量需保留原砝碼外再增加一個(gè)砝碼(換一個(gè)較大的判定值)，反之若發(fā)現(xiàn)物體重量輕于砝碼重量時(shí)，則需更換一個(gè)較小的砝碼，逐次反饋比較編碼方式就是仿此概念而來(lái)的。 確定A律13折線(xiàn)8位碼的判定值的方法是：極性碼的判決不需要判定值(嚴(yán)格講，其判定值為零)，它根據(jù)輸入信號(hào)(電流值0的極性來(lái)決定。即 幅度碼的位數(shù)是7位，

23、需要個(gè)判定值，它們分別是：第1段 0、1、2、315共15種第2段 16、17、1831共16種第3段 32、34、3662共16種第4段 64、68、72124共16種第5段 128、136、144248共16種第6段 256、272、288496共16種第7段 512、544、576992共16種第8段 1024、1088、11521984共16種實(shí)際上沒(méi)有必要產(chǎn)生這127種判定值(否則設(shè)備太復(fù)雜)，根據(jù)13折線(xiàn)壓擴(kuò)特性是通過(guò)圖中本地解碼電路中7/11變換來(lái)實(shí)現(xiàn)，即將壓縮后7位非線(xiàn)性碼變換成11位線(xiàn)性碼，也就是只需要利用這11位線(xiàn)性碼所對(duì)應(yīng)的權(quán)值作為判定值即可。(2) 極性判決與全波整流具

24、有正、負(fù)雙極性信號(hào)的話(huà)音信號(hào)，分別送入極性判決和全波整流電路，一方面將正或負(fù)信號(hào)編成a1=“1”碼或a1=“0”碼，另一方面將雙極性信號(hào)整流成單極性“正”信號(hào)再送入編碼器編碼。對(duì)編碼用的全波整流器的要求是： 對(duì)大、小信號(hào)都能整流，同時(shí)具有良好的線(xiàn)性特性。對(duì)于普通二極管整流器來(lái)講，由于二極管的結(jié)電壓以及伏安特性的非線(xiàn)性，上述兩點(diǎn)要求均無(wú)法實(shí)現(xiàn)為此常采用運(yùn)算放大器的折疊放大電路來(lái)組成全波整流電路。 (4) 本地解碼器圖3.4所示的方框圖中，輸入經(jīng)保持的PAM信號(hào)分作兩路，一路送入極性判決電路，在時(shí)刻進(jìn)行判決，信號(hào)為正極性或負(fù)極性時(shí)，分別用或表示。另一路經(jīng)全波整流后與本地解碼器輸出的判決值比較，在位

25、脈沖時(shí)隙比較后，形成碼字。本地解碼器的作用就是將除極性碼以外的碼逐位反饋經(jīng)串并變換，并存貯在記億電路中，記億電路輸出分別為，再將這7位非線(xiàn)性碼變換為11位線(xiàn)性碼(又稱(chēng)7/11變換)，再經(jīng)11位線(xiàn)性解碼網(wǎng)絡(luò)，就可得到11種判定值()。所以本地解碼器包括7比特串并變換及記億電路、7/11變換電路及11比特線(xiàn)性解碼網(wǎng)絡(luò)。 7比特串并變換及記憶電路每個(gè)樣值開(kāi)始比較前，下權(quán)脈沖將置于1，同時(shí)將清0，由于，正好是第5量化段的起點(diǎn)電平，它等于，用這個(gè)和輸入經(jīng)保持的PAM值比較。當(dāng)PAM值(以表示)大于時(shí)，經(jīng)非門(mén)后，然后反饋至 (與非門(mén))的一個(gè)輸入端，在這時(shí)反饋用脈沖同時(shí)加到的另一端，輸出高電位，即，時(shí)，保留

26、，另外在這同時(shí)又將置1，結(jié)果，正好是第7段的起點(diǎn)電平，它等于。下一次比較時(shí)， 。當(dāng)PMA值()小于時(shí)，經(jīng)非門(mén)后，反饋至的一個(gè)輸入端，同時(shí)加至的另一輸入端，這時(shí)被清零即，同時(shí)將置1，結(jié)果，這正好是第3段起點(diǎn)電平，它等于，下一次比較時(shí)。 7/11變換電路7/11變換又稱(chēng)非線(xiàn)性碼/線(xiàn)性碼變換，即將非線(xiàn)性7位幅度碼變換成線(xiàn)性11位幅度碼它們的變換關(guān)系可用表13表示。表13 A律13折線(xiàn)非線(xiàn)性碼與線(xiàn)性碼的關(guān)系其中為第段的“段落標(biāo)志”，即表示是第1個(gè)量化段，于是有，根據(jù)表13可得出與之間的邏輯表達(dá)式。例如線(xiàn)性碼的權(quán)為，哪幾種情況要求出的權(quán)值呢? 對(duì)應(yīng)于的非線(xiàn)性碼有以下4種情況：第一種是第8量化段()時(shí)的；

27、即；第二種是第7段()的時(shí)；第三種是第6段()的時(shí);第四種是第5段()時(shí)。根據(jù)公式227可寫(xiě)出下列7/11變換邏輯表達(dá)式：式中“+”表示“或”運(yùn)算；相乘表示“與”運(yùn)算，標(biāo)“*”者為收端解碼用。 線(xiàn)性解碼網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)性解碼網(wǎng)絡(luò)用于線(xiàn)性碼的數(shù)/模轉(zhuǎn)換，它的特點(diǎn)是變換后電流(電壓)值，對(duì)應(yīng)著每一位幅度碼權(quán)值的總和。圖3.7是11位線(xiàn)性型解碼網(wǎng)絡(luò)。該電路是某集成電路(11位幅度碼)的解碼網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)如下：a、網(wǎng)絡(luò)中電阻僅兩種，容易滿(mǎn)足精度要求，也有利于集成化;b、不論幅度碼碼時(shí)的或碼時(shí)的不等于零，而且兩者的電流近似相等，(因運(yùn)算放大器輸入端為虛地)；c、從任一節(jié)點(diǎn)(111點(diǎn))向右看進(jìn)去的阻抗都為 (如圖所示

28、)，因此每個(gè)支路中的電流自左向右以1/2系數(shù)逐漸遞減。圖3.7 11位線(xiàn)碼解碼器每個(gè)支路電流分別為： 而送到運(yùn)放輸入端的總電流，決定于幅度碼的狀態(tài)，即當(dāng)時(shí)，才送到運(yùn)放輸人端，因此總電流為： 設(shè)，則(2.28)式可寫(xiě)成： 由此可見(jiàn)，梯形網(wǎng)絡(luò)利用電流的1/2遞減系數(shù)起到使電流(電壓)幅值依次減半的作用。7/11變換后的11位線(xiàn)性碼分別控制開(kāi)關(guān)，各幅度碼的總和就是變換后的電流(電壓)值。(5) A律13折線(xiàn)解碼解碼的作用是把接收到的PCM 信碼還原成相應(yīng)的PAM 信號(hào)，即數(shù)/模(D/A)變換。 A律13折線(xiàn)解碼器的方框圖如圖3.8所示，它與圖圖3.4中本地解碼電路很相似，又有不同點(diǎn)： 增加了極性控制

29、部分：根據(jù)接收到的PCM信號(hào)的極性碼是“1”碼還是“0”碼，來(lái)辨別PAM信號(hào)的極性，極性碼的狀態(tài)在記億寄存器中，由，或來(lái)控制“極性控制電路，使解碼后的PAM信號(hào)的極性得以恢復(fù)成與發(fā)送端相同的極性。 邏輯壓擴(kuò)部分由原7/11變換改為7/12變換：由7/11變換變成7/12變換是使變換后輸出的線(xiàn)性碼增加一個(gè)碼位，其目的是使解碼輸出的信號(hào)值，對(duì)應(yīng)于量化編碼時(shí)的每一量化間隔的中間值，就是說(shuō)可保證解碼后的量化誤差不會(huì)超過(guò)。舉例說(shuō)明如前所述某抽樣值，經(jīng)過(guò)A律13折線(xiàn)編碼后，其碼字為11011011。從減小量化誤差這概念來(lái)講，量化值應(yīng)取量化級(jí)(量化間隔)的中間值。而，是在第6量化段中第12個(gè)量化級(jí)中，量化間

30、隔為，按理說(shuō)量化值取中間值為時(shí)圖3.8 13折線(xiàn)(A線(xiàn))解碼器方框圖其量化誤差最小。但從編碼11011011解碼后的電平來(lái)看是，這樣的結(jié)果量化誤差為，大于，如果在解碼后固定加一個(gè)，則量化誤差為，這樣量化誤差就小于半個(gè)量化級(jí)，因此，在解碼后固定加入一個(gè)，就可保證解碼后的量化誤差小于。表13中各相應(yīng)段的1*加入后，相當(dāng)于補(bǔ)加了一個(gè)，第6段中的1*是，即解碼后第6段要固定加上。 寄存器讀出是接收端解碼器中所特有的，它的作用是把輸入信號(hào)(PCM信號(hào))寄存起來(lái)(相當(dāng)于一個(gè)棧房)，在一定的時(shí)刻一齊輸出到解碼網(wǎng)絡(luò)去。PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)原理圖如圖3.12所示。 信號(hào)源F=2KHZ抽樣脈沖產(chǎn)生器分頻器晶振4096

31、kHZ P1 外音(收音機(jī)) P2 P12 P22 P3 8KHZ 4 K1 2K5 K3 K2 1.3 P7 W2 P6 P9 抽樣14502編碼 譯碼 P10 1.2 4假負(fù)載功 放K6 3P1 ：4.096MHZ P2 ：2.048MHZ P12 ： 8KHZ P22 ：64KHZ P3 ： 8KHZ P6 ：2KHZ P7 ：2KHZ P9 ：PCM編碼輸出P12 ： PCM解碼輸出 P2 ： PCM30/32路幀頻 （2.048MHZ）圖3.12 PCM編譯碼實(shí)驗(yàn)原理圖五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟準(zhǔn)備工作：1、打開(kāi)穩(wěn)壓電源開(kāi)關(guān)，調(diào)整穩(wěn)壓電源的輸出（按實(shí)驗(yàn)板上所需電壓調(diào)整），將電流表旋紐順時(shí)針旋

32、至最大；2、將穩(wěn)壓電源輸出插座與實(shí)驗(yàn)板電源插座之間的連線(xiàn)連接好（注意正、負(fù)極），檢查無(wú)誤后按下“OUTPUT” 按紐；3、開(kāi)機(jī)時(shí)注意觀察電流表：正電流 I380mA負(fù)電流 I60 mA若電流表上指示電流與上述電流差距太大，要迅速關(guān)掉電源，檢查電源線(xiàn)有無(wú)接錯(cuò)或其它原因。本實(shí)驗(yàn)有以下測(cè)試點(diǎn)及輸出點(diǎn)：l P1 晶振輸出波形l P2 位定時(shí)時(shí)鐘信號(hào)l P3 單路編碼取樣脈沖l P6 正弦（音頻）信號(hào)l P7 經(jīng)衰減后的正弦（音頻）信號(hào)l P9 PCM編碼輸出l P10 PCM解碼輸出l P12 多路編碼信令時(shí)隙脈沖(一) 時(shí)鐘信號(hào)測(cè)試實(shí)驗(yàn)1. 用示波器測(cè)量記錄、波形及頻率。2. 用示波器線(xiàn)接，線(xiàn)接，比

33、較測(cè)量并記錄其波形。用示波器測(cè)量記錄、兩點(diǎn)頻率。 注意、兩點(diǎn)信號(hào)相位相差180。 (二) 音頻信號(hào)源測(cè)試實(shí)驗(yàn)開(kāi)關(guān)位置：3、4連接。1. 用示波器測(cè)量記錄波形，用頻率計(jì)測(cè)量記錄其頻率。2. 用示波器測(cè)量記錄波形，為連續(xù)可變的正弦波，調(diào)整，可改變其幅度,。然后用毫伏表測(cè)量的幅度，應(yīng)調(diào)整到剛好為1000mv (有效值)。3. 示波器線(xiàn)接，線(xiàn)接, 使出現(xiàn)4個(gè)取樣脈沖(單路工作取樣脈沖)。有兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)正弦波峰（正、負(fù)）頂。另兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)正弦波信號(hào)過(guò)零點(diǎn)。如果不在此位置上，可調(diào)整（一般由指導(dǎo)老師調(diào)整，建議學(xué)生不要調(diào)整）。并作好記錄。(三) PCM單路編，譯碼實(shí)驗(yàn) 先將各開(kāi)關(guān)位置按如下位置設(shè)置好：置3、4，送音頻

34、信號(hào)源2KHz； 置2、3，送64kHz時(shí)鐘； 置1、3，功放輸出接假負(fù)載 1. 示波器線(xiàn)接，線(xiàn)接，示波器工作方式(MODE)開(kāi)關(guān)置Chop(斷續(xù))位置。在低電位期間，輸出PCM 8位編碼值。改變示波器掃描頻率，使熒光屏可以顯示到 5個(gè)取樣周期。觀察碼位時(shí)，示波器同步信號(hào)必須以作外觸發(fā)。仔細(xì)觀察這5個(gè)取樣值的編碼碼型。第一個(gè)和第5個(gè)取樣點(diǎn)的碼型是完全一樣的。即完成了正弦波的一個(gè)周期。要注意的是，編碼器14502輸出的是ADI碼，即偶位碼“0”碼變“1”碼，“1”碼變“0”碼。記錄下這5個(gè)取樣點(diǎn)的碼型。a、觀察第一位極性碼，4個(gè)取樣點(diǎn)中，有兩個(gè)取樣點(diǎn)第一位碼為正，另兩個(gè)取樣點(diǎn)第一位碼為負(fù)。把線(xiàn)改

35、接與線(xiàn)比較，并且把14502片內(nèi)開(kāi)關(guān)電容濾波時(shí)延和反相也考慮進(jìn)去。你會(huì)發(fā)現(xiàn)信號(hào)正半周時(shí)第一位碼本應(yīng)編為“1”碼，而實(shí)際編為“0”碼。信號(hào)負(fù)半周時(shí)，第一位碼本應(yīng)編為“0”碼，而實(shí)際編為“1”碼。這是由于開(kāi)關(guān)電容濾波后，實(shí)際的取樣信號(hào)與反相的緣故。b、觀察段落碼。把信號(hào)減小至40mv左右。記錄下4個(gè)取樣點(diǎn)的編碼值，并與a、的記錄結(jié)果進(jìn)行比較。大信號(hào)的段落碼落在第7、8段。而小信號(hào)的段落碼落在第1、2段。在作較大范圍變化時(shí)，其段落碼是不變的。c、觀察段內(nèi)電平碼。信號(hào)40 mv (有效值)。線(xiàn)接, 線(xiàn)接，微調(diào)，觀察每個(gè)取樣點(diǎn)第5、6、7、8碼位變化。你會(huì)發(fā)現(xiàn)，只要作極其微小的變動(dòng)其段內(nèi)電平碼也是不一樣

36、的。從這里看出PCM的編碼精度是比較高的。記錄9mv，l0mv(有效值)的編碼值。d、動(dòng)態(tài)觀察編碼輸出。調(diào)整，使信號(hào)在1000mv一40mv之間變化。觀察輸出的碼型變化（不記錄）。e、觀察靜態(tài)輸出碼型。接1、2(即無(wú)信號(hào)輸入時(shí))，PCM編碼本應(yīng)輸出全0碼，但輸出變?yōu)?、0交替碼。這是根據(jù)國(guó)際電報(bào)委員會(huì)規(guī)定。編碼器輸出偶位翻轉(zhuǎn)（ADI）以利于傳輸時(shí)鐘提取，與P3比較碼位，觀察有閃動(dòng)的是哪一位信號(hào)。f、觀察解碼輸出。輸出1、0交替碼時(shí)，把線(xiàn)改接。此時(shí)解碼器無(wú)信號(hào)輸出。再把線(xiàn)改接，此時(shí)無(wú)信號(hào)輸入。然后，接3.4，調(diào)整，隨著幅度增大，輸出同步增長(zhǎng)。幅度減小時(shí)，輸出同步減小。并且輸出波形較好。g、觀察功

37、放輸出。把線(xiàn)改接，打開(kāi)音量電位器，可看到放大了的信號(hào)，把接3、4，喇叭會(huì)有2KHz音頻信號(hào)。2、試聽(tīng)譯碼還原信號(hào)用FM收音機(jī)接收電臺(tái)信號(hào)用耳機(jī)連接線(xiàn)接FM收音機(jī)和實(shí)驗(yàn)板，接1.2，示波器A線(xiàn)接，調(diào)，使觀察到音頻信號(hào)，音量電位器開(kāi)至最大，示波器B線(xiàn)接，接3、4，仔細(xì)觀察試聽(tīng)還原的信號(hào)。(四) PCM多路編、譯碼實(shí)驗(yàn)開(kāi)關(guān)位置：置1、2，送外音頻信號(hào)置1、2，送信令時(shí)隙置1、3，功放輸出假負(fù)載1. 觀察并記錄靜態(tài)時(shí)多路PCM編碼輸出波形線(xiàn)接, 線(xiàn)接，把示波器掃描頻率轉(zhuǎn)至較低時(shí)，有一系列負(fù)窄脈沖輸出。把線(xiàn)改接，的周期和相位和都是同步的，就是8KHz的取樣脈沖，兩個(gè)負(fù)窄脈沖間隔就是PCM基群的一幀時(shí)間。

38、把示波器掃描頻率轉(zhuǎn)至較高的位置，你可以看到窄脈沖里面還有8位碼元，這就是一幀的一個(gè)時(shí)隙。靜態(tài)時(shí)為0、1交替碼，其它時(shí)隙未用處于高阻狀態(tài)。把線(xiàn)改接，靜態(tài)時(shí)無(wú)解碼信號(hào)輸出。2. 觀察有信號(hào)時(shí)多路PCM編碼輸出波形從外音頻信號(hào)發(fā)生器送入lKHz、音頻信號(hào)至。這時(shí)編碼輸出波形立即變?yōu)樯舷聝蓷l斜線(xiàn)交替。產(chǎn)生上、下兩條線(xiàn)就表明已經(jīng)編了碼，看不到碼元變化是由于信號(hào)每次取樣值都不一樣，其編碼碼型不同，在示波器顯示同一位置，有時(shí)為“1“碼，有時(shí)為“0”碼，由于示波器平均余輝作用，我們只能觀察到兩條斜線(xiàn)。發(fā)生傾斜是由于編碼器是CMOS器件，輸出阻抗很高，而示波器輸入阻抗較低，因而發(fā)生的測(cè)量誤差。理論上應(yīng)為一水平直

39、線(xiàn)。3. 接1、2，線(xiàn)接，線(xiàn)接，調(diào)節(jié)大小，與同步增大或減小。4. 接3、4，接1、2，把電位器調(diào)至較大，用收音機(jī)接收調(diào)頻信號(hào)，用耳機(jī)連接線(xiàn)連接收音機(jī)和實(shí)驗(yàn)板耳機(jī)插孔，打開(kāi)音量電位器，試聽(tīng)編碼、譯碼還原的信號(hào)，用示波器觀察和的音頻信號(hào)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 整理實(shí)驗(yàn)記錄，畫(huà)出相應(yīng)的曲線(xiàn)和波形，標(biāo)出時(shí)序相位關(guān)系。2. 在實(shí)際的通信系統(tǒng)中收端(譯碼)部分的定時(shí)信號(hào)是怎樣獲取的?3. 本實(shí)驗(yàn)的收獲和體會(huì)。實(shí)驗(yàn)三 2DPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握2DPSK通信系統(tǒng)的基本原理及其硬件實(shí)現(xiàn)方法；2. 掌握同相正交環(huán)的解調(diào)原理及其硬件實(shí)現(xiàn)方法；3. 加深對(duì)鎖相環(huán)載波提取相位模糊度的理解；4. 加深

40、對(duì)眼圖幾個(gè)主要參數(shù)的認(rèn)識(shí)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 2DPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)2 2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)3 眼圖實(shí)驗(yàn)4 同步帶和捕捉帶實(shí)驗(yàn)5 鎖相環(huán)載波提取相位模糊度實(shí)驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備1 20MHZ雙蹤示波器 GOS-6021 1臺(tái)2 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器/計(jì)數(shù)器 SP1641bB 1臺(tái)3 直流穩(wěn)壓電源 GPS-X303/C 1臺(tái)4 2DPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)箱 1個(gè)四、實(shí)驗(yàn)原理及電路1. 調(diào)制2DPSK系統(tǒng)的調(diào)制部分框圖如圖6.1所示。下面分幾部分說(shuō)明。1.1 M序列發(fā)生器實(shí)際的數(shù)字基帶信號(hào)是隨機(jī)的，為了實(shí)驗(yàn)和測(cè)試方便，一般都是用M序列發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)偽隨機(jī)序列來(lái)充當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)源。按照本原多項(xiàng)式組成的五級(jí)線(xiàn)性移位寄存器

41、，就可得到31位碼長(zhǎng)的M序列。碼元定時(shí)與載波的關(guān)系可以是同步的，以便M序列發(fā)生器差分編碼調(diào) 相10晶 振10MH222DPSK P2 P3 P6 P1 P5 P4 圖6.1 2DPSK調(diào)制部分框圖清晰觀察碼元變化時(shí)對(duì)應(yīng)調(diào)制載波的相位變化,也可以是異步的，因?yàn)閷?shí)際的系統(tǒng)都是異步的。本實(shí)驗(yàn)的M序列由IC3、1C4、IC5、IC6產(chǎn)生，碼元速率為lMb/s。1.2 絕對(duì)移相和相對(duì)移相移相鍵控分為絕對(duì)移相和相對(duì)移相兩種。以未調(diào)載波的相位作為基準(zhǔn)的相位調(diào)制叫作絕對(duì)移相。以二進(jìn)制移相為例:取碼元為“1”時(shí)，調(diào)制后載波與未調(diào)載波反相；取碼元為“0”時(shí)，調(diào)制后載波與未調(diào)載波同相；“1”和“0”調(diào)制后載波相位差

42、1800。 絕對(duì)移相的波形如圖6.2所示。圖6.2 絕對(duì)移相波形示意圖在同步解調(diào)的2PSK系統(tǒng)中，由于收端載波恢復(fù)存在相位含糊的問(wèn)題，即恢復(fù)的載波可能與未調(diào)載波同相，也可能反相，以至使解調(diào)后的信碼出現(xiàn)“0”、“1”倒置，發(fā)送為“1”碼，解調(diào)后得到“0”碼；發(fā)送為“0”碼，解調(diào)后得到“1”碼。這是我們所不希望的，為了克服這種現(xiàn)象，人們提出了相對(duì)移相方式。相對(duì)移相的調(diào)制規(guī)律是：每一個(gè)碼元的載波相位不是以固定的未調(diào)載波相位作基準(zhǔn)的，而是以相鄰的前一個(gè)碼元的載波相位來(lái)確定其相位的取值。例如，當(dāng)某一碼元取“1”時(shí)，它的載波相位與前一碼元的載波反相；碼元取“0”時(shí)，它的載波相位與前一碼元的載波同相。相對(duì)移

43、相的波形如圖6.3所示。圖6.3 相對(duì)移相的波形示意圖在一般情況下，相對(duì)移相可以通過(guò)對(duì)信碼進(jìn)行變換和絕對(duì)移相來(lái)實(shí)現(xiàn)。將信碼經(jīng)過(guò)差分編碼變換成新的碼組相對(duì)碼，再利用相對(duì)碼對(duì)載波進(jìn)行絕對(duì)移相，使輸出的己調(diào)載波相位滿(mǎn)足相對(duì)移相的相位關(guān)系。設(shè)絕對(duì)碼為an，相對(duì)碼為bn，則二相差分編碼的邏輯關(guān)系為: (1)差分編碼的功能可由一個(gè)模二和電路和一級(jí)移位寄存器組成。本實(shí)驗(yàn)用IC6: A和IC8完成。調(diào)相電路可由模擬相乘器實(shí)現(xiàn)，也可由數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)中的調(diào)相電路是由數(shù)字選擇器(74LS153)完成的。當(dāng)2腳和14腳同時(shí)為高電平時(shí)，7腳輸出與3腳輸入的0相載波相同；當(dāng)2腳和14腳同時(shí)為低電平時(shí)，7腳輸出與6腳輸

44、入的相載波相同。這樣就完成了差分信碼對(duì)載波的相位調(diào)制。圖6.4示出了一個(gè)絕對(duì)碼實(shí)現(xiàn)相對(duì)移相的過(guò)程。圖6.4 絕對(duì)碼實(shí)現(xiàn)相對(duì)移相的過(guò)程對(duì)應(yīng)于差分編碼，在解調(diào)中有一差分譯碼。差分譯碼的邏輯為: (2) 本實(shí)驗(yàn)由IC9、IC10完成。將(1)式代人(2)式，得這樣，經(jīng)差分譯碼后就恢復(fù)了原始的發(fā)碼序列。1.3 數(shù)字調(diào)相器的主要指標(biāo)在設(shè)計(jì)與調(diào)整一個(gè)數(shù)字調(diào)相器對(duì)，主要考慮的性能指標(biāo)是調(diào)相誤差和寄生調(diào)幅。（1）調(diào)相誤差由于電路不理想，往往引進(jìn)附加的相移，使調(diào)相器輸出信號(hào)的載波相位取值為00及1800+，我們把這個(gè)偏離的相角稱(chēng)為調(diào)相誤差。調(diào)相器的調(diào)相誤差相當(dāng)于損失了有用信號(hào)的能量。(2) 寄生調(diào)幅理想的二相相

45、位調(diào)制器，當(dāng)數(shù)碼取“0”或“1”時(shí)，其輸出信號(hào)的幅度應(yīng)保持不變，即只有相位調(diào)制而沒(méi)有附加幅度調(diào)制。但由于調(diào)制器的特性不均勻及脈沖高低電平的影響，使得“0”碼和“1”碼的輸出信號(hào)的幅度不等。設(shè)“0”碼和“1”碼所對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)幅度分別為Uom及Uim，則寄生調(diào)幅為：2解調(diào)2DPSK系統(tǒng)的解調(diào)部分框圖如圖6.5所示。再生碼判 決過(guò) 零檢 測(cè)LF356低 通MC1496鑒相器 Ud1 P7 P13 P16 P13 P11 COS(0t+) P14環(huán)路濾波器摸擬相乘器MC1496差 分譯 碼壓控振蕩器74S124 Ud Ud Ud2DPSK入 P9 P12 Sin(0t+) P15LF356低 通MC

46、1496鑒相器 Ud2 P8 圖6.5 2DPSK解調(diào)部分框圖2.1 同相正交環(huán)絕大多數(shù)二相2DPSK信號(hào)采用對(duì)稱(chēng)的移相鍵控，因而在碼元1、0等概條件下都是抑制載波的，即在調(diào)制信號(hào)的頻譜中不含載波線(xiàn)譜，這樣就無(wú)法用窄帶濾器從調(diào)制信號(hào)中直接提取參考相位載波。對(duì)于2DPSK而言，只要用某種非線(xiàn)性處理的方法去掉相位調(diào)制，就能產(chǎn)生與載波有一定關(guān)系的分量，恢復(fù)出同步解調(diào)所需要的參考相位載波，實(shí)現(xiàn)對(duì)被抑制掉的載波進(jìn)行跟蹤。 從2DPSK信號(hào)中提取載波的常用方法是采用載波跟蹤鎖相環(huán)，如平方環(huán)、同相正交環(huán)、逆調(diào)制環(huán)和判決反饋環(huán)等。這幾種鎖相環(huán)的性能特點(diǎn)列于表1中。表1 幾種鎖相環(huán)的性能特點(diǎn)鎖相環(huán)特性平方環(huán)同相

47、正交環(huán)逆調(diào)制環(huán)判決反饋環(huán)環(huán)路工作頻率f2f0ff0ff0ff0等效鑒相特性正弦正弦近似距形近似距形解調(diào)能力無(wú)有有有電路復(fù)雜程度鑒相器工作頻率高需用基帶模擬相乘器需用二次調(diào)制器需用基帶模擬調(diào)制器本實(shí)驗(yàn)采用同相正交環(huán)。同相正交環(huán)又叫科斯塔斯（Costas）環(huán)。在這種環(huán)路里，誤差信號(hào)是由兩個(gè)鑒相器提供的。壓控振蕩器(VCO)給出兩路相互正交的載波到鑒相器。輸入的2DPSK信號(hào)經(jīng)鑒相后在由低通濾波器濾除載波頻率以上的高頻分量，得到基帶信號(hào)Ud1、Ud2，這時(shí)的基帶信號(hào)包含著碼元信號(hào)，無(wú)法對(duì)壓控振蕩器(VCO)進(jìn)行控制。將Ud1和Ud2經(jīng)過(guò)基帶模擬相乘器相乘，就可以去掉碼元信息，得到反應(yīng)VCO輸出信號(hào)與

48、輸入載波間相位差的控制電壓。2.3 單片集成雙平衡模擬相乘器(a)電路說(shuō)明MC1496/MC1596雙平衡模擬相乘器習(xí)慣上又稱(chēng)為平衡調(diào)制 - 解調(diào)器，它是單片集成雙平衡模擬相乘器中有代表性的產(chǎn)品之一。國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品有F1496/F1596、XD-5202等，國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品還有LM1496/LM1596、SG1496/SG1596等。MC1496是00C一700C民用溫度范圍產(chǎn)品，MCl596是-550C-+1250C軍用溫度范圍產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有極好的載波抑制能力(0.5MHZ時(shí)為一65dB；10MHZ時(shí)為-50dB)、高的共模抑制比(-85dB)，平衡輸入、輸出和方便的增益調(diào)整與信號(hào)處理等優(yōu)點(diǎn)。其

49、電路圖如圖6.8所示。(b)參數(shù)選擇載波電平Ux選擇：因?yàn)檩d波抑制比與載波輸入電平密切相關(guān)。小的載波電平不能完全打開(kāi)上面的開(kāi)關(guān)器件，結(jié)果信號(hào)增益較低，載波抑制亦較低。而高于最佳值的載波電平將產(chǎn)生不必要的器件和電路的載漏，同時(shí)也使載波抑制特性惡化。測(cè)試表明，當(dāng)載頻為500KHZ時(shí)，用6OmV(rms)的正弦載波，可獲得最佳載波抑制。當(dāng)載頻為10MHZ時(shí)，最佳載波約為16Omv(rms)。頻率較高時(shí)，為了使載漏最小，電路的設(shè)計(jì)要注意。為防止載波輸入和輸出之間的電容耦合，必須采用屏蔽措施。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還可以在1、4之間接人載波調(diào)零電位器。當(dāng)MC1496/MC1596用于同頻鑒相時(shí)，可把兩個(gè)相同頻率的

50、高電平信號(hào)分別加到兩個(gè)輸入端，則輸出電壓是兩個(gè)輸入信號(hào)相位差的函數(shù)，起到了鑒相作用。圖6.8 MC1496/MC1596電路圖2.4 傳輸畸變和眼圖數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)非理想的傳輸系統(tǒng)必定產(chǎn)生畸變，為了衡量這種畸變的嚴(yán)重程序，一般都采用觀察眼圖的方式。眼圖是示波器重復(fù)掃描所顯示的波形，示波器的輸入信號(hào)是解調(diào)后經(jīng)低通濾波器恢復(fù)的未經(jīng)再生的基帶信號(hào)，同步信號(hào)是位定時(shí)。這種波形示意圖如圖6.9所示。圖6.9 眼 圖衡量眼圖的幾個(gè)重要參數(shù)有:(1) 眼圖開(kāi)啟度(U一2U)/U即最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度的“張開(kāi)”程度。無(wú)畸變眼圖的開(kāi)啟度為100%。(2)“眼皮”厚度2U/U即最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度的閉合部分與最大幅度

51、之比，無(wú)畸變眼圖的“眼皮”厚度應(yīng)為0。(3) 交叉點(diǎn)散度T/TS即眼圖波形過(guò)零點(diǎn)交叉線(xiàn)的發(fā)散程度，無(wú)畸變眼圖的交叉點(diǎn)發(fā)散為0。(4) 正、負(fù)極性不對(duì)稱(chēng)度|(U1-U2)|/ |（U1+U2）|即最佳抽樣點(diǎn)處眼圖正、負(fù)幅度不對(duì)稱(chēng)的程度。無(wú)畸變眼圖的極性不對(duì)稱(chēng)應(yīng)為0。如果傳輸信道不理想，產(chǎn)生傳輸畸變，就會(huì)很明顯地由眼圖的這幾個(gè)參數(shù)反映出來(lái)。其后果可以看成有效信號(hào)的能量損失?？梢酝茖?dǎo)出，等效信號(hào)信噪比的損失量Eb/N0與眼圖開(kāi)啟度(U-2U)/U有如下關(guān)系:Eb/N0=20log|(U-2U)/U |(dB) 同樣，交叉點(diǎn)發(fā)散度對(duì)信噪比損失的影響，也可以等效為眼圖開(kāi)啟度對(duì)信噪比損失的影響，這里不再詳述。2.5 位定