哈工大通信原理實驗報告

1、Harbin Institute of Technology通信原理實驗報告課程名稱： 通信原理 院 系： 電子與信息工程學(xué)院 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 倪潔 實驗時間： 2015年 12月 哈爾濱工業(yè)大學(xué)實驗二 幀同步信號提取實驗一、實驗?zāi)康?.了解幀同步的提取過程。2.了解同步保護(hù)原理。3.掌握假同步，漏同步，捕捉動態(tài)和維持態(tài)的概念。二、實驗原理時分復(fù)用通信系統(tǒng)，為了正確的傳輸信息，必須在信息碼流中插入一定數(shù)量的幀同步碼，幀同步碼應(yīng)具有良好的識別特性。本實驗系統(tǒng)幀長為24比特，劃分三個時隙，每個時隙長度8比特，在每幀的第一時隙的第2至第8碼元插入七位巴克碼作為同步嗎。第9至

2、24比特傳輸兩路數(shù)據(jù)脈沖。幀結(jié)構(gòu)為：X11100101010101011001100，首位為無定義位。本實驗?zāi)K由信號源，巴克碼識別器和幀同步保護(hù)電路三部分構(gòu)成，信號源提供時鐘脈沖和數(shù)字基帶脈沖，巴克碼識別器包裹移位寄存器、相加器和判決器。其余部分完成同步保護(hù)功能。三、實驗內(nèi)容1.觀察幀同步碼無錯誤時幀同步器的維持狀態(tài)。2.觀察幀同步碼有一位錯誤時幀同步器的維持態(tài)和捕捉態(tài)3.觀察幀同步器假同步現(xiàn)象和同步保護(hù)器。四、實驗步驟1.開關(guān)K301接2.3腳。K302接1.2腳。2.接通電源，按下按鍵K1，K2，K300，使電路工作。3.觀察同步器的同步狀態(tài)將信號源中的SW001，SW002，SW003

3、設(shè)置為11110010,10101010,11001100（其中第2-8位為幀同步碼），SW301設(shè)置為1110，示波器1通道接TP303,2通道接TP302，TP304, TP305,TP306,觀察上述信號波形，使幀同步碼（SW001的2-8位）措一位，重新做上述觀察，此時除了TP303外，個點波形不變，說明同步狀態(tài)仍在維持。4.觀察同步器的失步狀態(tài)。關(guān)閉電源，斷開K302，在開電源（三個發(fā)光二極管全亮）。使幀同步碼措一位后再將K302屆1,2腳，則同步器處于失步狀態(tài)。觀察TP302. TP304, TP305,TP306,各信號波形，此時，TP305，TP306，TP307 無波形輸出。

4、5.觀察識別器假識別現(xiàn)象及同步保護(hù)器的同步保護(hù)作用重新將SW001置為11110010狀態(tài)，同步器處于同步狀態(tài)后（發(fā)光二極管D304熄滅）。再把SW001置為01010010狀態(tài)，SW301置為1100，觀察TP302，TP304, TP305,TP306,波形。此時TP305輸出的為假同步識別信號，TP306輸出的仍為正確的幀同步信號，說明同步保護(hù)器濾除了錯誤的識別信號。5、 測試點參考波形TP302TP303TP305TP306TP307六、實驗分析本實驗中巴克碼識別器完成對七位巴克碼的自相關(guān)運算，移位寄存器預(yù)置狀態(tài)應(yīng)與七位巴克碼相同。當(dāng)有正確的七位巴克碼時，相加器輸出七；當(dāng)七位全對時，把

5、位同步信息和數(shù)字基帶信號輸入給移位寄存器，識別器就會有幀同步是別的EPM信號輸出。識別器先找到和幀同步碼一致的信碼碼位，然后對幀逐個進(jìn)行比較，如果接收端的本地同步碼相位與信碼碼型不同，那么是假識別信號，否則是幀同步信號。實驗三 位同步信號提取實驗一、實驗?zāi)康恼莆沼脭?shù)字鎖相環(huán)提取位同步信號的原理二、實驗原理用于位同步信號提取電路的數(shù)字鎖相環(huán)有兩種：超前滯后型和觸發(fā)型，本實驗采用的是觸發(fā)型數(shù)字鎖相環(huán)。位同步器是由控制器、數(shù)字鎖相環(huán)和展寬器構(gòu)成的。數(shù)字鎖相環(huán)包括數(shù)字鑒相器、量化器。數(shù)字環(huán)路濾波器和數(shù)控震蕩器等單元。晶振分頻器為系統(tǒng)提供時鐘，基帶信號源為系統(tǒng)提供測試用數(shù)字信號。鎖相環(huán)是位同步器的主要部

6、分，其作用是把本地位定時脈沖與接收到的信息序列中的位定時信號鎖定，即頻率形同，相位一致（但存在某一固定剩余相差）。三、實驗內(nèi)容1.觀察數(shù)字環(huán)的失鎖狀態(tài)，鎖定狀態(tài)。2.觀察數(shù)字還鎖定狀態(tài)下位同步信號的相位抖動現(xiàn)象及相位抖動大小與固有頻差、信息代碼的關(guān)系。3.觀察數(shù)字環(huán)位同步器的同步保持時間與固有頻差之間的關(guān)系。四、實驗步驟1.接好電源，按下按鈕K1，K2，K800是電路工作。2.將開關(guān)K801接2,3腳，K802，K803接1,2腳，撥碼開關(guān)SW801處于非全零或者非全一狀態(tài)下，用示波器觀察TP802處的波形，應(yīng)為以8bit為周期的的周期信號。然后將示波器的兩個通道分別接TP804和TP806，

7、若示波器上的兩個信號相位差為3/2，則環(huán)路為鎖定狀態(tài)。3.斷開電源，將K802接2,3腳，K801，K803接法不變，接通電源，此時用示波器雙蹤同時觀察TP804和TP806，應(yīng)可看到兩個脈沖的相位差不為3/2，即環(huán)路處于失鎖狀態(tài)，按一次復(fù)位鍵SU801,3秒后，應(yīng)可以看到此是兩個脈沖的相位關(guān)系又發(fā)生了變化。重復(fù)按一次復(fù)位鍵，在觀察一次，應(yīng)該可以看到每次觀察到的兩個脈沖相位差都不一樣，在將K802接1,2腳，可以看到兩個脈沖的相位差迅速恢復(fù)為3/2，即環(huán)路立即進(jìn)入鎖定狀態(tài)。此時再講K802接2,3腳，兩個脈沖的相位關(guān)系保持不變，環(huán)路保持鎖定狀態(tài)不變，即當(dāng)環(huán)路固有頻差為0時環(huán)路同步保持時間為無窮

8、大。4.將K801接1，2腳，K802接1,2腳，將示波器兩個通道一個接TP804，一個接TP807，同時觀察，調(diào)節(jié)可調(diào)電容C809，使兩個信號相差固定不變，表明環(huán)路進(jìn)入了鎖定狀態(tài)。5此時再將K802接2,3腳，示波器接法不變，應(yīng)可以看到兩個信號的行為是變化的。6.觀察位同步相位抖動的大小與位同步器輸入信號連“0”和連”1”個數(shù)的關(guān)系。五、測試點參考波形TP802TP803TP804TP805TP806 TP807點波形六、實驗分析信息碼中的連“1”或連“0”碼會造成位同步信號相位抖動。連“1”或連“0”的個數(shù)越多，濾波輸出信號的周期和幅度變化越大，位同步輸出信號的相位抖動也越大。控制器使數(shù)控

9、振蕩器在調(diào)整前，若發(fā)現(xiàn)鑒相器輸出一個脈沖，則進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而使鎖相環(huán)進(jìn)入同步鎖定狀態(tài)，實現(xiàn)快速捕捉即可得到位同步信號。實驗四 脈沖幅度調(diào)制與解調(diào)（PAM）一、實驗?zāi)康?. 深入理解PAM系統(tǒng)的組成、工作原理及主要工作點波形。2觀察連續(xù)信號的取樣過程，加深對取樣定理的理解。二、實驗原理本實驗是脈沖調(diào)制的一種，屬于脈沖模擬調(diào)制，是音頻信號對脈沖序列幅度進(jìn)行調(diào)制，記作PAM。脈沖幅度調(diào)制實際上就是用脈沖對連續(xù)信號進(jìn)行取樣，使其變成時間離散的一系列取樣值序列，為了保證解調(diào)后的信號較少是真，脈沖序列的重復(fù)頻率fs與信號最高頻率Fm之間應(yīng)滿足取樣定理的要求。音頻正弦信號（頻率為2KHz）由TPA1輸入，經(jīng)音

10、頻放大與限幅后，接入PAM調(diào)制器，同時還有取樣脈沖接入PAM調(diào)制器。TP604點脈沖的重復(fù)頻率fs按取樣定理決定，本實驗約為25KHz，TP602點即為調(diào)幅脈沖序列。三、實驗步驟1.了解試驗箱各組成模塊的分布，確認(rèn)PAM模塊的位置及測試點。2.接好電源，按下開關(guān)K1，K2和K600,這是PAM模塊已通電工作。3.設(shè)置跳線開關(guān)：KA1屆2、3腳、KA2接2、3腳，這時輸入信號（有內(nèi)部提供）與電路接通，同時解調(diào)器與調(diào)制器相連。4.觀測各點波形TP601：輸入音頻信號，測出波形及頻率F。TP604：取樣脈沖序列，測出周期Ts。TP602：PAM脈沖序列TPA2：解調(diào)輸入脈沖序列，與TP602波形相比

11、較。OUT：解調(diào)后的輸出信號四、測試點參考波形TP601TP604Tp602波形Tpa2波形OUT波形五、實驗分析抽樣之后，調(diào)制波形中包不包含直流分量，造成系統(tǒng)失真的原因主要為：發(fā)送端的非理想抽樣和接收端低通濾波的非理想所帶來的誤差。PAM調(diào)制：脈沖振幅調(diào)制，對模擬信號進(jìn)行抽樣，把周期性脈沖序列看作非正弦波，而抽樣過程則是用模擬信號對它進(jìn)行調(diào)制。PAM 解調(diào)：用低通濾波器對PAM調(diào)制信號的頻譜進(jìn)行濾波，得到的即為模擬信號的頻譜，則只須將其進(jìn)行傅里葉變換即可恢復(fù)信號。自然抽樣才可以直接用低通濾波器解調(diào)，自然抽樣后包含有原始信號頻譜。實驗五 脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)（PCM）一、實驗?zāi)康?.了解PCM系

12、統(tǒng)的組成及工作原理。2.觀測各點波形，了解基帶信號的形成過程。二、實驗原理脈沖編碼調(diào)制（PCM）是脈沖調(diào)制的一種特殊情況，他所傳載的信號，不但在時間上是離散的，同時也在幅度取值上也是離散的。輸入的音頻信號（本實驗為2KHz正弦信號）經(jīng)取樣后，變成時間離散的條幅脈沖序列，然后對每個取樣值進(jìn)行量化使其變?yōu)殡x散值，再用一定位數(shù)（本實驗8位）的碼組代替這一系列量化值，從而得到一列脈沖編碼序列，完成編碼調(diào)制過程。解調(diào)器進(jìn)行上訴的逆過程：PCM序列經(jīng)譯碼得到一個脈沖序列，在進(jìn)行低通濾波器就可以恢復(fù)原始信號。三、實驗步驟1.熟悉PCM模塊在綜合試驗箱上的位置，了解各開關(guān)及測試點位置。2.將跳線開關(guān)K201置

13、1-2腳，K203置1-2腳。3.接通電源，按下K1.K2和K200，這時PCM模塊電路已工作。4.觀測各點波形TP201：總時鐘，頻率2048KHz，占空比50%。TP203：第一路信號的時隙脈沖（位于全幀的第七號時熹）TP204：第二路信號的時隙脈沖（位于全幀的第2好時隙）。TP205：幀同步時隙脈沖（位于全幀的第0好時隙）。TP206：輸入信號，正弦波F=2KHz，如果波形不好，可調(diào)整電位器W002，W003，W004.TP207：地一路PCM編碼信號TP208：第二路PCM編碼信號TP209：全幀信號，本實驗只傳輸幀同步，第一路信號和第七路信號，它們分別占據(jù)第0、2、7時隙，其他時隙空

14、閑，無脈沖。TP210：第一路解調(diào)信號輸出，與TP206比較。TP211：第二路解調(diào)信號輸出，與TP206比較。4、 測試點參考波形TP201點波形TP203點波形TP204點波形TP205點波形TP206點波形TP207點波形TP208點波形TP209點波形TP210點波形TP211五、實驗分析輸入的音頻信號經(jīng)取樣后，變成時間離散的調(diào)幅脈沖序列，然后對每一個取樣值進(jìn)行量化使其變?yōu)殡x散值，再用一定位數(shù)的碼組代替這一系列量化值，從而得到一列脈沖編碼序列，完成編碼調(diào)制過程。PCM是真正的數(shù)字編碼。它將每個通道的指令數(shù)字化了，比如脈沖由1毫秒到2毫秒的變化，在PCM編碼里用模數(shù)轉(zhuǎn)換成1和0的數(shù)字碼，

15、再發(fā)出去。所以你用示波器會看到這各編碼總是在變化中的。解調(diào)器進(jìn)行上述的逆過程：PCM序列經(jīng)譯碼后得到一個調(diào)幅脈沖序列，再進(jìn)行低通濾波就可恢復(fù)原始信號。PCM是一種典型的話音信號數(shù)字化的波形編碼方式，它是將模擬信號變換成二進(jìn)制數(shù)字信號的常用方法。實驗六 頻移鍵控調(diào)制與解調(diào)（FSK）一、實驗?zāi)康?.了解FSK系統(tǒng)的組成及工作原理2.觀察個工作點播行，加深理解FSK調(diào)制與解調(diào)過程。二、實驗原理頻移鍵控是數(shù)字調(diào)制方式的一種，使用數(shù)字脈沖信號調(diào)制連續(xù)載波的頻率。依據(jù)載波起始相位是否連續(xù)，可區(qū)分為相位連續(xù)式FSK和相位不連續(xù)式FSK二種。本實驗為相位連續(xù)式FSK。三、實驗步驟1.熟悉FSK模塊在綜合試驗箱

16、上的位置，了解各測試點和開關(guān)的位置。2.接通電源，按下開關(guān)K1、K2和K900，使本電路工作。3.將跳線開關(guān)K901接1-2腳，偽碼信號通入兩個模擬門，調(diào)制器開始工作，將開關(guān)K902屆2-3腳，使解調(diào)器與FSK信號斷開。4.觀測各點波形TP901：頻率為32KHz的方波。TP902：頻率為16KHz的方波。此二組方波均有本設(shè)備的脈沖信號源提供。TP903：頻率為32KHz的正弦波。TP904：頻率為16KHz的正弦波，此二點的信號幅度由W901和W902調(diào)節(jié)，應(yīng)是他們幅度近似相等，約為2V。TP905：7位偽碼，速率為2KHz。TP906：為TP905的反碼。TP907：FSK輸出信號。TP9

17、08：解調(diào)器的輸入信號，與TP907相同。TP909：VCO輸出的32KHz方波，分析此信號為什么顯示不穩(wěn)。TP910: 解調(diào)輸出。5.實驗結(jié)束后，請關(guān)閉本模塊電源K900.四、測試點參考波形TP901點波形 TP902點波形TP903 點波形TP904 點波形TP905點波形TP906點波形TP907點波形TP908點波形TP909波形TP910點波形五、實驗分析實現(xiàn)FSK解調(diào)的方法有：非相干解調(diào)、鑒頻法、過零檢測法等。FSK調(diào)制器由兩個模擬開關(guān)和一個相加器構(gòu)成。解調(diào)器采用鎖相環(huán)實現(xiàn)，鎖相環(huán)鎖定在，當(dāng)信號到來時環(huán)路鎖定，輸出高電平；當(dāng)信號到來時環(huán)路失鎖，輸出為低電平，經(jīng)判決整形后在TP910

18、輸出解調(diào)后的數(shù)字信號。從實驗仿真波形上來看，實驗結(jié)果是正確的，實現(xiàn)了對數(shù)字信號的頻移鍵控調(diào)制。解調(diào)出的數(shù)字基帶信號也是正確的，可能相對于原本輸入的基帶信號在時域上有延時。實驗七 相移鍵控調(diào)制與解調(diào)一、實驗?zāi)康?.了解PSK實驗?zāi)K的組成及工作原理。2.觀測各點波形，了解PSK信號的調(diào)制與解調(diào)過程。二、實驗原理相移鍵控是數(shù)字調(diào)控的一種，記作PSK，使用脈沖數(shù)字信號對連續(xù)載波（載波通常是連續(xù)的正弦信號）的相位進(jìn)行調(diào)制，分為絕對相移鍵控和相對相移鍵控。本實驗為相對二相鍵控。三、實驗內(nèi)容1確認(rèn)PSK模塊在實驗箱上的位置，熟悉個測試點位置。2.接通電源，按下K1，K2和K700，是電路工作。3.設(shè)置跳線開關(guān)：K701接1-2腳，K702接1-2腳，這是10MHz晶振與電路接通，解調(diào)器于調(diào)制器鏈接。4觀測TP704波形，頻率應(yīng)為10MHz左右，再觀察TP711點波形應(yīng)與TP704相同，如果二者不一致，或TP711波形不穩(wěn)定，可微調(diào)W701使二者一致。5.用示波器觀測波形并記錄TP701：頻率為1MHz的時鐘信號，占空比50%TP702：31位偽碼，請與時鐘信號對