(完整word版)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)三數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?了解數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的組成和實(shí)時(shí)工作過程；2. 加深理解時(shí)域均衡系統(tǒng)的工作原理，基本特點(diǎn)及均衡器的主要作用；3. 學(xué)會按給定的均衡準(zhǔn)則調(diào)整，觀測均衡器的方法。二. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1. 在數(shù)字基帶信號為單脈沖波形 一“測試信號”時(shí)，按“迫零調(diào)整準(zhǔn)則”，手動(dòng) 調(diào)整均衡器的各抽頭系數(shù)，獲得最佳均衡效果；2. 在數(shù)字基帶信號為偽隨機(jī)序列 一“信碼”時(shí)，按“眼圖最大準(zhǔn)則”，手動(dòng)調(diào)整 均衡器的各抽頭系數(shù)，獲得最佳均衡效果；3. 改變信道特性后，重復(fù)1，2兩內(nèi)容。三. 實(shí)驗(yàn)儀器：1. COS5020型雙蹤示波器一臺；2. 雙路穩(wěn)壓電源一部；3. 數(shù)字基帶傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一

2、套。四. 實(shí)驗(yàn)組成框圖和電路原理圖：圖1數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的組成框圖數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的組成框圖如圖 1所示，它是一個(gè)較完整的數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。信號源產(chǎn)生19.2 KHz的基帶信號時(shí)鐘，經(jīng)過乘4之后，提供均衡器所需的兩 個(gè)互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘76.8 KHz。顯然本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基帶速率為19.2 Kbit/s。測試信號和 信碼發(fā)生器按19.2KHZ的時(shí)鐘節(jié)拍，分別產(chǎn)生測試單脈沖波形及 63位M序列，兩 種碼分別作為均衡的對象，通過開關(guān) K予以選擇?？勺冃诺罏V波器是在實(shí)驗(yàn)室條件 下用來模擬傳輸信道特性的，改變電位器即可改變?yōu)V波器的傳輸函數(shù)特性，進(jìn)而模 擬信道特性的變化。均衡器是借助橫向?yàn)V波器實(shí)現(xiàn)時(shí)域均衡的，它

3、由延遲單元，可變系數(shù)電路和相加器三部分組成，如圖2所示。圖2橫向?yàn)V波器圖2中，橫向排列的延遲單元是由電荷轉(zhuǎn)移器件完成的。本實(shí)驗(yàn)所采用的是國產(chǎn)斗鏈器件 BBD ( Bucret Brrgades Device)，它有32個(gè)延遲抽頭輸出端， 因?yàn)槲覀兂闃宇l率為76.8KHZ是基帶信號19.2 Kbit/s的4倍，故取6，10，14, 18, 22，26, 30等七個(gè)抽頭輸出端。理論上講，抽頭數(shù)目越多就越能消除碼間 串?dāng)_的影響，但勢必會增加調(diào)整的難度。且若變系數(shù)電路的準(zhǔn)確度得不到保證， 增加抽頭數(shù)所獲得的效益也不會顯示出來。實(shí)現(xiàn)Ci調(diào)整的電路，稱為變系數(shù)電路。它是由運(yùn)放TL064所組成的放大器, 改

4、變其反饋電阻，即可使其增益變化，為隨時(shí)修改系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)提供了條件。 這里七級變系數(shù)電路的形式和參數(shù)完全相同。實(shí)現(xiàn)加權(quán)系數(shù)相加的電路，稱為相加器，它也是用 TL064進(jìn)行有源相加的。 具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，把七級變系數(shù)電路的輸出分兩段相加， 然后再將兩段的結(jié)果相加在 一起。相加器輸出端所接的接收濾波器，目的是讓19.2 Kbit/s的數(shù)字基帶信號通過 并加以放大，同時(shí)濾除了 76.8KHZ的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘頻率分量。取樣判決器將接收濾波器的輸出經(jīng)抽樣判決， 恢復(fù)出數(shù)字基帶信號， 便于同 學(xué)們把輸入信碼和再生輸出信碼進(jìn)行比較，確定誤碼情況。五實(shí)驗(yàn)的基本原理：時(shí)域均衡器通常用線性橫向?yàn)V波器來實(shí)現(xiàn)。 設(shè)有限長橫向?yàn)V波

5、器的單位沖擊 響應(yīng)為e(t)，相應(yīng)的頻率特性為E，則Ne(t)Ci t iT aiNNE( )Cie j TiN可見E(w)是由2N+1個(gè)Ci所確定的，Ci不同將對應(yīng)有不同的E。又設(shè)橫向?yàn)V波器的輸出為 丫(t)，輸入為X(t),則在抽樣時(shí)刻就有t=kTs+to (k 為相應(yīng)的第k個(gè)抽樣時(shí)刻，to是可能的時(shí)偏)，于是NY(kTs to)Ci X (kTs to iTs)iNNCiX (k i)To toiN或者簡寫為：NYkCiXk iiN上式表明，均衡器在第k個(gè)抽樣時(shí)刻上得到的樣值 丫( kTs+to )將由2N+1個(gè) Ci 與( k-i )Ts+t o 積之和確定。從均衡的角度看，要求除 k

6、=o 外的所有 Yk 都等 于零。顯然，問題就歸結(jié)為尋求什么樣的Ci ?分析表明，只有在均衡器輸入波形X(t)給定時(shí)(即各種可能的X k-i確定的條件下)，通過調(diào)整Ci使指定的Yk =0。 但同時(shí)要求除了 k=0外的所有Yk都等于零是不可能的，所以當(dāng)采用有限抽頭系 數(shù)時(shí)，盡管有明顯的均衡效果，但碼間串?dāng)_并不能完全消除。如上所述，當(dāng)采用七個(gè)抽頭數(shù)的橫向?yàn)V波器時(shí)，碼間串?dāng)_不可能完全消除。 那么，均衡效果如何來衡量呢?本實(shí)驗(yàn)要采用兩個(gè)準(zhǔn)則。( 1 ) 最小峰值畸變準(zhǔn)則：由于信道的非理想性產(chǎn)生時(shí)間擴(kuò)散，使得系統(tǒng)沖擊響應(yīng)所占寬度超過一個(gè)碼 元寬度而引起碼間串?dāng)_。在圖 3中所示的沖擊響應(yīng)，h3為主瓣，hi

7、 h2 h4 h5稱為 旁瓣，旁瓣的非零是造成碼間串?dāng)_的直接因素。若調(diào)節(jié)均衡器的抽頭系數(shù)使除 h3以外的旁瓣為零，或者h(yuǎn)i2+ h22+ h/+ h52 （均方誤差）達(dá)到最小，均衡效果 是最佳的，這就達(dá)到了均衡的目的。(t)Ts0 Ts圖3（ a）測試信號 （b）系統(tǒng)響應(yīng)波形（2）眼圖最大準(zhǔn)則：在實(shí)際衡量均衡效果時(shí)幾乎離不開一種測試手段一一觀察“眼圖”。在均衡器的輸出端接示波器的垂直通道， 外同步信號接碼元時(shí)鐘，在熒屏上便可顯示“眼圖”，如圖4所示。因?yàn)樗螤钕袢说难劬Γ史Q其為“眼圖” ，在無碼 間串?dāng)_時(shí)，眼圖像一只完全張開的眼睛， 而在存在碼間串?dāng)_時(shí)，眼圖會部分地閉 合。由此可見，眼圖的張

8、開度將反映著碼間串?dāng)_的強(qiáng)弱，若調(diào)節(jié)變系數(shù)電路，使眼圖張開度最大，那么均衡效果是最佳，碼間串?dāng)_最小。眼圖可以定性表征均衡效果，若要對均衡效果進(jìn)行定量的衡量，則要用另一 種測試手段一一用誤碼儀測誤碼率。圖4眼圖六.實(shí)驗(yàn)步驟：本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)面板圖如圖7所示，在實(shí)驗(yàn)時(shí)請按下列步驟操作：1. 正確的連接電源；2. 按面板的箭頭UP或DOWN，選擇信號為63位信碼；3將開關(guān)k置于“測試信號”位置，用雙蹤示波器同時(shí)觀察測試信號和可變信 道濾波器的輸出，調(diào)整可變信道濾波器框圖下方的旋鈕，使其輸出的沖擊響應(yīng) 出現(xiàn)3個(gè)左右的旁瓣（注意本實(shí)驗(yàn)只有七個(gè)抽頭，故信道畸變不要太厲害，否 則均衡效果不明顯），然后將測試信號的

9、示波器探頭移至接收濾波器的輸出測 試孔，并開始調(diào)整變系數(shù)電路。其調(diào)整方法是，調(diào)整實(shí)驗(yàn)面板上的七個(gè)旋鈕， 使示波器屏幕上出現(xiàn)如圖5所示的波形，再旋動(dòng)Co所對應(yīng)的旋鈕，確定時(shí)間 原點(diǎn)（t=0）,即把時(shí)間原點(diǎn)放在橫向?yàn)V波器中心點(diǎn) Co處，然后由中心抽頭Co向 Cl C-1 C2 C-2 C3 C-3兩邊逐一調(diào)整變系數(shù)電路，使圖5中相應(yīng)的Cl C-1 C2 C-2 C3 C-3等輸出樣值最小，同時(shí)微調(diào)，使Co所確定的主瓣最大，其它旁瓣最?。ㄟ@ 時(shí)Cl C-1對C0影響最大，需反復(fù)仔細(xì)調(diào)整），這時(shí)就意味著按“最小峰值畸變 準(zhǔn)則”均衡至最佳。畫出面板圖上各測試孔上所觀測到的波形（注意時(shí)序的對 應(yīng)關(guān)系），并

10、以對比的手法分析均衡效果及作用。4 保持上面的信道特性不變，將開關(guān)k打至“信號發(fā)生器”位置，這時(shí)信碼為 63位的M序列。這時(shí)我們可先觀察均衡前（觀察點(diǎn)在可變信道濾波器輸出孔） 的眼圖，該眼圖幾乎完全閉合，且掃線雜亂、線跡模糊，表明存在著嚴(yán)重的串 擾，若直接對此信號進(jìn)行判決，誤碼率必然很高。然后我們把觀察點(diǎn)移至均衡 器輸出測試點(diǎn)，觀察均衡后的眼圖，并微調(diào)（若在加測試信號時(shí)調(diào)至最佳，可 不微調(diào)。是否進(jìn)行微調(diào)，視眼圖大小、跡線粗細(xì)及清晰與否而定）變系數(shù)旋鈕， 使眼圖張開至如圖6所示的情況為止。畫下均衡前后的兩個(gè)眼圖，通過對比， 認(rèn)識均衡效果及其作用。觀察眼圖的方法是：把接收濾波器（或可變信道濾波器）的輸出信號接至示 波器的一個(gè)通道，時(shí)鐘信號接至示波器的外同步信號，并把“觸發(fā)方式”置為“外”，調(diào)整掃描速度“ t/div ”和垂直靈敏度“ v/div ”，便可在示波器屏幕上得 到兩只“眼睛”。圖6均衡后的眼圖5 用示波器的兩個(gè)探頭分別觀察信碼輸出和抽樣判決器輸出，畫出兩點(diǎn)波形, 比較均衡后有無誤碼。6 改變信道特性，使畸變加大，重復(fù) 24各步驟。七.思考及實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1通過實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)采用的兩個(gè)均衡準(zhǔn)則各有什么特點(diǎn)，