通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告PPT

1、通信原理A-實(shí)驗(yàn)教程電子科學(xué)與技術(shù)系 周維龍實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備 TX-5型通信原理實(shí)驗(yàn)箱 雙蹤示波器AMI-HDB3編譯碼數(shù)字信源數(shù)字調(diào)制2DPSK解調(diào)器2FSK解調(diào)器位同步幀同步載波同步數(shù)字終端PCM編譯碼兩人通話實(shí)驗(yàn)要求 學(xué)生2-3人一組，按要求完成各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容； 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每個(gè)學(xué)生必須寫好相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，方可離開；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 序號(hào)序號(hào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容課時(shí)課時(shí)1數(shù)字基帶信號(hào)22數(shù)字調(diào)制23數(shù)字解調(diào)與眼圖24模擬鎖相環(huán)與載波同步2實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶信號(hào)（2學(xué)時(shí)）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)； 掌握AMI、HDB3的編碼規(guī)則； 掌握從HDB3碼信號(hào)

2、中提取位同步信號(hào)的方法； 了解HDB3(AMI)編譯碼集成電路CD22103。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用示波器觀察單極性非歸零碼（NRZ)、傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（AMI)、三階高密度雙極性碼（HDB3)、整流后的AMI碼及整流后的HDB3碼； 用示波器觀察從HDB3碼中和從AMI碼中提取位同步信號(hào)的電路中有關(guān)波形； 用示波器觀察HDB3、AMI譯碼輸出波形?；驹?數(shù)字信源 HDB3編譯碼數(shù)字信源 本模塊是整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)送端，模塊內(nèi)部只使用+5V電壓，其原理方框圖如圖1-1所示，電原理圖如圖1-2所示。本單元產(chǎn)生NRZ信號(hào)，信號(hào)碼速率約為170.5KB，幀結(jié)構(gòu)如圖12所示。幀長(zhǎng)為24位，其中首位無(wú)定義，第2位

3、到第8位是幀同步碼（7位巴克碼1110010），另外16位為2路數(shù)據(jù)信號(hào)，每路8位。此NRZ信號(hào)為集中插日幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)，實(shí)驗(yàn)電路中數(shù)據(jù)碼用紅色發(fā)光二極管指示，幀同步碼及無(wú)定義位用綠色發(fā)光二極管指示。發(fā)光二極管亮狀態(tài)表示1碼，熄狀態(tài)表示0碼。 圖11 數(shù)字信源方框圖圖12 幀結(jié)構(gòu)圖圖 1-1（b) 數(shù)字信源實(shí)物圖晶振信號(hào)測(cè)試點(diǎn)信源位同步信號(hào)輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn)NRZ信號(hào)（絕對(duì)碼）輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn)信源幀同步信號(hào)輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn)數(shù)字信號(hào)源原理圖一、分頻器 74161進(jìn)行13分頻，輸出信號(hào)頻率為341KHZ。74161是一個(gè)4位二進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，預(yù)置在3狀態(tài)。 74193完成2、4、8、16運(yùn)算，輸出BS

4、、S1、S2、S3等4個(gè)信號(hào)。BS為位同步信號(hào)，頻率為170.5KHZ。S1、S2、S3為三個(gè)選通信號(hào)，頻率分別為BS信號(hào)頻率的1/2、1/4、和1/8。74193是一個(gè)4位二進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器，當(dāng)CPD=PL=1、 =0時(shí)，可在Q0、Q1、Q2及Q3端分別輸出上述4個(gè)信號(hào)。 40160是一個(gè)二十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，預(yù)置在7狀態(tài)，完成3運(yùn)算，在Q0和Q1端分別輸出選通信號(hào)S4、S5，這兩個(gè)信號(hào)的頻率相等、等于S3信號(hào)頻率的1/3。 分頻器輸出的S1、S2、S3、S4、S5等5個(gè)信號(hào)的波形如圖1-3（a）和1-3（b)所示。 圖1-3 分頻器輸出信號(hào)波形二、八選一 采用8路數(shù)據(jù)選擇器4512，它包含了8

5、路傳輸數(shù)據(jù)開關(guān)、地址譯碼器和三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，其真值表如表1-1所示。U5、U6和U7的地址信號(hào)輸入端A、B、C并連在一起并分別接S1、S2、S3信號(hào)，它們的8個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端x0 x7分別與K1、K2、K3輸出的8個(gè)并行信號(hào)連接。由表11可以分析出U5、U6、U7輸出信號(hào)都是碼速率為170.5KB、以8位為周期的串行信號(hào)。CBAINHDISZ00000X000100X101000X201100X310000X410100X511000X611100X71001高阻表1-1 4512真值表三、三選一 三選一電路原理同八選一電路原理。S4、S5信號(hào)分別輸入到U8的地址端A和B，U5、U6、U7輸出的3

6、路串行信號(hào)分別輸入到U8的數(shù)據(jù)端x3、x0、x1，U8的輸出端即是一個(gè)碼速率為170.5KB的2路時(shí)分復(fù)用信號(hào)，此信號(hào)為單極性不歸零信號(hào)（NRZ)。四、倒相與抽樣 圖1-1中的NRZ信號(hào)的脈沖上升沿或下降沿比BS信號(hào)的下降沿稍有點(diǎn)遲后。在實(shí)驗(yàn)二的數(shù)字調(diào)制單元中，有一個(gè)將絕對(duì)碼變?yōu)橄鄬?duì)碼的電路，要求輸入的絕對(duì)碼信號(hào)的上升沿及下降沿與輸入的位同步信號(hào)上升沿對(duì)齊，而這兩個(gè)信號(hào)由數(shù)字信源提供。倒相與抽樣電路就是為了滿足這一要求而設(shè)計(jì)的，它們使NRZ-OUT及BS-OUT信號(hào)滿足碼變換電路的要求。 FS信號(hào)可用作示波器的外同步信號(hào)，以便觀察2DPSK等信號(hào)。 FS信號(hào)、NRZOUT信號(hào)之間的相位關(guān)系如圖

7、1-4所示，圖中NRZOUT的無(wú)定義位為0，幀同步碼為1110010，數(shù)據(jù)1為11110000，數(shù)據(jù)2為00001111。FS信號(hào)的低電平、高電平分別為4位和8位數(shù)字信號(hào)時(shí)間，其上升沿比NRZOUT碼第一位起始時(shí)間超前一個(gè)碼元。 圖1-4 FS、NRTOUT波形HDB3編譯碼 原理框如圖1-5所示。本模塊內(nèi)部使用+5V和-5V電壓，其中-5V電壓由-12V電壓源經(jīng)三端穩(wěn)壓器7905變換得到。 本模塊上的開關(guān)K4用于選擇碼型，K4位于左邊A(AMI端）選擇AMI碼，位于右邊H(HDB3端）選擇HDB3碼。 圖1-5 HDB3編譯碼方框圖圖1-6 HDB3編譯碼原理圖圖1-7 HDB3編譯碼實(shí)物圖

8、主要芯片 EPM7064SLC44 (CPLD)CD22103 (HDB3/AMI)4046 (D-PPL)實(shí)驗(yàn)步驟（一） 本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元和HDB3編譯碼單元。 熟悉數(shù)字信源單元和HDB3編譯碼單元的工作原理。接好電源線，打開電源開關(guān)。 用示波器觀察數(shù)字信源單元上的各種信號(hào)波形。 用信源單元的FS作為示波器的外同步信號(hào)，示波器探頭的地端接在實(shí)驗(yàn)板任何位置的GND點(diǎn)均可，進(jìn)行下列觀察：（1）示波器的兩個(gè)通道探頭分別接信源單元的NRZ-OUT 和BS-OUT，對(duì)照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信源單元是否已正常工作（1碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管亮，0碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管熄）；觀察并記錄結(jié)果。（2）用開關(guān)K1

9、產(chǎn)生代碼1110010（為任意代碼，1110010為7位幀同步碼），K2、K3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察并記錄本實(shí)驗(yàn)給定的集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)幀結(jié)構(gòu)，和NRZ碼特點(diǎn)。】實(shí)驗(yàn)步驟（二） 用示波器觀察HDB3編譯單元的各種波形。 仍用信源單元的FS信號(hào)作為示波器的外同步信號(hào)。（1） 示波器的兩個(gè)探頭CH1和CH2分別接信源單元的NRZ-OUT和HDB3單元的AMI-HDB3，將信源單元的K1、K2、K3每一位都置1，觀察全1碼對(duì)應(yīng)的AMI碼（開關(guān)K4置于左方AMI端）和HDB3碼（開關(guān)K4置于HDB3端）。再將K1、K2、K3置為全0，觀察全0碼對(duì)應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。（2） 將K1、K2

10、、K3置于0111 0010 0000 1100 0010 0000態(tài)，觀察并記錄對(duì)應(yīng)的AMI碼和HDB3碼。（3） 將K1、K2、K3置于任意狀態(tài)，K4先置左方（AMI）端再置右方（HDB3)端，CH1接信源單元的NRZ-OUT，CH2依次接HDB3單元的DET、BPF、BS-R和NRZ，觀察這些信號(hào)波形。】實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容； 實(shí)驗(yàn)原理； 實(shí)驗(yàn)步驟； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析； 總結(jié)與心得體會(huì)。注：結(jié)果與分析中回答:1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察和記錄回答：（1）不歸零碼和歸零碼的特點(diǎn)是什么？（2）與信源代碼中的“1”碼相對(duì)應(yīng)的AMI碼及HDB3碼是否一定相同？為什么？2、設(shè)代碼為全1，全0及01

11、11 0010 0000 1100 0010 0000，給出AMI及HDB3碼的代碼和波形。實(shí)驗(yàn)二 數(shù)字調(diào)制（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)的方法。 掌握絕對(duì)碼、相對(duì)碼概念及它們之間的變化關(guān)系。 掌握相對(duì)碼波形與2PSK信號(hào)波形之間的關(guān)系、絕對(duì)碼波形與2DPSK信號(hào)波形之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用示波器觀察絕對(duì)碼波形、相對(duì)碼波形。 用示波器觀察2ASK、2FSK、2PSK 、2DPSK信號(hào)波形?；驹恚ㄒ唬?本實(shí)驗(yàn)用到數(shù)字信源模塊和數(shù)字調(diào)制模塊。信源模塊向調(diào)制模塊提供數(shù)字基帶信號(hào)（NRZ碼）和位同步信號(hào)BS(已在實(shí)驗(yàn)電路板上連通，不必手工接線)。調(diào)制模塊將輸

12、入絕對(duì)碼AK(NRZ碼)變相對(duì)碼BK、用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)。調(diào)制模塊內(nèi)部只用+5V電壓。數(shù)字調(diào)制單元的原理方框圖如圖2-1所示，電原理圖2-2所示，測(cè)試實(shí)物圖如圖2-3所示。晶振放大器2(A)濾波器2PSK 調(diào)制 射隨器CAR2(B)濾波器2FSK 調(diào)制2ASK 調(diào)制碼變換BK2ASK2FSKNRZ BSAKKKKK2DPSKCARCAR/2圖2-1 數(shù)字調(diào)制方框圖圖2-2 數(shù)字調(diào)制原理圖圖2-3 數(shù)字調(diào)制測(cè)試實(shí)物圖2DPSK信號(hào)載波測(cè)試點(diǎn)相對(duì)碼測(cè)試點(diǎn)2DPSK信號(hào)測(cè)試點(diǎn)/輸出點(diǎn)2FSK信號(hào)試點(diǎn)2ASK信號(hào)試點(diǎn)基本原理（二） 將晶振信號(hào)進(jìn)行2分頻、濾波后，得到2ASK

13、的載頻2. .2165MHZ。放大器的發(fā)射極和集電極輸出兩個(gè)頻率相等、相位相反的信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)就是2PSK、2DPSK的兩個(gè)載波，2FSK信號(hào)的兩個(gè)載波頻率分別為晶振頻率的1/2和1/4，也是通過(guò)分頻和濾波得到的。 下面重點(diǎn)介紹2PSK、2DPSK。2PSK、2DPSK波形與信息代碼的關(guān)系如圖2-4所示。圖2-4 2PSK、2DPSK波形基本原理（二） 本單元用碼變換2PSK調(diào)制方法產(chǎn)生2DPSK信號(hào)，原理框圖及波形圖如圖2-5所示。相對(duì)于絕對(duì)碼AK、2PSK調(diào)制器的輸出就是2DPSK信號(hào)，相對(duì)于相對(duì)碼、2PSK調(diào)制器的輸出是2PSK信號(hào)。圖中設(shè)碼元寬度等于載波周期，已調(diào)信號(hào)的相位變化與AK

14、、BK的關(guān)系當(dāng)然也是符合上述規(guī)律的，即對(duì)于AK來(lái)說(shuō)是“1變0不變”關(guān)系，對(duì)于BK來(lái)說(shuō)是“異變同不變”關(guān)系，由AK到BK的變換也符合“1變0不變”規(guī)律。圖2-5 2DPSK調(diào)制器+2PSK 調(diào)制2DPSK(AK)2PSK(BK)TSAKBKBK-1實(shí)驗(yàn)步驟 本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元及數(shù)字調(diào)制單元。 熟悉數(shù)字調(diào)制單元的工作原理。接通電源，打開實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān)。將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開關(guān)K7置于左方N（NRZ）端。 用數(shù)字信源單元的FS信號(hào)作為示波器的外同步信號(hào)，示波器CH1接信源單元的(NRZ-OUT)AK（即調(diào)制器的輸入），CH2接數(shù)字調(diào)制單元的BK，信源單元的K1、K2、K3置于任意狀態(tài)（非全0）

15、，觀察AK、BK波形，總結(jié)絕對(duì)碼至相對(duì)碼變換規(guī)律以及從相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換規(guī)律。 示波器CH1接2DPSK，CH2分別接AK及BK，觀察并總結(jié)2DPSK信號(hào)相位變化與絕對(duì)碼的關(guān)系以及2DPSK信號(hào)相位變化與相對(duì)碼的關(guān)系（此關(guān)系即是2PSK信號(hào)相位變化與信源代碼的關(guān)系）。 示波器CH1接AK、CH2依次接2FSK和2ASK；觀察這兩個(gè)信號(hào)與AK的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容； 實(shí)驗(yàn)原理； 實(shí)驗(yàn)步驟； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析； 總結(jié)與心得體會(huì)。注：結(jié)果與分析中回答:1、設(shè)絕對(duì)碼為全1、全0或1001 1010，求相對(duì)碼。2、設(shè)相對(duì)碼為全1、全0或1001 1010，求絕對(duì)碼。3、設(shè)信息代碼為

16、1001 1010，假定載頻分別為碼元速率的1倍和1. .5倍，畫出2DPSK及2PSK信號(hào)波形。4、總結(jié)絕對(duì)碼至相對(duì)碼的變換規(guī)律、相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換規(guī)律并設(shè)計(jì)一個(gè)由相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換電路。5、總結(jié)2DPSK信號(hào)的相位變化與信息代碼(即絕對(duì)碼)之間的關(guān)系以及2DPSK信號(hào)的相位變化與相對(duì)碼之間的關(guān)系（即2PSK的相位變化與信息代碼之間的關(guān)系）。實(shí)驗(yàn)三 數(shù)字解調(diào)與眼圖（2學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握2DPSK相干解調(diào)原理。 掌握2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)原理。 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用示波器觀察2DPSK相干解調(diào)器各點(diǎn)波形。 用示波器觀察2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器各點(diǎn)波形。 用示波器觀察眼圖?；驹恚ㄒ唬?可用相干解調(diào)

17、或差分相干解調(diào)法（相位比較法）解調(diào)2DPSK信號(hào)。在相位比較法中，要求載波頻率為碼速率的整數(shù)倍，當(dāng)此關(guān)系不能滿足時(shí)只能用相干解調(diào)法。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，2DPSK載波頻率等碼速率的13倍，兩種解調(diào)方法都可用。實(shí)際工程中相干解調(diào)法用得最多。2FSK信號(hào)的解調(diào)方法有：包絡(luò)括檢波法、相干解調(diào)法、鑒頻法、過(guò)零檢測(cè)法等。 本實(shí)驗(yàn)采用相干解調(diào)法解調(diào)2DPSK信號(hào)、采用過(guò)零檢測(cè)法解調(diào)2FSK信號(hào)。2DPSK模塊內(nèi)部使用+5V、+12V和-12V電壓，2FSK模塊內(nèi)部?jī)H使用+5V電壓。圖4-1為兩個(gè)解調(diào)器的原理方框圖，其電路原理圖如圖3-2所示，測(cè)試實(shí)物圖如圖3-3所示。圖3-1 數(shù)字解調(diào)方框圖（a) 2DPSK相

18、干解調(diào) （b）2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào) 相乘器低通濾波器運(yùn)放比較器抽樣器碼反變換AK-OUTBKCM-OUTVCBS-INMU2DPSK-INCAR-INLPF抽樣判決器(a)單穩(wěn)1單穩(wěn)2相加器低通濾波器整形2抽樣器整形12FSK-INFDCM LPFAK-OUTBS-IN抽樣判決器 (b)圖 3-2(a) 2DPSK 解調(diào)原理圖圖 3-2 (b) 2FSK 解調(diào)原理圖56U34C74HC0489U34D74HC0412U34A74HC0434U34B74HC04123U36A74LS320. 1uFC20C21600pC22600pC236. 6pC24200pC250. 1uR415kR425

19、kR454kR4611kR4740kR495kR4310k10KR44R4810kVCCVCCVCCVCCVCCVCCR25kR35kVCC47165238U37LM318HA1B2CLR3Q4Q13Cext14RCext15U35A74LS123A9B10CLR11Q12Q5Cext6RCext7U35B74LS123CLK3D2S D4C D1Q5Q6U38A74LS742FSK-I NFDLPFCMBS-I NAK-OUT圖3-3測(cè)試實(shí)物圖解調(diào)輸出相對(duì)碼的輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn)解調(diào)輸出絕對(duì)碼的輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn)相乘器輸出信號(hào)試點(diǎn)低通、運(yùn)放輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn)比較器比較電壓測(cè)試點(diǎn)比較器輸出信號(hào)的測(cè)試點(diǎn)位同步

20、信號(hào)輸入點(diǎn)2FSK過(guò)零檢測(cè)輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn)低通濾波器輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn)整形輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn)位同步信號(hào)輸入點(diǎn)解調(diào)輸出信號(hào)的輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn)主要芯片 MC149674123幾點(diǎn)說(shuō)明 在實(shí)際應(yīng)用的通信系統(tǒng)中，解調(diào)器的輸入端都有一個(gè)帶通濾波器用來(lái)濾除帶外的信道白噪聲并確保系統(tǒng)的頻率特性符合無(wú)碼間串?dāng)_條件。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，發(fā)端即數(shù)字調(diào)制的輸出端沒有帶通濾波器、信道是理想的，故解調(diào)器輸入端就沒加帶通濾波器。2DPSK相干解調(diào)電路中的一些具體問(wèn)題 MU的波形接近圖3-4所示的理論波形，略有區(qū)別。 信源是周期為24bit的周期信號(hào)，當(dāng)24bit的相對(duì)碼BK中“1”碼和“0”碼個(gè)數(shù)不相等時(shí)，相乘器U29的輸出

21、信號(hào)MU及低通濾波器輸出信號(hào)LPF是正負(fù)不對(duì)稱的信號(hào)。在實(shí)際的2DPSK通信系統(tǒng)中，抽樣判決器輸入信號(hào)是一個(gè)均值為0且正負(fù)對(duì)稱的信號(hào)，因此最佳判決電平為0。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，Vc決定判決電平。當(dāng)Vc=0而相對(duì)碼BK中“1”碼和“0”碼個(gè)數(shù)差別太大時(shí)，可能出現(xiàn)誤判決，即解調(diào)器出現(xiàn)誤碼。因?yàn)榇藭r(shí)LPF信號(hào)的正電平或負(fù)電平非常接近0電平，抽樣脈沖（位同步信號(hào)）稍不理想就會(huì)造成誤碼。電位器R39用來(lái)調(diào)節(jié)判決電平，當(dāng)BK中“1”碼與“0”碼個(gè)數(shù)差別比較大時(shí)出現(xiàn)誤碼時(shí)，可調(diào)節(jié)R39使Vc等于LPF信號(hào)的中值（最佳判決門限）。實(shí)際通信系統(tǒng)中的2DPSK相干解調(diào)器（或差分相干解調(diào)器）不需要調(diào)節(jié)判決電平。 比較器的

22、輸出CM為TTL電平信號(hào)，它不能作為相對(duì)碼直接送給碼反變器，因?yàn)樗⒉皇且粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)的單極性非歸零碼，其單個(gè)“1”碼對(duì)應(yīng)的正脈沖的寬度可能小于碼元寬度、也可能大于碼元寬度。另外，當(dāng)LPF中有噪聲時(shí)，CM中還會(huì)出現(xiàn)噪聲脈沖。 異或門74LS86輸出的絕對(duì)碼波形的高電平上疊加有小的干擾信號(hào)，經(jīng)U34整形后即可去掉。圖 3-4 2DPSK 相干解調(diào)波形示意圖2FSK解調(diào)器工作原理及有關(guān)問(wèn)題說(shuō)明 圖3-5為2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器各點(diǎn)波形示意圖，圖中設(shè)“1”碼載頻等于碼速率的兩倍，“0”碼載頻等于碼速率。 整形1和整形2的功能與比較器類似，在其輸入端將輸入信號(hào)疊加在2.5V上。74HC04的狀態(tài)轉(zhuǎn)換電平約為

23、2.5V，可把輸入信號(hào)進(jìn)行硬限幅處理。整形1將正弦2FSK信號(hào)變?yōu)門TL電平的2FSK信號(hào)。整形2和抽樣電路共同構(gòu)成一個(gè)判決電平為2.5V的抽樣判決器。 單穩(wěn)1、單穩(wěn)2分別被設(shè)置為上升沿觸發(fā)和下降沿觸發(fā)，它們與相加器一起共同對(duì)TTL電平的2FSK信號(hào)進(jìn)行微分、整流處理。電位器R43和R44決定上升沿脈沖寬度及下降沿脈沖寬度（應(yīng)基本相等）。 R48可以調(diào)節(jié)濾波器的頻率特性及LPF信號(hào)幅度，LPF不是TTL電平信號(hào)且不是標(biāo)準(zhǔn)的非歸零碼，必須進(jìn)行抽樣判決處理。U34對(duì)抽樣判決輸出信號(hào)進(jìn)行整形。圖3-5 2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器各點(diǎn)波形示意圖實(shí)驗(yàn)步驟（一） 本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元、數(shù)字調(diào)制單元、載波同步

24、單元、2DPSK解調(diào)單元及2FSK解調(diào)單元，它們之間的信號(hào)連結(jié)方式如圖3-6所示,其中實(shí)線是指已在電路板上布好的,虛線是實(shí)驗(yàn)中要手工連接的。實(shí)際通信系統(tǒng)中，解調(diào)器需要的位同步信號(hào)來(lái)自位同步提取單元。本實(shí)驗(yàn)中尚未用位同步提取單元,所以位同步信號(hào)直接來(lái)自數(shù)字信源。在做2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)，位同步信號(hào)送給2DPSK解調(diào)單元，做2FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)時(shí)則送到2FSK解調(diào)單元。數(shù)字信源數(shù)字調(diào)制2FSK 解調(diào)2DPSK 解調(diào)載波同步BS-OUTNRZ-OUT(AK)CAR-OUT2FSK2DPSKBS-INBS-IN圖4-6 數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)連接圖實(shí)驗(yàn)步驟（二） 復(fù)習(xí)前面實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容并熟悉2DPSK解調(diào)單元及2FSK

25、解調(diào)單元的工作原理，接通實(shí)驗(yàn)箱電源。將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開關(guān)K7置于左方NRZ端。 檢查要用到的數(shù)字信源、數(shù)字調(diào)制及載波同步單元是否工作正常，保證載波同步單元處于同步態(tài)！ 2DPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn) 2FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟（2DPSK） （1） 將數(shù)字信源單元的BS-OUT用信號(hào)連線連接到2DPSK解調(diào)單元的BS-IN點(diǎn),以信源單元的FS信號(hào)作為示波器外同步信號(hào)，將示波器的CH1接數(shù)字調(diào)制單元的BK，CH2（建議使用示波器探頭的x10衰減檔）接2DPSK解調(diào)單元的MU。MU與BK同相或反相，其波形應(yīng)接近圖4-4所示的理論波形。（2） 示波器的CH2接2DPSK解調(diào)單元的LPF，可看到LPF與MU同

26、相。當(dāng)一幀內(nèi)BK中“1”碼“0”碼個(gè)數(shù)相同時(shí)，LPF的正、負(fù)極性信號(hào)電平與0電平對(duì)稱，否則不對(duì)稱。（3） 示波器的CH1接VC，調(diào)節(jié)電位器R39，保證VC處在0電平（當(dāng)BK中“1”與“0”等概時(shí)LPF的中值即為0電平），此即為抽樣判決器的最佳門限。（4） 觀察數(shù)字調(diào)制單元的BK與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK之間的關(guān)系，再觀察數(shù)字信源單元中AK信號(hào)與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK、AK-OUT信號(hào)之間的關(guān)系。（5） 將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開關(guān)K7置于右方（M序列）端，此時(shí)數(shù)字調(diào)制器輸入的基帶信號(hào)是偽隨機(jī)序列（本系統(tǒng)中是M序列）信號(hào)。用示波器觀察2DPSK解調(diào)單元LPF點(diǎn)，即可看

27、到無(wú)噪聲狀態(tài)下的眼圖。實(shí)驗(yàn)步驟（2FSK） 將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開關(guān)K7還原置于左方NRZ端。將數(shù)字信源單元的BS-OUT用信號(hào)連線換接到2FSK解調(diào)單元的BS-IN點(diǎn),示波器探頭CH1接數(shù)字調(diào)制單元中的AK，CH2分別接2FSK解調(diào)單元中的FD、LPF、CM及AK-OUT，觀察2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器的解調(diào)過(guò)程（注意：低通及整形2都有倒相作用）。LPF的波形應(yīng)接近圖3-5所示的理論波形。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容； 實(shí)驗(yàn)原理； 實(shí)驗(yàn)步驟； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析； 總結(jié)與心得體會(huì)。注：結(jié)果與分析中回答:1、 設(shè)絕對(duì)碼為1001101，相干載波頻率等于碼速率的1.5倍，根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察得到的規(guī)律，

28、畫出CAR-OUT與CAR同相、反相時(shí)2DPSK相干解調(diào)MU、LPF、BS、BK、AK波形示意圖，總結(jié)2DPSK克服相位模糊現(xiàn)象的機(jī)理。2、 設(shè)絕對(duì)碼為1001101,2FSK的兩個(gè)載波分別為碼速率的四倍和兩倍，根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察得到的規(guī)律，畫出2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器輸入的2FSK波形及FD、LPF、BS、AK波形（設(shè)低通濾波器及整形2都無(wú)倒相作用）。實(shí)驗(yàn)四：模擬鎖相環(huán)與載波同步（2課時(shí)）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、模擬鎖相環(huán)工作原理以及環(huán)路鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)、同步帶、捕捉帶等基本概念。2、掌握用平方法從2DPSK信號(hào)中提取相干載波的原理及模擬鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)方法。3、了解相干載波相位模糊現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀

29、察模擬鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)及捕捉過(guò)程 ；2、觀察環(huán)路的捕捉帶和同步帶 ；3、用平方環(huán)法從2DPSK信號(hào)中提取載波同步信號(hào)，觀察相伴模糊現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)原理平方鑒相器環(huán)路濾波器壓控振蕩器放大整形2移相器濾波器VCOCAR-OUTMUUd2DPSK通信系統(tǒng)中常用平方環(huán)或同相正交環(huán)（科斯塔斯環(huán)）從2DPSK信號(hào)中提取相干載波。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的載波同步提取模塊用平方環(huán)，原理方框圖如圖4-1所示，電原理圖如圖4-2所示。模塊內(nèi)部使用+5V、+12V、-12V電壓，所需的2DPSK輸入信號(hào)已在實(shí)驗(yàn)電路板上與數(shù)字調(diào)制單元2DPSK輸出信號(hào)連在一起。測(cè)試實(shí)物如圖4-3所示。圖4-1 載波同步方框圖圖 4-2 載波

30、同步原理圖實(shí)驗(yàn)原理平方器輸出測(cè)試點(diǎn)VCO輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn)鑒相器輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn)相干載波信號(hào)輸出測(cè)試點(diǎn)圖 4-3 實(shí)物測(cè)試圖 鎖相環(huán)由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LF）及壓控振蕩器（VCO）組成，如圖4-4所示。uc(t)PDLFVCOuo(t)ui(t)ud(t)圖4-4 鎖相環(huán)方框圖實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 模擬鎖相環(huán)中，PD是一個(gè)模擬乘法器，LF是一個(gè)有源或無(wú)源低通濾波器。鎖相環(huán)路是一個(gè)相位負(fù)反饋系統(tǒng)，PD檢測(cè)ui(t)與uo(t)之間的相位誤差并進(jìn)行運(yùn)算形成誤差電壓ud(t)，LF用來(lái)濾除乘法器輸出的高頻分量（包括和頻及其他的高頻噪聲）形成控制電壓uc(t)，在uc(t)的作用下、uo(t)的相位向ui(t)的相位靠近。設(shè)ui(t)=Uisinit+i(t)，uo(t)=Uocosit+o(t)，則ud(t)=Udsine(t)，e(t)=i(t)-o(t)，故模擬鎖相環(huán)的PD是一個(gè)正弦PD。設(shè)uc