通信原理實(shí)驗(yàn)03614

通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)PAGEPAGE61實(shí)驗(yàn)一CPLD可編程數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉各種時(shí)鐘信號(hào)的特點(diǎn)及波形；2．熟悉各種數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)及波形。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M三、實(shí)驗(yàn)電路的工作原理（一）、CPLD可編程模塊二電路的功能及電路組成圖1-1是CPLD可編程模塊的電路圖。CPLD可編程模塊（芯片位號(hào)：U101）用來(lái)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需要的各種時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。它由CPLD可編程器件ALTERA公司的EPM240(EPM7128或者是Xilinx公司的XC95108)、下載接口電路（J101）和一塊晶振（JZ101）組成。晶振用來(lái)產(chǎn)生16.384MHz系統(tǒng)內(nèi)的主時(shí)鐘。本實(shí)驗(yàn)要求參加實(shí)驗(yàn)者了解這些信號(hào)的產(chǎn)生方法、工作原理以及測(cè)量方法，才可通過(guò)CPLD可編程器件的二次開(kāi)發(fā)（本實(shí)驗(yàn)箱提供專(zhuān)門(mén)的開(kāi)發(fā)模塊）生成這些信號(hào)，理論聯(lián)系實(shí)踐，提高實(shí)際操作能力。（二）、各種信號(hào)的功用及波形1．12腳輸入16.384MHz主時(shí)鐘，方波。由晶振JZ101產(chǎn)生的16.384MHz時(shí)鐘，經(jīng)電阻R111，從12腳送入U(xiǎn)101進(jìn)行整形，然后分頻、產(chǎn)生各種信號(hào)輸出。2．27腳，輸出2.048MHz時(shí)鐘，方波。3．100腳，輸出1.024MHz時(shí)鐘，方波。4．6腳，輸出64KHz時(shí)鐘，方波。5．2腳，輸出32KHz時(shí)鐘，方波。6．1腳，輸出16KHz時(shí)鐘，方波。33腳，輸出32KHz偽隨機(jī)碼。5腳，輸出2KHz偽隨機(jī)碼。69腳，輸出8KHz的窄脈沖同步信號(hào)，供PCM（一）編碼模塊用（時(shí)隙可變）。10．70腳，輸出8KHz的窄脈沖同步信號(hào)，供PCM（二）編碼模塊用（時(shí)隙可變）。8KHz的窄脈沖同步信號(hào),可通過(guò)編程來(lái)改變它們的時(shí)序和脈沖寬度，學(xué)生可通過(guò)薄膜鍵盤(pán)選擇，供PCM（一）模塊、PCM（二）模塊使用電原理示意圖見(jiàn)如圖1－1所示，由CPLD芯片U101、下載接口電路J101、一塊晶振JZ101及外圍一些電容電阻組成（有興趣的同學(xué)，可以到網(wǎng)上搜索相關(guān)原器件的詳細(xì)資料）。注：本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中所有數(shù)字信號(hào)都是由同一個(gè)信號(hào)源JZ101分頻產(chǎn)生，所以頻率相同或者頻率成倍數(shù)關(guān)系的數(shù)字信號(hào)，都有相對(duì)固定的相位關(guān)系。圖1-1CPLD可編程模塊電路示意圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．熟悉CPLD可編程數(shù)字信號(hào)發(fā)生器各測(cè)量點(diǎn)信號(hào)波形。2．查閱CPLD可編程技術(shù)的相關(guān)資料，了解這些信號(hào)產(chǎn)生的方法。五、實(shí)驗(yàn)步驟1．打開(kāi)電源總開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮，系統(tǒng)開(kāi)始工作。2．用示波器測(cè)出下面所列各測(cè)量點(diǎn)波形，并對(duì)每一測(cè)量點(diǎn)的波形加以分析。GND為接地點(diǎn)，測(cè)量各點(diǎn)波形時(shí)示波器探頭的地線(xiàn)夾子應(yīng)先接地。各測(cè)量點(diǎn)波形如圖1－2所示，具體說(shuō)明如下：以下信號(hào)均由CPLD可編程器件EPM240芯片編程產(chǎn)生并送往各測(cè)量點(diǎn)。TP301：1024KHz的時(shí)鐘信號(hào)，作為PSK調(diào)制模塊中產(chǎn)生載頻信號(hào)用。TP901：32KHz的時(shí)鐘信號(hào)，作為FSK調(diào)制模塊中產(chǎn)生載頻信號(hào)用。TP602：方波信號(hào)，作為抽樣定理模塊中抽樣時(shí)鐘用?？捎杀∧ゆI盤(pán)選擇“抽樣定理模塊”中不同的抽樣時(shí)鐘信號(hào)（默認(rèn)為2KHz方波）。TP503:8KHz的窄脈沖同步信號(hào),可通過(guò)薄膜鍵盤(pán)選擇不同時(shí)隙。32KB/S偽隨機(jī)碼8Hz窄脈沖32KHz方波1024KHz32KB/S偽隨機(jī)碼8Hz窄脈沖32KHz方波1024KHz方波TP110：15位的偽隨機(jī)序列碼，碼元速率為32Kb/S，碼型為111100010011010，可對(duì)比TP901的32KHz的時(shí)鐘信號(hào)讀出它的碼型序列。該波形用來(lái)輸岀到PSK調(diào)制等模塊單元，作為數(shù)字基帶信號(hào)。TP905：K901開(kāi)關(guān)的1-2腳短接，15位的偽隨機(jī)序列碼，碼元速率為2Kb/S，碼型為111100010011010，可對(duì)比TP001的2KHz的時(shí)鐘信號(hào)讀出它的碼型序列。該波形用來(lái)輸岀到FSK調(diào)制模塊單元，作為FSK調(diào)制的數(shù)字基帶信號(hào)（默認(rèn)2KHzPN），也可通過(guò)薄膜鍵盤(pán)選擇2KHz方波。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中CPLD可編程器件EPM240芯片產(chǎn)生的信號(hào)還有很多，學(xué)生可在以后實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐步遇到。TP301TP301TP901TP109TP1101024KHz方波32KHz方波8Hz窄脈沖32Kb/S偽隨機(jī)碼圖1-2CPLD可編程模塊產(chǎn)生的部分信號(hào)波形示意圖五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1．分析各種時(shí)鐘信號(hào)及數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生的方法，敘述其功用。2．畫(huà)出各種時(shí)鐘信號(hào)及數(shù)字信號(hào)的波形。3．了解CPLD可編程技術(shù)方面的知識(shí)。實(shí)驗(yàn)二各種模擬信號(hào)源實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜じ鞣N模擬信號(hào)的產(chǎn)生方法及其用途；觀(guān)察分析各種模擬信號(hào)波形的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M3.鉚孔線(xiàn)1根4.小平口螺絲刀1只5.電話(huà)單機(jī)1臺(tái)（選用）三、電路工作原理模擬信號(hào)源電路用來(lái)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需的各種音頻信號(hào)：同步正弦波信號(hào)、非同步簡(jiǎn)易信號(hào)、話(huà)音信號(hào)、音樂(lè)信號(hào)，白噪聲等。（一）同步信號(hào)源（同步正弦波發(fā)生器）1．功用同步信號(hào)源用來(lái)產(chǎn)生與編碼數(shù)字信號(hào)同步的2KHz正弦波信號(hào)，可作為抽樣定理PAM、增量調(diào)制CVSD編碼、PCM編碼實(shí)驗(yàn)的輸入音頻信號(hào)。在沒(méi)有數(shù)字存貯示波器的條件下，用它作為編碼實(shí)驗(yàn)的輸入信號(hào)，可在普通示波器上觀(guān)察到穩(wěn)定的編碼數(shù)字信號(hào)波形。電路原理圖2-1為同步正弦信號(hào)發(fā)生器的電路圖。它由2KHz方波信號(hào)產(chǎn)生器（圖2-1中SC2K表示）、低通濾波器和輸出放大電路三部分組成。2KHz方波信號(hào)（SC2K）由CPLD可編程器件U101內(nèi)的邏輯電路通過(guò)編程產(chǎn)生。TP001為其測(cè)量點(diǎn)。U001A及周邊的阻容網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)截止頻率為ωL的低通濾波器，用以濾除各次諧波,只輸出一個(gè)2KHz正弦波，TP002“同步輸出”銅鉚孔為其輸出點(diǎn)。2K正弦波通過(guò)銅鉚孔輸出可供PAM、PCM、CVSD（M）模塊使用。W001用來(lái)改變輸出同步正弦波的幅度。（二）非同步信號(hào)源1．功用非同步信號(hào)源是一個(gè)簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器，它可產(chǎn)生頻率為0.3～4KHz頻率可調(diào)的正弦波信號(hào)、三角波信號(hào)和方波信號(hào)，輸出幅度為0～10V（一般使用范圍0～4V）連續(xù)可調(diào)（注：可改變某些器件參數(shù)調(diào)整頻率、幅度的輸出范圍）?？衫盟ㄐ缘赜^(guān)察通信話(huà)路的頻率特性，同時(shí)用做PAM、PCM、CVSD（M）模塊的音頻信號(hào)源，信號(hào)波形見(jiàn)圖2-7所示。工作原理非同步信號(hào)源的電路圖如圖2-2所示。它由集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038（或者XR2206，這里不做介紹）和一些外圍電路組成。ICL8038是大規(guī)模集成電路，它的內(nèi)部電路主要有矩形波、三角波或正弦波發(fā)生器電路，正弦波由管腳2輸出，三角波由管腳3輸出，矩形波管腳9輸出。管腳8為頻率調(diào)節(jié)（簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)頻）電壓輸入端。振蕩頻率與調(diào)頻電壓成正比，其線(xiàn)性度約為0.5%（詳細(xì)用法可到網(wǎng)上查找）。一般情況下，正弦波信號(hào)（頻率在0.3～3.4KHz間）易于觀(guān)察和分析，且完全滿(mǎn)足本平臺(tái)通信原理實(shí)驗(yàn)的需要，所以我們建議使用正弦波輸出作為非同步信號(hào)源。信號(hào)形式可由K002選擇輸出，調(diào)節(jié)W003可使其振蕩頻率在0.3～3.4KHz間變化，幅度由W002調(diào)節(jié)（可在0～4V間無(wú)失真變化），占空比由W004調(diào)節(jié)。TP003“非同步輸出”銅鉚孔為其輸出點(diǎn)。非同步正弦波通過(guò)銅鉚孔輸出可供PAM、PCM、CVSD（M）模塊使用。圖2-1同步正弦信號(hào)發(fā)生器電路圖（三）音樂(lè)信號(hào)產(chǎn)生電路1．功用音樂(lè)信號(hào)產(chǎn)生電路用來(lái)產(chǎn)生音樂(lè)信號(hào)送往音頻終端電路，以檢查話(huà)音信道的開(kāi)通情況及通話(huà)質(zhì)量。工作原理音樂(lè)信號(hào)產(chǎn)生電路見(jiàn)圖2-3。音樂(lè)信號(hào)由U004音樂(lè)片厚膜集成電路產(chǎn)生。該片的1腳為電源端，2腳為控制端，3腳為輸出端，4腳為公共地端。VCC經(jīng)R018、D003向U004的1腳提供3.3V電源電壓，當(dāng)2腳通過(guò)SW001接觸開(kāi)關(guān)觸發(fā)輸入控制電壓+3.3V時(shí)，音樂(lè)片即有音樂(lè)信號(hào)從第3腳輸出，經(jīng)TP005“音樂(lè)輸出”銅鉚孔送往各實(shí)驗(yàn)?zāi)K。（四）外加模擬信號(hào)輸入電路在一些特殊情況下，簡(jiǎn)易正弦波信號(hào)形式不能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求，就要用外加信號(hào)源提供所需信號(hào)。例如要定量地測(cè)試通信話(huà)路的頻率特性時(shí)需要使用頻率、電平與輸出阻抗都很穩(wěn)定的頻率范圍很寬的音頻測(cè)試信號(hào)，這就需要外接音頻信號(hào)產(chǎn)生器或函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。外加模擬信號(hào)輸入電路為它們提供了連接到實(shí)驗(yàn)的接口電路。外加模擬信號(hào)加入S02接口，轉(zhuǎn)接后由P01銅鉚孔“外加模擬輸出”輸出送往各實(shí)驗(yàn)?zāi)K。(五)模擬電話(huà)輸入電路圖2-4是專(zhuān)用電話(huà)集成電路組成的電話(huà)模塊電路。J01是電話(huà)機(jī)的水晶頭接口，D001為摘機(jī)檢測(cè)顯示，U003是PBL38710/1專(zhuān)用電話(huà)集成電路。它的工作原理是：當(dāng)對(duì)電話(huà)機(jī)的送話(huà)器講話(huà)時(shí)，該話(huà)音信號(hào)從PBL38710/1的TIPX和RINGX引腳輸入，經(jīng)U003內(nèi)部話(huà)音信號(hào)傳輸處理后從第19引腳（VTX）輸出。由VTX引腳來(lái)的模擬電話(huà)輸出信號(hào)經(jīng)“電話(huà)模擬發(fā)”TP004T銅鉚孔送出，可作為語(yǔ)音信號(hào)輸出用當(dāng)接收對(duì)方的話(huà)音時(shí)，送入U(xiǎn)003第16引腳（RSN）的對(duì)方模擬電話(huà)輸入信號(hào)可由“電話(huà)模擬收”TP004R銅鉚孔送入。有時(shí)輸入信號(hào)需要先經(jīng)過(guò)右下腳的“音頻功放”，再由TP007處通過(guò)鉚孔線(xiàn)連接送入銅鉚孔TP004R（功放電原理圖，如圖2-5）。(六)音頻功放電路如圖2-5,U005為NE555芯片。在接收端，各種信號(hào)經(jīng)過(guò)連接線(xiàn)接入TP006“輸入”后，進(jìn)入功放電路。信號(hào)幅度可由W005進(jìn)行調(diào)節(jié)，最后由揚(yáng)聲器輸出，其測(cè)量鉚孔為T(mén)P107。在TP007處用示波器觀(guān)察話(huà)音輸出波形，通過(guò)喇叭聽(tīng)話(huà)音，感性判斷該系統(tǒng)對(duì)話(huà)音信號(hào)的傳輸質(zhì)量。圖2-2非同步正弦波信號(hào)發(fā)生器電路圖圖2-3音樂(lè)信號(hào)產(chǎn)生電路圖圖2-4電話(huà)模塊電原理圖圖2-5音頻功放電原理圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．用示波器在相應(yīng)測(cè)試點(diǎn)上測(cè)量并熟悉各點(diǎn)波形：同步正弦波信號(hào)、非同步簡(jiǎn)易信號(hào)、電話(huà)語(yǔ)音輸出信號(hào)、音樂(lè)信號(hào)及外加模擬信號(hào)輸入電路等。2．熟悉上述各種信號(hào)的產(chǎn)生方法，并了解信號(hào)流程。五、實(shí)驗(yàn)步驟1．打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮。2．用示波器測(cè)量TP001、TP002、TP003、TP004T、TP004R、TP005等各點(diǎn)波形。3．將各模擬信號(hào)由相應(yīng)銅鉚孔輸出，通過(guò)連接線(xiàn)接入TP006銅鉚孔，此時(shí)模擬信號(hào)可由喇叭輸出（K001的1-2連通），學(xué)生可直觀(guān)地感受各模擬信號(hào)間的差別4．模擬信號(hào)源模塊有關(guān)器件接口介紹TP002：同步正弦波輸出，頻率2KHZ，幅度可調(diào)（一般峰峰值2V）。TP003：非同步信號(hào)輸出，一般使用范圍0.3～3.4KHZ，幅度可調(diào)（一般峰峰值2V）。TP005：音樂(lè)信號(hào)輸出，SW001觸發(fā)后產(chǎn)生。TP004T：模擬電話(huà)信號(hào)發(fā)。TP004R：模擬電話(huà)信號(hào)收。TP006：功放輸入。TP007：功放放大后輸出。TP108：高斯白噪聲。SW001：音樂(lè)信號(hào)觸發(fā)按鈕（有些無(wú)需觸發(fā)）。K002：非同步信號(hào)形式選擇。S01：外加數(shù)字信號(hào)輸入。S02：外加模擬信號(hào)輸入。S03：誤碼測(cè)試時(shí)鐘輸出接口。S04：誤碼測(cè)試數(shù)據(jù)輸入接口。SW03：誤碼測(cè)試時(shí)鐘模塊選擇，1-2：FSK，2-3：PSK。電位器調(diào)節(jié)W001：同步正弦波信號(hào)幅度調(diào)節(jié)。W002：非同步信號(hào)幅度調(diào)節(jié)。W003：非同步信號(hào)頻率調(diào)節(jié)。W004：非同步信號(hào)直流分量調(diào)節(jié)（一般調(diào)節(jié)支流分量為0）。W005：功放放大幅度調(diào)節(jié)。W101：噪聲幅度調(diào)節(jié)。六、各測(cè)量點(diǎn)波形TP001：2KHz方波，由EPM240芯片編程產(chǎn)生。TP002：與TP001工作時(shí)鐘同步輸出的2KHz的正弦波信號(hào)。TP003：0.3~3.4KHz的非同步信號(hào)，可通過(guò)K002選擇正弦波、三角波和方波，通過(guò)W003來(lái)改變頻率，通過(guò)W002來(lái)改變其幅度。TP004T：電話(huà)電路送往各編碼器模塊的模擬話(huà)音信號(hào)。作為電話(huà)電路的去話(huà)信號(hào)。TP004R：作為電話(huà)電路的來(lái)話(huà)信號(hào)輸入接口。TP005：音樂(lè)電路模塊輸出音樂(lè)信號(hào)，通過(guò)SW001觸發(fā)產(chǎn)生。P01：外加模擬信號(hào)輸出。外加模擬信號(hào)由S02接口加入本實(shí)驗(yàn)箱，再由P01“外加模擬輸出”銅鉚孔輸出送往各實(shí)驗(yàn)?zāi)K。TP108：高斯白噪聲，噪聲幅度由W101調(diào)節(jié)。本模塊產(chǎn)生的原理這里就不做詳細(xì)介紹。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1．畫(huà)出各測(cè)量點(diǎn)波形，并進(jìn)行分析。2．畫(huà)出各模擬信號(hào)源的電路框圖，敘述其工作原理。3．記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題并進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)四脈沖編碼調(diào)制PCM與時(shí)分復(fù)用實(shí)驗(yàn)—、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.加深對(duì)PCM編碼過(guò)程的理解；2.熟悉PCM編、譯碼專(zhuān)用集成芯片的功能和使用方法；3.了解PCM系統(tǒng)的工作過(guò)程；掌握時(shí)分多路復(fù)用的工作過(guò)程；5.用同步正弦波信號(hào)觀(guān)察A律PCM八比特編碼的實(shí)驗(yàn)。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M3.鉚孔線(xiàn)5根4.小平口螺絲刀1只5.電話(huà)單機(jī)1臺(tái)（選用）三、實(shí)驗(yàn)電路工作原理PCM基本工作原理脈沖調(diào)制就是把一個(gè)時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間離散、取值離散的數(shù)字信號(hào)后在信道中傳輸。脈沖編碼調(diào)制就是對(duì)模擬信號(hào)先抽樣，量化、編碼的過(guò)程。所謂抽樣，就是在抽樣脈沖來(lái)到的時(shí)刻提取對(duì)模擬信號(hào)在該時(shí)刻的瞬時(shí)值，抽樣把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。在該實(shí)驗(yàn)中，抽樣速率采用8Kbit/s。所謂量化，就是把經(jīng)過(guò)抽樣得到的瞬時(shí)值將其幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬時(shí)抽樣值用最接近的電平值來(lái)表示。一個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣量化后，得到已量化的脈沖幅度調(diào)制信號(hào)，它僅為有限個(gè)數(shù)值。所謂編碼，就是用一組二進(jìn)制碼組來(lái)表示每一個(gè)有固定電平的量化值。然而，實(shí)際上量化是在編碼過(guò)程中同時(shí)完成的，故編碼過(guò)程也稱(chēng)為模/數(shù)變換，可記作A/D。PCM的原理如圖4-1所示。話(huà)音信號(hào)先經(jīng)防混疊低通濾波器，進(jìn)行脈沖抽樣，變成8KHz重復(fù)頻率的抽樣信號(hào)（即離散的脈沖調(diào)幅PAM信號(hào)），然后將幅度連續(xù)的PAM信號(hào)用“四舍五入”辦法量化為有限個(gè)幅度取值的信號(hào)，再經(jīng)編碼后轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。對(duì)于電話(huà)，CCITT規(guī)定抽樣率為8KHz，每抽樣值編8位碼，即共有28=256個(gè)量化值，因而每話(huà)路PCM編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是64kb/s。為解決均勻量化時(shí)小信號(hào)量化誤差大、音質(zhì)差的問(wèn)題，在實(shí)際中采用不均勻選取量化間隔的非線(xiàn)性量化方法，即量化特性在小信號(hào)時(shí)分層密、量化間隔小，而在大信號(hào)時(shí)分層疏、量化間隔大。在實(shí)際中廣泛使用的是兩種對(duì)數(shù)形式的壓縮特性：A律和律。A律PCM用于歐洲和我國(guó)，律用于北美和日本。它們的編碼規(guī)律如圖4-3所示。圖中給出了信號(hào)抽樣編碼字與輸入電壓的關(guān)系，其中編碼方式（1）為符號(hào)/幅度數(shù)據(jù)格式，Bit7表示符號(hào)位，Bit6～0表示幅度大小；（2）為A律壓縮數(shù)據(jù)格式，它是（1）的ADI（偶位反相）碼；（3）為律壓縮數(shù)據(jù)格式，它是由（1）的Bit6～0反相而得到，通常為避免00000000碼出現(xiàn)，將其變成零抑制碼00000010 圖4-1PCM的原理框圖圖4-2A律與律的壓縮特性圖4-3PCM編碼方式示式為:A律:μ律:(二)PCM編譯碼電路PCM編譯碼電路TP3067芯片介紹，詳見(jiàn)所附光盤(pán)TP3067芯片文件。1.編譯碼器的簡(jiǎn)單介紹模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)編譯碼器時(shí)，在編碼電路中，它要經(jīng)過(guò)取樣、量化、編碼，如圖4-4(a)所示。到底在什么時(shí)候被取樣，在什么時(shí)候輸出PCM碼則由A/D控制來(lái)決定，同樣PCM碼被接收到譯碼電路后經(jīng)過(guò)譯碼、低通濾波、放大，最后輸出模擬信號(hào)，把這兩部分集成在一個(gè)芯片上就是一個(gè)單路編譯碼器，它只能為一個(gè)用戶(hù)服務(wù)，即在同一時(shí)刻只能為一個(gè)用戶(hù)進(jìn)行A/D及D/A變換。編碼器把模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的規(guī)律一般有二種，一種是μ律十五折線(xiàn)變換法，它一般用在PCM24路系統(tǒng)中，另一種是A律十三折線(xiàn)非線(xiàn)性交換法，它一般應(yīng)用于PCM30/32路系統(tǒng)中，這是一種比較常用的變換法.模擬信號(hào)經(jīng)取樣后就進(jìn)行A律十三折線(xiàn)變換，最后變成8位PCM碼，在單路編譯碼器中，經(jīng)變換后的PCM碼是在一個(gè)時(shí)隙中被發(fā)送出去，這個(gè)時(shí)序號(hào)是由A/D控制電路來(lái)決定的，而在其它時(shí)隙時(shí)編碼器是沒(méi)有輸出的，即對(duì)一個(gè)單路編譯碼器來(lái)說(shuō)，它在一個(gè)PCM幀里只有一個(gè)由它自己的A/D控制電路決定的時(shí)隙里輸出8位PCM碼，同樣在一個(gè)PCM幀里，它的譯碼電路也只能在一個(gè)由它自己的D/A控制電路決定的時(shí)序里，從外部接收8位PCM碼。其實(shí)單路編譯碼器的發(fā)送時(shí)序和接收時(shí)序還是可由外部電路來(lái)控制的，編譯碼器的發(fā)送時(shí)序由A/D控制電路來(lái)控制。我們定義為FSx(發(fā)送時(shí)隙)和FSr(接收時(shí)隙)，要求FSx和FSr是周期性的，并且它的周期和PCM的周期要相同，都為125μS，這樣，每來(lái)一個(gè)FSx，其編碼器（Codec）就輸出一個(gè)PCM碼，每來(lái)一個(gè)FSr，其編碼器Codec就從外部輸入一個(gè)PCM碼。圖4-4(b)是PCM的譯碼電路方框圖，工作過(guò)程同圖4-4(a)相反，因此就不再討論了。圖4-4（a）A→D電路圖4-4（b）D→A電路圖4-4A/D及D/A電路框圖2.在本實(shí)驗(yàn)中選擇A律變換，以2.048Mbit/s的速率來(lái)傳送信息，信息幀為無(wú)信令幀，它的發(fā)送時(shí)序與接收時(shí)序直接受FSX和FSR控制。還有一點(diǎn)，編譯碼器一般都有一個(gè)PDN降功耗控制端，PDN=0時(shí)，編譯碼能正常工作，PDN=1時(shí)，編譯碼器處于低功耗狀態(tài)，這時(shí)編譯碼器其它功能都不起作用，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)編譯碼器的降功耗控制。圖4-5是短幀同步定時(shí)波形圖。2.048M主時(shí)鐘輸入2.048M主時(shí)鐘輸入2.048M2.048M編碼時(shí)鐘輸入 TP502TP503TP5042.048M2.048M譯碼時(shí)鐘輸入TP508同TP503TP511圖4-5短幀同步定時(shí)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．用同步正弦波信號(hào)觀(guān)察A律PCM八比特編碼的實(shí)驗(yàn)；2．脈沖編碼調(diào)制（PCM）及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)；3．PCM八比特編碼時(shí)分復(fù)用輸出波形觀(guān)察測(cè)量實(shí)驗(yàn)；4．PCM編碼時(shí)分多路復(fù)用時(shí)序分析實(shí)驗(yàn)。五、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)本PCM編譯碼系統(tǒng)分為PCM（一）、PCM（二）兩個(gè)分系統(tǒng)（見(jiàn)圖4-9、圖4-10電原理圖）。芯片U501及外圍電路構(gòu)成PCM（一），芯片U502及外圍電路構(gòu)成PCM（二）。每個(gè)TP3067芯片U501含有一路PCM編碼器和一路PCM譯碼器。本PCM編譯碼系統(tǒng)信號(hào)流程框圖(如圖4-6)，PCM（一）上、PCM（二）下電原理圖（如圖4-9）。編碼部分：將PCM（一）編碼數(shù)據(jù)在X時(shí)隙（TP503）輸出，PCM（二）編碼數(shù)據(jù)在Y時(shí)隙（TP509）輸出，兩路信號(hào)可“線(xiàn)與”時(shí)分復(fù)用輸出（PCM編碼輸出為三態(tài)門(mén)輸出，其向同一條總線(xiàn)上輪流傳輸信號(hào)而互不干擾，條件為同一時(shí)間只能有一個(gè)三態(tài)門(mén)處于工作狀態(tài)，其余的門(mén)處于高阻狀態(tài)，即在不同的時(shí)間段占用總線(xiàn)）。譯碼部分：PCM（一）譯碼部分在Y時(shí)隙（TP509）接收數(shù)據(jù)，PCM（二）譯碼部分在X時(shí)隙（TP503）接收數(shù)據(jù)。其信號(hào)流程框圖如圖4-6。線(xiàn)與線(xiàn)與TP506TP512TP504TP510TP501TP507時(shí)隙X編碼輸出時(shí)隙X接收數(shù)據(jù)時(shí)隙Y接收數(shù)據(jù)=時(shí)隙Y編碼輸出PCM（二）編碼PCM（二）譯碼PCM（一）編碼PCM（一）譯碼模擬信號(hào)輸入2模擬信號(hào)輸入1模擬信號(hào)輸出2模擬信號(hào)輸出1圖4-6PCM編譯碼系統(tǒng)信號(hào)流程框圖（一）我們以PCM（一）數(shù)據(jù)編碼輸出，最終由PCM（二）譯碼輸出為例：1.打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮。2.薄膜鍵盤(pán)選擇PCM編譯碼，有三個(gè)選項(xiàng)。01T24，R8，C2M02T30，R16，C2M03T0，R1，C128KHz選擇一項(xiàng)按確認(rèn)鍵。其中：T表示PCM（一）編碼時(shí)隙，PCM（二）譯碼時(shí)隙。24即第24個(gè)時(shí)隙脈沖R表示PCM（二）編碼時(shí)隙，PCM（一）譯碼時(shí)隙。16即第16個(gè)時(shí)隙脈沖C表示PCM（一）與PCM（二）的線(xiàn)路編譯碼時(shí)鐘，如：2M即2048KHz，一幀中可容納32路數(shù)據(jù)時(shí)分復(fù)用；那若線(xiàn)路編譯碼時(shí)鐘為128KHz，一幀中可容納幾路數(shù)據(jù)時(shí)分復(fù)用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察驗(yàn)證你的結(jié)果。3.用連接線(xiàn)將同步正弦波信號(hào)由TP002引出（正弦波信號(hào)幅度要小些，可調(diào)節(jié)W001），接入PCM（一）的模擬信號(hào)輸入銅鉚孔TP501。4.K501的1-2腳相連，即將PCM（一）編碼器的編碼信號(hào)（或者與PCM（二）時(shí)分復(fù)用的數(shù)據(jù)）送到“時(shí)分復(fù)用總線(xiàn)”上；K502的1-2腳相連，即PCM（一）和PCM（二）的譯碼器接收“時(shí)分復(fù)用總線(xiàn)”上的對(duì)應(yīng)時(shí)隙上的數(shù)據(jù)。5.測(cè)量TP501～TP504、TP511～TP512各點(diǎn)波形，波形如圖4-8。示波器兩通道同時(shí)測(cè)量TP503、TP504兩點(diǎn)波形，此時(shí)能觀(guān)察到穩(wěn)定的8比特PCM數(shù)字輸出信號(hào)。6.測(cè)量TP506、TP512兩路譯碼器還原輸出銅鉚孔，看哪個(gè)譯碼器能還原輸出正確的同步正弦波信號(hào)，參照上面的實(shí)驗(yàn)原理介紹分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。7.用連接線(xiàn)將譯碼輸出信號(hào)由TP512（或TP506）引出，接入到功放模塊TP006“喇叭輸入”接口。8.改變輸入的模擬信號(hào)，選擇不同的編譯碼時(shí)隙和線(xiàn)路時(shí)鐘，測(cè)量各點(diǎn)波形。(二)時(shí)分復(fù)用，解復(fù)用實(shí)驗(yàn)1.打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮。2.薄膜鍵盤(pán)選擇PCM編譯碼，有三個(gè)選項(xiàng)。01T24，R8，C2M02T30，R16，C2M03T0，R1，C128KHz選擇一項(xiàng)按確認(rèn)鍵。3.用連接線(xiàn)將不同的兩種模擬信號(hào)分別接入TP501和TP507“模擬輸入”銅鉚孔。4.K501的1-2腳相連，即將PCM（一）編碼器的編碼信號(hào)（或者與PCM（二）時(shí)分復(fù)用的數(shù)據(jù)）送到“時(shí)分復(fù)用總線(xiàn)”上；K502的1-2腳相連，即PCM（一）和PCM（二）的譯碼器接收“時(shí)分復(fù)用總線(xiàn)”上的對(duì)應(yīng)時(shí)隙上的數(shù)據(jù)。5.用連接線(xiàn)連接TP504和TP510兩銅鉚孔，即將PCM（二）編碼輸出信號(hào)復(fù)用到“時(shí)分復(fù)用總線(xiàn)”上。時(shí)分多路復(fù)用波形分析示意圖(如圖4-7)6.測(cè)量TP501～TP512各點(diǎn)波形，分析各波形間的關(guān)系。7.用連接線(xiàn)將譯碼器輸出信號(hào)由TP506和TP512引出，分別接入到功放模塊TP006“輸入”銅鉚孔接口或“電話(huà)模擬收”銅鉚孔接口。此時(shí)兩路模擬信號(hào)分別經(jīng)過(guò)PCM編碼，時(shí)分復(fù)用，解復(fù)后用各自譯碼輸出。8.改變輸入的模擬信號(hào)，選擇不同的編譯碼時(shí)隙和時(shí)鐘，測(cè)量各點(diǎn)波形。注：上述步驟中，薄膜鍵盤(pán)選擇03項(xiàng)，可在普通示波器上觀(guān)測(cè)到穩(wěn)定的PCM編碼波形。跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)放置：K501：1—2：PCM（一）編碼器的編碼信號(hào)）送到“時(shí)分復(fù)用總線(xiàn)”上；2—3：PCM（一）編碼數(shù)據(jù)（或者與PCM（二）時(shí)分復(fù)用的數(shù)據(jù)）輸出，發(fā)往AMI/HDB3碼編譯碼系統(tǒng)編碼輸入端。K502：1—2：PCM（一）和PCM（二）譯碼器接收“時(shí)分復(fù)用總線(xiàn)”的數(shù)據(jù)；2—3：PCM（一）和PCM（二）譯碼器接收AMI/HDB3碼編譯碼系統(tǒng)譯碼數(shù)據(jù)。六、測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明TP501：同TP507。該點(diǎn)為輸入的音頻信號(hào)，用連接線(xiàn)連接模擬信號(hào)源與TP501，若幅度過(guò)大，則被限幅電路限幅成方波，因此信號(hào)波形幅度盡量小一些。方法是：改變相應(yīng)信號(hào)源的幅度大小。TP502：同TP508。PCM（一）、PCM（二）編譯時(shí)鐘信號(hào)，由薄膜鍵盤(pán)選擇決定。TP503：同TP509。頻率為8KHz的幀同步信號(hào)（矩形窄脈沖），但兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)時(shí)序不一樣。時(shí)序關(guān)系由薄膜鍵盤(pán)選擇決定。TP504：同TP510。PCM編碼輸出的數(shù)字信號(hào)。此時(shí)為PCM（一）一路編碼輸出信號(hào)；若將銅鉚孔TP504和TP510用連接線(xiàn)連接，即將PCM（二）編碼輸出信號(hào)與PCM（一）編碼輸出信號(hào)復(fù)用到“時(shí)分復(fù)用總線(xiàn)”上，示意圖可見(jiàn)圖4-7。其中，一路數(shù)字編碼輸出波形為8比特編碼(一般為7個(gè)半碼元波形,最后半個(gè)碼元波形被集成電路內(nèi)部移位寄存器在裝載下一路數(shù)據(jù)前復(fù)位時(shí)丟失掉)，數(shù)據(jù)的速率由編譯時(shí)鐘決定，其中第一位為語(yǔ)音信號(hào)編碼后的符號(hào)位，后七位為語(yǔ)音信號(hào)編碼后的電平值。TP511：同TP505。PCM譯碼系統(tǒng)接收輸入的數(shù)字信號(hào)，波形同TP504、TP510。TP512：同TP506。分別為PCM（一）、PCM（二）譯碼輸出的模擬信號(hào)，波形應(yīng)分別與TP501、TP507同。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)驗(yàn)方框圖，并敘述其工作過(guò)程。2.畫(huà)出實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各測(cè)量點(diǎn)的波型圖，注意對(duì)應(yīng)相位、時(shí)序關(guān)系。3.觀(guān)察同步正弦波的編碼波形，讀出編碼數(shù)據(jù)（至少12個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，注意觀(guān)測(cè)方法）。4.畫(huà)出時(shí)分多路復(fù)用波形的時(shí)序圖（包括第1、2路信號(hào)和服用后信號(hào)的時(shí)序）。5.寫(xiě)出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，以及對(duì)本次實(shí)驗(yàn)有何改進(jìn)意見(jiàn)。圖4-9PCM（一）上、PCM（二）下電原理圖實(shí)驗(yàn)九FSK(ASK)調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握FSK(ASK)調(diào)制的工作原理及電路組成；

2.掌握利用鎖相環(huán)解調(diào)FSK的原理和實(shí)現(xiàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M3.小平口螺絲刀1只三、實(shí)驗(yàn)電路工作原理圖9-1FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖數(shù)字頻率調(diào)制是數(shù)據(jù)通信中使用較早的一種通信方式。由于這種調(diào)制解調(diào)方式容易實(shí)現(xiàn)，抗噪聲和抗群時(shí)延性能較強(qiáng)，因此在無(wú)線(xiàn)中低速數(shù)據(jù)傳輸通信系統(tǒng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。數(shù)字調(diào)頻又可稱(chēng)作移頻鍵控FSK，它是利用載頻頻率變化來(lái)傳遞數(shù)字信息。數(shù)字幅度調(diào)制ASK本實(shí)驗(yàn)箱沒(méi)有做成專(zhuān)門(mén)的ASK單元，因?yàn)橹唤油‵SK調(diào)制單元電路中相加開(kāi)關(guān)K902的“對(duì)1調(diào)制”信號(hào)，即為ASK調(diào)制。（一）FSK調(diào)制電路工作原理FSK調(diào)制解調(diào)電原理框圖，如圖9-1所示；圖9-2是它的調(diào)制電路電原理圖。

輸入的基帶信號(hào)分成兩路，一路控制f1=32KHz的載頻，另一路經(jīng)倒相去控制f2=16KHz的載頻。當(dāng)基帶信號(hào)為“1”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)1打開(kāi)，模擬開(kāi)關(guān)2關(guān)閉，此時(shí)輸出f1=32KHz，當(dāng)基帶信號(hào)為“0”時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)1關(guān)閉，模擬開(kāi)關(guān)2開(kāi)通。此時(shí)輸出f電路中的兩路載頻(f1、f2)由內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，兩路載頻分別經(jīng)射隨、選頻濾波、射隨、再送至模擬開(kāi)關(guān)U902A與U901B(4066)。（二）FSK解調(diào)電路工作原理FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器由于性能優(yōu)越，價(jià)格低廉，體積小，所以得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。解調(diào)電路電原理圖如圖9-3所示。

FSK集成電路模擬鎖相環(huán)解調(diào)器的工作原理是十分簡(jiǎn)單的，只要在設(shè)計(jì)鎖相環(huán)時(shí)，使它鎖定在FSK的一個(gè)載頻如f1上，對(duì)應(yīng)輸出高電平，而對(duì)另一載頻f2失鎖，對(duì)應(yīng)輸出低電平，那末在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以得到解調(diào)的基帶信號(hào)序列。FSK鎖相環(huán)解調(diào)器中的集成鎖相環(huán)選用了MC14046。壓控振蕩器的中心頻率設(shè)計(jì)在32KHz。圖9-3中R924、R925、CA901主要用來(lái)確定壓控振蕩器的振蕩頻率。R929、C916構(gòu)成外接低通濾波器，其參數(shù)選擇要滿(mǎn)足環(huán)路性能指標(biāo)的要求。從要求環(huán)路能快速捕捉、迅速鎖定來(lái)看，低通濾波器的通帶要寬些；從提高環(huán)路的跟蹤特性來(lái)看，低通濾波器的通帶又要窄些。因此電路設(shè)計(jì)應(yīng)在滿(mǎn)足捕捉時(shí)間前提下，盡量減小環(huán)路低通濾波器的帶寬。當(dāng)輸入信號(hào)為16KHz時(shí)，環(huán)路失鎖。此時(shí)環(huán)路對(duì)16KHz載頻的跟蹤破壞?？梢?jiàn)，環(huán)路對(duì)32KHz載頻鎖定時(shí)輸出高電平，對(duì)16KHz載頻失鎖時(shí)就輸出低電平。只要適當(dāng)選擇環(huán)路參數(shù)，使它對(duì)32KHz鎖定，對(duì)16KHz失鎖，則在解調(diào)器輸出端就得到解調(diào)輸出的基帶信號(hào)序列。關(guān)于FSK調(diào)制原理波形見(jiàn)圖9-4所示。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測(cè)試FSK調(diào)制解調(diào)電路TP901—TP910各測(cè)量點(diǎn)波形，并作詳細(xì)分析。1．按下實(shí)驗(yàn)箱右測(cè)電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮。2．跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)設(shè)置：K901：1－2：碼元速率為2KB/s的111100010011010偽隨機(jī)碼或2KHz方波，由薄膜鍵盤(pán)選擇輸入；2－3：PC數(shù)據(jù)。K902：1-2和3-4均相連時(shí)，調(diào)制波形疊加合成開(kāi)關(guān)。K903：1－2：在已調(diào)信號(hào)中加入噪音(模仿實(shí)際通信中的信道噪聲,可在噪聲模塊中TP108處測(cè)得噪聲波形，W101調(diào)節(jié)噪聲幅度,幅度不宜過(guò)大)；2－3：不加入噪音（或者跳線(xiàn)拔掉不連）。SW01：1－2：FSK自環(huán)；2－3：斷開(kāi)FSK自環(huán)，F(xiàn)SK可通過(guò)MODEM接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)間的雙工通信（此實(shí)驗(yàn)將在后續(xù)章節(jié)中完成）。3．電位器調(diào)節(jié)：W901：調(diào)節(jié)32KHz正弦波幅度大小。W902：調(diào)節(jié)16KHz正弦波幅度大小。W903：調(diào)節(jié)FSK已調(diào)信號(hào)幅度大小。W904：調(diào)節(jié)解調(diào)電路壓控振蕩器時(shí)鐘的中心頻率。4．調(diào)節(jié)W904電位器使壓控振蕩器工作在32KHz（16KHz行不行？）。5．注意：當(dāng)基帶信號(hào)的碼元速率與載頻信號(hào)的頻率相差太近時(shí),FSK解調(diào)端輸出測(cè)量點(diǎn)TP910輸出應(yīng)為不穩(wěn)定的輸出波形。6．接通開(kāi)關(guān)SW01的1-2腳(自環(huán))或2-3腳(斷開(kāi)自環(huán))，輸入FSK信號(hào)給解調(diào)電路，注意觀(guān)察“1”、“07．觀(guān)察FSK解調(diào)輸出TP908～TP910波形，并作記錄，并同時(shí)觀(guān)察FSK調(diào)制端的基帶信號(hào)，比較兩者波形，觀(guān)察是否有失真。FSK頻移鍵控原理波形示意圖（如圖9-4）。圖9-2FSK調(diào)制電路電原理圖圖9-3FSK解調(diào)電路電原理圖FSK頻移鍵控原理波形圖（如圖9-4）TP903TP904TP905TP907/908TP909TP910對(duì)“1”調(diào)制對(duì)“0”調(diào)制圖9-4FSK頻移鍵控原理波形圖五.測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明TP901：32KHz方波信號(hào)，由U101芯片(EPM7128)編程產(chǎn)生。TP902：16KHz方波信號(hào)，由U101芯片(EPM7128)編程產(chǎn)生。TP903：32KHz載波信號(hào)，可調(diào)節(jié)電位器W901改變幅度TP904：16KHz載波信號(hào)，可調(diào)節(jié)電位器W902改變幅度TP905：作為數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸入，由開(kāi)關(guān)K901決定。K901的1與2相連：碼元速率為2KHz的111100010011010碼或2KHz方波由薄膜鍵盤(pán)選擇輸入；K901的2與3相連：PC數(shù)據(jù)輸入。TP906：FSK調(diào)制信號(hào)輸出，此測(cè)量點(diǎn)需使用雙蹤對(duì)比測(cè)量，另一蹤（觸發(fā)）測(cè)量TP905。K902的1-2相連、3-4斷開(kāi)時(shí)，TP906為32KHz載波FSK調(diào)制信號(hào)輸出；K902的1-2斷開(kāi)、3-4相連時(shí)，TP906為16KHz載波FSK調(diào)制信號(hào)輸出；K902的1-2和3-4均相連時(shí)，TP906為FSK調(diào)制信號(hào)疊加輸出。TP907：衰減或放大的FSK調(diào)制信號(hào)輸出。K903的1-2腳相連時(shí)，在調(diào)制信號(hào)中加入噪聲，電位器W101調(diào)整噪聲幅度(可在TP108處測(cè)得波形)，模擬實(shí)際通信中的信道傳輸。TP908：FSK解調(diào)信號(hào)輸入。SW01的1－2腳相連時(shí)：FSK自環(huán)，即同一平臺(tái)上調(diào)制解調(diào)；SW01的2－3相連時(shí)：FSK自環(huán)斷開(kāi)，F(xiàn)SK可通過(guò)MODEM接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)間的雙工通信。TP909：FSK解調(diào)電路中壓控振蕩器輸出時(shí)鐘的中心頻率，正常工作時(shí)應(yīng)為32KHz左右，頻偏不應(yīng)大于2KHz，若有偏差，可調(diào)節(jié)電位器W904。TP910：FSK解調(diào)信號(hào)輸出，即數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸出，波形同TP905。注：在FSK解調(diào)時(shí)，數(shù)字基帶信號(hào)的頻率與載頻的頻率應(yīng)滿(mǎn)足4F≤fc2的關(guān)系，否則它們的頻譜重疊，F(xiàn)SK解調(diào)電路解調(diào)不出此時(shí)的數(shù)字基帶信碼信號(hào)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.若輸入數(shù)字信號(hào)為序列：01001000110111，畫(huà)出FSK、ASK各主要測(cè)試點(diǎn)波形。2.寫(xiě)出改變4046的哪些外圍元件參數(shù)對(duì)其解調(diào)正確輸出有影響?3.分析其輸出數(shù)字基帶信號(hào)序列與發(fā)送數(shù)字基帶信號(hào)序列相比有否產(chǎn)生延遲，什么情況下會(huì)出現(xiàn)解調(diào)輸出的數(shù)字基帶信號(hào)序列反向的問(wèn)題?實(shí)驗(yàn)十二相BPSK（DPSK）調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握二相BPSK（DPSK）調(diào)制解調(diào)的工作原理及電路組成；2.了解載頻信號(hào)的產(chǎn)生方法；3.掌握二相絕對(duì)碼與相對(duì)碼的碼變換方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M3.小平口螺絲刀1只三、實(shí)驗(yàn)電路工作原理（一）調(diào)制實(shí)驗(yàn)：在本實(shí)驗(yàn)中，絕對(duì)移相鍵控（PSK）是采用直接調(diào)相法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，也就是用輸入的基帶信號(hào)直接控制已輸入載波相位的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)相移鍵控。PSK調(diào)制在數(shù)字通信系統(tǒng)中是一種極重要的調(diào)制方式，它具有優(yōu)越的抗干擾噪聲性能及較高的頻帶利用率。因此，PSK在許多場(chǎng)合下得到了十分廣泛的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)中PSK調(diào)制模塊原理框圖（如圖10-1）。從圖10-1可見(jiàn)，二相PSK(DPSK)載波為1.024MHz，數(shù)字基帶信號(hào)有32Kbit/s偽隨機(jī)碼、2KHz方波、CVSD編碼信號(hào)、PC數(shù)據(jù)等。1.載波倒相器模擬信號(hào)的倒相通常采用運(yùn)放來(lái)實(shí)現(xiàn)。電路由U301B等組成，來(lái)自1.024MHz載波信號(hào)輸入到U301的反相輸入端6腳，在輸出端即可得到一個(gè)反相的載波信號(hào)，即相載波信號(hào)。為了使0相載波與相載波的幅度相等，在電路中加了電位器W301和W302。2.模擬開(kāi)關(guān)相乘器對(duì)載波的相移鍵控是用模擬開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)的。0相載波與相載波分別加到模擬開(kāi)關(guān)1：U302：A的輸入端（1腳）、模擬開(kāi)關(guān)2：U302：B的輸入端（11腳），在數(shù)字基帶信號(hào)的信碼中，它的正極性加到模擬開(kāi)關(guān)1的輸入控制端（13腳），它反極性加到模擬開(kāi)關(guān)2的輸入控制端（12腳）。用來(lái)控制兩個(gè)同頻反相載波的通斷。當(dāng)信碼為“1”碼時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)1的輸入控制端為高電平，模擬開(kāi)關(guān)1導(dǎo)通，輸出0相載波，而模擬開(kāi)關(guān)2的輸入控制端為低電平，模擬開(kāi)關(guān)2截止。反之，當(dāng)信碼為“0”碼時(shí)，模擬開(kāi)關(guān)1的輸入控制端為低電平，模擬開(kāi)關(guān)1截止。而模擬開(kāi)關(guān)2的輸入控制端卻為高電平，模擬開(kāi)關(guān)2導(dǎo)通。輸出在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，由于相對(duì)移相鍵控調(diào)制具有較強(qiáng)的抗干擾噪聲能力，在相同的信噪比條件下，可獲得比其他調(diào)制方式（例如：ASK、FSK）更低的誤碼率，因而廣泛應(yīng)用在實(shí)際通信系統(tǒng)中。相對(duì)移相，就是利用前后碼元載波相位相對(duì)變化來(lái)傳遞信息，所以也稱(chēng)為“差分移圖10-1

圖10-1圖10-2模擬開(kāi)關(guān)相乘器工作波形相”。DPSK調(diào)制是采用碼型變換加絕對(duì)調(diào)相來(lái)實(shí)現(xiàn)，即把數(shù)據(jù)信息源（如偽隨機(jī)碼序列、增量調(diào)制編碼器輸出的數(shù)字信號(hào)）作為絕對(duì)碼序列an，通過(guò)碼型變換器變成相對(duì)碼序列bn，然后再用相對(duì)碼序列bn，進(jìn)行絕對(duì)移相鍵控，此時(shí)該調(diào)制的輸出就是DPSK已調(diào)信號(hào)。DPSK是利用前后相鄰碼元對(duì)應(yīng)的載波相對(duì)相移來(lái)表示數(shù)字信息的一種相移鍵控方式。絕對(duì)碼是以基帶信號(hào)碼元的電平直接表示數(shù)字信息的，如規(guī)定高電平代表“1”，低電平代表“0相對(duì)碼是用基帶信號(hào)碼元的電平與前一碼元的電平有無(wú)變化來(lái)表示數(shù)字信息的，如規(guī)定：相對(duì)碼中有跳變表示1，無(wú)跳變表示0。絕對(duì)碼絕對(duì)碼數(shù)字信息絕對(duì)碼絕對(duì)碼數(shù)字信息相對(duì)碼數(shù)字信息相對(duì)碼參考TP304相對(duì)碼轉(zhuǎn)換波形PSK實(shí)驗(yàn)中選擇DPSK對(duì)絕對(duì)碼調(diào)制波形對(duì)相對(duì)碼調(diào)制波形TP110偽隨機(jī)碼波形TP110TP110參考參考圖10-3BPSK、DPSK編碼波形TP110圖10-4（a）是相對(duì)碼編碼器電路，可用模二加法器延時(shí)器（延時(shí)一個(gè)碼元寬度Tb）來(lái)實(shí)現(xiàn)這兩種碼的互相轉(zhuǎn)換。TP110當(dāng)選擇DPSK當(dāng)選擇DPSKTP110圖10-4（a）相對(duì)碼編碼器電路圖10-4（b）工作波形設(shè)輸入的相對(duì)碼an為1110010碼，則經(jīng)過(guò)相對(duì)碼編碼器后輸出的相對(duì)碼bn為1011100，即bn=anbn–1。圖10-4（b）是它的工作波形圖。（二）解調(diào)實(shí)驗(yàn)二相BPSK(DPSK)解調(diào)器的總電路方框圖如圖10-5所示。該解調(diào)器由三部分組成：載波提取電路、位定時(shí)恢復(fù)電路與信碼再生整形電路。載波恢復(fù)和位定時(shí)提取，是數(shù)字載波傳輸系統(tǒng)必不可少的重要組成部分。載波恢復(fù)的具體實(shí)現(xiàn)方案是和發(fā)送端的調(diào)制方式有關(guān)的，以相移鍵控為例，有：N次方環(huán)、科斯塔斯環(huán)(Constas環(huán))、逆調(diào)制環(huán)和判決反饋環(huán)等。近幾年來(lái)由于數(shù)字電路技術(shù)和集成電路的迅速發(fā)展，又出現(xiàn)了基帶數(shù)字處理載波跟蹤環(huán)，并且已在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的使用。但是，為了加強(qiáng)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)及對(duì)基本理論的理解，我們從實(shí)際出發(fā)，選擇科斯塔斯環(huán)解調(diào)電路作為基本實(shí)驗(yàn)。1.二相(BPSK，DPSK)信號(hào)輸入電路由BG701(3DG6)組成射隨器電路，對(duì)發(fā)送端送來(lái)的二相(BPSK、DPSK)信號(hào)進(jìn)行前后級(jí)隔離，由U701(LM311)組成模擬信號(hào)放大電路，進(jìn)一步對(duì)輸入小信號(hào)的二相(PSK、DPSK)信號(hào)進(jìn)行放大后送至鑒相器1與鑒相器2分別進(jìn)行鑒相。圖10-5解調(diào)器總方框圖2.科斯塔斯環(huán)提取載波原理科斯塔斯環(huán)由U701(LM311)模擬運(yùn)放放大后的信號(hào)分兩路輸出至兩鑒相器的輸入端，鑒相器1與鑒相器2的控制信號(hào)輸入端的控制信號(hào)分別為0相載波信號(hào)與π/2相載波信號(hào)。這樣經(jīng)過(guò)兩鑒相器輸出的鑒相信號(hào)再通過(guò)有源低通濾波器濾掉其高頻分量，再由兩比較判決器完成判決解調(diào)出數(shù)字基帶信碼，由U706A與U707A構(gòu)成的相乘器電路，去掉數(shù)字基帶信號(hào)中的數(shù)字信息。得到反映恢復(fù)載波與輸入載波相位之差的誤差電壓Ud,Ud經(jīng)過(guò)環(huán)路低通濾波器R718、R719、C706濾波后，輸出了一個(gè)平滑的誤差控制電壓，去控制VCO壓控振蕩器74S124。它的中心振蕩輸出頻率范圍從1Hz到60MHz，工作環(huán)境溫度在0～70℃，當(dāng)電源電壓工作在+5V、頻率控制電壓與范圍控制電壓都為+2V時(shí)，74S124的輸出頻率表達(dá)式為：f0=5×10-4/Cext，在實(shí)驗(yàn)電路中，調(diào)節(jié)精密電位器W701(100KΩ)的阻值，使頻率控制輸入電壓(74LS124的2腳)與范圍控制輸入電壓(74LS124的3腳)基本相等，此時(shí)，當(dāng)電源電壓為+5V時(shí)，才符合：f0=5×10-4/Cext,再變改電容CA701(80Pf～110Pf),使74S124的7腳輸出為2.048NHZ方波信號(hào)。74S124的6腳為使能端，低電平有效，它開(kāi)啟壓控振蕩器工作；當(dāng)74S124的第7腳輸出的中心振蕩頻率偏離2.048MHz時(shí)，此時(shí)可調(diào)節(jié)W701，用頻率計(jì)監(jiān)視測(cè)量點(diǎn)TP702上的頻率值，使其準(zhǔn)確而穩(wěn)定地輸出2.048MHz的載波信號(hào)。該2.048MHz的載波信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻(÷2)電路：U709一次分頻變成1.024MHz載波信號(hào)，并完成π/2相移相。由U709B的9腳輸出π/2相去鑒相器2的控制信號(hào)輸入端U302D(4066)的6腳，由U709A的5腳輸出0相載波信號(hào)去鑒相器1的控制信號(hào)輸入端U302C(4066)的5腳。這樣就完成了載波恢復(fù)的功能，此時(shí)K701需選擇1-2腳。圖10-6是該解調(diào)環(huán)各輸出測(cè)量點(diǎn)波形圖，從圖中可看出該解調(diào)環(huán)路的優(yōu)點(diǎn)是：①該解調(diào)環(huán)在載波恢復(fù)的同時(shí)，即可解調(diào)出數(shù)字信息。②該解調(diào)環(huán)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)載波恢復(fù)環(huán)路可用模擬和數(shù)字集成電路實(shí)現(xiàn)。但該解調(diào)環(huán)路的缺點(diǎn)是：存在相位模糊。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.二相PSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)調(diào)整好載波幅度，觀(guān)察TP301～TP306各測(cè)量點(diǎn)的波形。如圖10-7BPSK調(diào)制模塊波形示意圖。2.PSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)3.PSK解調(diào)載波提取實(shí)驗(yàn)將PSK的電路調(diào)整到最佳狀態(tài)，逐一測(cè)量TP701～TP705各點(diǎn)處的波形，畫(huà)出波形圖并作記錄，注意相位、幅度之間的關(guān)系。五、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1．打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開(kāi)關(guān)，電源指示燈亮。2．跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)設(shè)置功能如下：J301（數(shù)字基帶信號(hào)的設(shè)置）：1-2腳相連（鍵盤(pán)控制輸出），偽隨機(jī)碼32KB/s碼型為111100010011010的BPSK（01項(xiàng)）或其相對(duì)碼DPSK或2KHz的0101碼（02項(xiàng)），由薄膜鍵盤(pán)選擇確認(rèn)后輸出。當(dāng)薄膜鍵盤(pán)選擇“03D32KHZ”時(shí)，可將TP304波形與TP110點(diǎn)波形進(jìn)行對(duì)比，觀(guān)測(cè)絕對(duì)碼與相對(duì)碼的轉(zhuǎn)換關(guān)系；K703選擇“PSK”，可在TP711點(diǎn)觀(guān)測(cè)到由TP705點(diǎn)DPSK解調(diào)波形的再生、相絕轉(zhuǎn)換后的絕對(duì)碼波形，應(yīng)同TP110。5-6腳相連，輸入CVSD（ΔM）編碼的數(shù)字輸出信號(hào)；9-10腳相連，傳輸PC機(jī)數(shù)據(jù)，可為PC機(jī)文件或短消息數(shù)據(jù)。K301：調(diào)制載波的設(shè)置。1-2和3-4均相連，“0”、“1”K302（信道噪聲的設(shè)置）：1－2：在已調(diào)信號(hào)中加入噪音，電位器W101調(diào)整噪聲電平（左上角）,可在噪聲模塊中TP108處測(cè)得波形(仿真通信中的信道噪聲，噪聲幅度不要太大)；2－3：不加入噪音。SW02（信道選擇的設(shè)置）：1－2：PSK自環(huán)（自環(huán)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須選擇）；2－3：斷開(kāi)自環(huán)，PSK可通過(guò)MODEM接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)間的雙工通信（此實(shí)驗(yàn)將在后續(xù)章節(jié)中完成）。3．將本實(shí)驗(yàn)電路調(diào)整到最佳狀態(tài)，逐一測(cè)量TP301～TP306、TP701～TP705各點(diǎn)處的波形，畫(huà)出波形圖并作記錄，注意相位、幅度之間的關(guān)系。圖10－6同相正交解調(diào)環(huán)各點(diǎn)波形圖圖10－6同相正交解調(diào)環(huán)各點(diǎn)波形圖六、測(cè)量點(diǎn)說(shuō)明TP301：頻率為1.024MHz方波信號(hào)，由U101芯片(EPM240)編程產(chǎn)生，TP302：1.024MHZ載波正弦波信號(hào)，可調(diào)節(jié)電位器W301改變幅度（一般2V左右）。TP303：1.024MHZ載波正弦波信號(hào)，與TP302反π相，可調(diào)節(jié)電位器W302改變幅度。TP304：作為數(shù)字基帶信碼信號(hào)輸入波形，由開(kāi)關(guān)J301和薄膜鍵盤(pán)選擇決定。1-2腳相連，偽隨機(jī)碼32KB/s碼型為111100010011010BPSK或其相對(duì)碼DPSK或2KHz的方波，由薄膜鍵盤(pán)選擇輸出；5-6腳相連，輸入CVSD（ΔM）編碼模塊的數(shù)字編碼信號(hào)輸出；9-10腳相連，PC機(jī)數(shù)據(jù)。TP305：PSK調(diào)制信號(hào)輸出波形。由開(kāi)關(guān)K301決定。1-2相連3-4斷開(kāi)時(shí)，TP305為0相載波輸出；1-2斷開(kāi)3-4相連時(shí)，TP305為π相載波輸出；1-2和3-4相連時(shí)，TP305為PSK調(diào)制信號(hào)疊加輸出。注意兩相位載波幅度需調(diào)整相同，否則調(diào)制信號(hào)在相位跳變處易失真。TP306：衰減或放大的PSK調(diào)制信號(hào)輸出?？烧{(diào)節(jié)電位器W303改變幅度。K302的1-2腳相連時(shí)，在調(diào)制信號(hào)中加入噪聲，模擬實(shí)際通信中的信道傳輸。TP701：PSK解調(diào)信號(hào)輸入波形。由開(kāi)關(guān)SW02決定。1－2腳相連時(shí)：PSK自環(huán)，即同一平臺(tái)上PSK調(diào)制解調(diào)；2－3相連時(shí)：PSK自環(huán)斷開(kāi)，PSK可通過(guò)MODEM接口實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)間的雙工通信。TP702：壓控振蕩器輸出2.048MHz的載波信號(hào)，建議用頻率計(jì)監(jiān)視測(cè)量該點(diǎn)上的頻率值有偏差時(shí)，此時(shí)可調(diào)節(jié)W701，使其準(zhǔn)確而穩(wěn)定地輸出2.048MHz的載波信號(hào)，即可解調(diào)輸出數(shù)字基帶信號(hào)。此時(shí)K701需選擇1-2腳。K701：1-2腳連為通過(guò)科斯塔斯環(huán)提取載波時(shí)鐘2-3腳連為CPLD直接給解調(diào)電路送一個(gè)載波同步時(shí)鐘TP703：頻率為1.024MHz的0相載波輸出信號(hào)。TP704：頻率為1.024MHz的π/2相載波輸出信號(hào)，對(duì)比TP703。TP705：PSK解調(diào)輸出波形，即數(shù)字基帶信號(hào)（見(jiàn)“數(shù)字同步與眼圖觀(guān)察”模塊）。對(duì)于BPSK方式的科斯塔斯環(huán)解調(diào)時(shí)存在相位模糊問(wèn)題，解調(diào)出的基帶信號(hào)可能倒相，此時(shí)將K701（載波同步時(shí)鐘）拔插幾次，直到解調(diào)出的基帶信號(hào)與原信號(hào)相位一致。TP711：當(dāng)薄膜鍵盤(pán)選擇“03D32KHZ”，即DPSK調(diào)制方式時(shí)，此測(cè)試點(diǎn)為相絕轉(zhuǎn)換波形，可將TP711波形與TP705、TP110點(diǎn)波形進(jìn)行對(duì)比。此時(shí)，當(dāng)TP705與TP304波形相位反向時(shí)，TP711波形也應(yīng)與TP110波形一致。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.簡(jiǎn)述DPSK調(diào)制解調(diào)電路的工作原理及工作過(guò)程。2.若輸入數(shù)字序列為：011001110010，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄（波形、頻率、相位、幅度以及時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系），依此畫(huà)出調(diào)制解調(diào)器各測(cè)量點(diǎn)的工作波形，并給以必要的說(shuō)明。實(shí)驗(yàn)十三基帶信號(hào)AMI/HDB3碼編譯碼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉AMI/HDB3碼編譯碼的工作過(guò)程；2.觀(guān)察AMI/HDB3碼碼型變換編譯碼電路的測(cè)量點(diǎn)波形。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M三、實(shí)驗(yàn)原理在分析HDB3碼碼數(shù)字基帶信號(hào)傳輸及HDB3碼碼型變換線(xiàn)路編譯碼工作原理之前，學(xué)生可以對(duì)HDB3碼專(zhuān)用集成電路CD22103芯片作一個(gè)了解，詳見(jiàn)所附光盤(pán)CD22103，本實(shí)驗(yàn)中采用CPLD實(shí)現(xiàn)其功能。HDB3碼電路的工作原理AMI碼的全稱(chēng)是傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼。這是一種將消息代碼0（空號(hào)）和1（傳號(hào)）按如下規(guī)則進(jìn)行編碼的碼：代碼的0仍變換為傳輸碼的0，而把代碼中的1交替地變換為傳輸碼的＋1、－1、＋1、－1…由于AMI碼的信號(hào)交替反轉(zhuǎn)，故由它決定的基帶信號(hào)將出現(xiàn)正負(fù)脈沖交替，而0電位保持不變的規(guī)律。由此看出，這種基帶信號(hào)無(wú)直流成分，且只有很小的低頻成分，因而它特別適宜在不允許這些成分通過(guò)的信道中傳輸。從AMI碼的編碼規(guī)則看出，它已從一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)序列變成了一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)序列，而且也是一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)變換成一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)。把一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)變換成一個(gè)三進(jìn)制符號(hào)所構(gòu)成的碼稱(chēng)為1B／1T碼型。AMI碼除有上述特點(diǎn)外，還有編譯碼電路簡(jiǎn)單及便于觀(guān)察誤碼情況等優(yōu)點(diǎn)，它是一種基本的線(xiàn)路碼，并得到廣泛采用。但是，AMI碼有一個(gè)重要缺點(diǎn)，即當(dāng)它用來(lái)獲取定時(shí)信息時(shí)，由于它可能出現(xiàn)長(zhǎng)的連0串，因而會(huì)造成提取定時(shí)信號(hào)的困難。為了保持AMI碼的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)，人們提出了許多改進(jìn)的方法，HDB3碼就是其中有代表性的一種。HDB3碼是三階高密度碼的簡(jiǎn)稱(chēng)。HDB3碼保留了AMI碼所有的優(yōu)點(diǎn)（如前所述），還可將連“0”碼限制在3個(gè)以?xún)?nèi)，克服了AMI碼出現(xiàn)長(zhǎng)連“0”過(guò)多，對(duì)提取定時(shí)鐘不利的缺點(diǎn)。HDB3碼的功率譜基本上與AMI碼類(lèi)似。由于HDB3碼諸多優(yōu)點(diǎn)，所以CCITT建議把HDB如何由二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成HDB3碼呢？HDB3碼編碼規(guī)則如下：1．二進(jìn)制序列中的“0”碼在HDB3碼中仍編為“0”碼，但當(dāng)出現(xiàn)四個(gè)連“0”碼時(shí)，用取代節(jié)000V或B00V代替四個(gè)連“0”碼。取代節(jié)中的V碼、B碼均代表“1”碼，它們可正可負(fù)（即V+=＋1，V-=－12．取代節(jié)的安排順序是：先用000V，當(dāng)它不能用時(shí)，再用B00V。000V取代節(jié)的安排要滿(mǎn)足以下兩個(gè)要求：各取代節(jié)之間的V碼要極性交替出現(xiàn)（為了保證傳號(hào)碼極性交替出現(xiàn)，不引入直流成份）。V碼要與前一個(gè)傳號(hào)碼的極性相同（為了在接收端能識(shí)別出哪個(gè)是原始傳號(hào)碼，哪個(gè)是V碼？以恢復(fù)成原二進(jìn)制碼序列）。當(dāng)上述兩個(gè)要求能同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)，用000V代替原二進(jìn)制碼序列中的4個(gè)連“0”（用000V+或000V-）；而當(dāng)上述兩個(gè)要求不能同時(shí)滿(mǎn)足時(shí)，則改用B00V（