通信系統(tǒng)課程設(shè)計2DPSK調(diào)制系統(tǒng)

1、設(shè)計題目：通信系統(tǒng)課程設(shè)計一、課程設(shè)計的目的通過本課程設(shè)計鞏固并擴展通信課程的基本概念、基本理論、分析方法和實現(xiàn)方法。結(jié)合EDA技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和脈沖與數(shù)字電路學(xué)習(xí)現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)的VHDL建模和設(shè)計方法，使學(xué)生能有效地將理論和實際緊密結(jié)合。通過本課程設(shè)計來培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、硬件電路設(shè)計能力、軟件編程實現(xiàn)能力、解決實際問題的能力和團結(jié)協(xié)作的能力。二、課程設(shè)計的內(nèi)容和要求1課程設(shè)計內(nèi)容結(jié)合在通信專業(yè)課程（通信原理、脈沖與數(shù)字電路、EDA技術(shù)與應(yīng)用等）中所學(xué)習(xí)到的知識，完成以下內(nèi)容：1）參照通信系統(tǒng)原理框圖，結(jié)合EDA技術(shù)，利用可編程邏輯器件完成數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的建模與設(shè)計2）理解數(shù)字信號的基

2、帶傳輸原理，完成數(shù)字基帶信號的編譯碼建模與設(shè)計3）利用VHDL語言，完成數(shù)字基帶信號的編譯碼程序?qū)崿F(xiàn)2課程設(shè)計要求要求學(xué)生能夠熟練進行可編程邏輯器件硬件電路設(shè)計，利用VHDL語言編寫數(shù)字通信系統(tǒng)的應(yīng)用程序，完成數(shù)字基帶信號的編譯碼、發(fā)送與接收； 本次課程設(shè)計的參加人數(shù)共37人，按學(xué)號分成4個小組：第一組1-9號，第二組10-18號，第三組19-27號，第四組28-37號。四個組可以采用相同型號的芯片完成數(shù)字基帶通信系統(tǒng)。完成數(shù)字基帶信號的編譯碼時，四個組完成的碼型分別為單極性歸零碼、差分碼、分相碼、CMI碼、5B6B碼、AMI碼、HDB3碼和B3ZS碼中的一種，組與組之間不能重復(fù)。三

3、、課程設(shè)計報告 1HDB3編碼規(guī)則：HDB3碼的全稱是三階高密度雙極性碼，其編碼規(guī)則如下：將4個連“0”信息碼用取代節(jié)“000V”或“B00V”代替，當兩個相鄰“V”碼中間有奇數(shù)個信息“1”碼時取代節(jié)為“000V”；有偶數(shù)個信息“1”碼（包括0個）時取代節(jié)為“B00V”，其它的信息“0”碼仍為“0”碼，這樣，信息碼的“1”碼變?yōu)閹в蟹柕摹?”碼即“+1”或“1”。HDB3碼中“1”、“B”的符號符合交替反轉(zhuǎn)原則，而“V”的符號破壞這種符號交替反轉(zhuǎn)原則，但相鄰“V”碼的符號又是交替反轉(zhuǎn)的。HDB3碼的特點是明顯的，它除了保持AMI碼的優(yōu)點外，還增加了使連0串減少到至多3個的優(yōu)點，而不

4、管信息源的統(tǒng)計特性如何。這對于定時信號的恢復(fù)是十分有利的。HDB3碼是ITU-T推薦使用的碼之一。五 實習(xí)體會本次實習(xí)被安排在學(xué)校的評估期間，所以感覺非常緊張而忙碌。雖然緊張忙碌但實習(xí)的效果還是很理想的。本次實習(xí)的題目是通信系統(tǒng)課程設(shè)計，對于我們通信工程專業(yè)的學(xué)生來說這也是畢業(yè)設(shè)計的一次熱身，也讓我們提前走上了工作的實習(xí)崗位，為以后工作的奮斗墊上了豐厚的基石。我通過本次課程成設(shè)計鞏固并擴展了本專業(yè)的基本概念，基本理論，分析方法和實現(xiàn)方法。集合EDA技術(shù)，數(shù)字通信技術(shù)和脈沖與數(shù)字電路學(xué)習(xí)現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)的VHDL建模和設(shè)計方法，使我們能有效的將理論與實踐緊密聯(lián)合.本次實習(xí)最大的收獲是學(xué)

5、會了DXP這個新軟件。通過3年多的大學(xué)學(xué)習(xí)使我知道每一個新軟件幾乎的是大同小異。只要稍微用心就可以熟練的掌握操作。這使我沖滿了信心，不過界面是全英文的，這使我們操作起來有點吃力，畢竟都是專業(yè)性英語。不過有老師的耐心教導(dǎo)這些問題很快就解決了。隨著實習(xí)的進行我的操作水準也越來越熟練，最后在團隊成員的共同努力下最終完成了本次實習(xí)內(nèi)容。通過這次課程設(shè)計，培養(yǎng)了我的創(chuàng)新能力，硬件電路設(shè)計能力，軟件編程實現(xiàn)能力，解決實際問題能力和團隊協(xié)作能力。為順利完成畢業(yè)設(shè)計和走向工作崗位做好準備。六課程設(shè)計參考資料現(xiàn)代通信原理 主  編：曹志剛，錢亞生   

6、                                      出版社：清華大學(xué)出版社          &

7、#160;                               出版或修訂時間：2003年Digital Communications，           主&

8、#160; 編：John G. Proakis出版社：電子工業(yè)出版社出版或修訂時間：2001年7月數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計-CPLD應(yīng)用及VHDL編程 主編：Robert K. Dueck出版社：清華大學(xué)出版社出版或修訂時間：2005 年EDA技術(shù)與VHDL                    主編：潘松，黃繼業(yè)出版社：清華大學(xué)出版社出版

9、或修訂時間：2005年7月數(shù)字信號處理                      主編：丁玉美出版社：西安大學(xué)出版社出版或修訂時間：2003年9月通信原理                   

10、;        主編：周磐 續(xù)大我 出版社：北京郵電大學(xué)出版社出版或修訂時間：2005年11月通信原理課程設(shè)計 1           設(shè)計題目：2DPSK調(diào)制系統(tǒng)2         設(shè)計要求：（1）設(shè)計一個2DPSK調(diào)制電路，實現(xiàn)移相鍵控；（2）電路要求：<1>  載波頻率為5MHZ

11、；<2>  利用TKCS-A型通信系統(tǒng)原理實驗裝置；<3>  利用YB4340C示波器觀察波形；<4>  M序列發(fā)生器的碼長M=31。(3) 實驗要求： <1>  了解M序列的性能，掌握其實現(xiàn)方法及其作用； <2>  了解2DPSK系統(tǒng)的組成驗證和調(diào)制原理； <3>  掌握集成電路壓控振蕩器在系統(tǒng)中的應(yīng)用； <4>  掌握2DPSK系統(tǒng)主要性能指標的測試方法。3   

12、60;       題目分析：DPSK二進制差分移位鍵控是利用前后碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。2DPSK波形的同一相位并不對應(yīng)相同的數(shù)字信息符號，而前后碼元相對相位的差才唯一決定信息符號   本次課程設(shè)計實現(xiàn)載波的2DPSK調(diào)制輸出。晶振電路產(chǎn)生5Hz正弦波，經(jīng)過74LS190的10分頻，一路通過74LS74D1觸發(fā)器產(chǎn)生觸發(fā)器輸出Q端產(chǎn)生正相的載波,另外一端產(chǎn)生反相載波,實現(xiàn)載波的兩路輸出。經(jīng)過74LS153數(shù)據(jù)選擇器，m序列對載波進行相位選擇，形成BPSK的調(diào)制。要實現(xiàn)2DPSK調(diào)制需要在74

13、LS164的輸出端再加74LS74的D2觸發(fā)器，使絕對碼輸入成為相對碼輸出，成DPSK調(diào)制輸出。其間電路用到74LS04反相器,74LS86進行m序列產(chǎn)生的模2的反饋。  要想實現(xiàn)2DPSK調(diào)制系統(tǒng)必須要用74LS74D1觸發(fā)器實現(xiàn)載波的輸出，然后用m序列對載波進行相位選擇,讓它形成BPSK的調(diào)制.所以下面根據(jù)需要對各部分進行分析.(1)  m序列m序列是最長線性反饋移存器序列的簡稱，是由帶線性反饋的移存器產(chǎn)生的周期最長的一種序列。具有較強的抗干擾能力和較低的截獲概率，而且長的序列更容易在一定的強噪聲中被提取，這樣就能夠充分保證數(shù)據(jù)的正常通信。  通常產(chǎn)生偽隨機序

14、列的電路為反饋移存器.一般說來,一個n級反饋移位寄存器可能產(chǎn)生的最大周期等于（2n-1）.現(xiàn)在我們引入M序列的本原多項式的概念。若一個n次多項式f(x)滿足以下條件（1）f(x)為既約的（2）f(x)可整除（xm+1）,m=2n-1（3）f(x)除不盡（xq+1）,q<m,則f(x)為本原多項式   m序列通過線形反饋移位寄存器產(chǎn)生如圖                  設(shè)n級移位寄存器的初始狀態(tài):a

15、-1  ,a-2,a-3,a-4,a-n經(jīng)過一次移位后，狀態(tài)變?yōu)閍0，a1，a-n+1，經(jīng)過n次移位以后狀態(tài)變?yōu)閍-n-1，a-n-2，a1，a0。本次課程設(shè)計產(chǎn)生周期為31的M序列根據(jù)周期P<=2n-1可以得之n=5,取x5+x2+1為本源多項式。(2).  BPSK   BPSK二進制移相鍵控，BPSK的信號形式一般表示為：即發(fā)送0時取0相位，發(fā)送1時取相位。(3) DPSK  DPSK二進制差分移位鍵控是利用前后碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。2DPSK波形的同一相位并不對應(yīng)相同的數(shù)字信息符號，而前后碼元相對相位的差才

16、唯一決定信息符號。設(shè)相位偏移用來表示并設(shè)=數(shù)字信息“1” =0表示數(shù)字信息“0”則數(shù)字序列與2DPSK信號的碼元相位關(guān)系可舉例表示如下：數(shù)字信息：           0 0 1 1 1 0 0 1 0 12DPSK信號相位：   0 0 0 0 0 0 或者表示為         0 0 0 0 02DPSK二進制差分移位鍵控首先一定要規(guī)定參考相位或基準相位.DPSK二進制差分移位鍵控調(diào)制以及差

17、分碼的產(chǎn)生如下:42DSK系統(tǒng)的組成驗證和調(diào)制解調(diào)原理  （1）利用YB4340C示波器觀察波形（2）2DPSK的調(diào)制與解調(diào)原理框圖如圖(一)M序列的產(chǎn)生通過上述知識的回顧與研究我們根據(jù)本次課程設(shè)計的要求進行電路設(shè)計,經(jīng)過分析本次課程設(shè)計,我們可以將本次調(diào)制器分為三個功能部分進行功能的實現(xiàn)。依次分為（1）M序列發(fā)生器（2）BPSK的實現(xiàn)（3）DPSK的實現(xiàn)。下面將結(jié)合本次課程設(shè)計分三步進行原理分析，并附上電路（1）M序列發(fā)生器:這是本次課程設(shè)計的重點也是難點。主要利用的集成芯片為74LS164移位寄存器，74LS04反相器，74LS86異或，74LS30與非門。利用晶振產(chǎn)生10MHz

18、的載波，接移位寄存器74LS164的CP端使74LS164在時鐘脈沖的作用下正常的工作依次實現(xiàn)2腳-3腳-4腳-5腳-6腳-10腳的移位，為實現(xiàn)M序列的產(chǎn)生。應(yīng)該避免全0狀態(tài)的產(chǎn)生所以數(shù)據(jù)輸入的1腳和2腳應(yīng)該能自動狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)，避開全0狀態(tài)。 本次設(shè)計產(chǎn)生周期31的M序列根據(jù)周期P<=2n-1可以得之n=5,取x5+x2+1始狀態(tài):  10 0 0 0         0 1 0 0 0         1 0

19、1 0 0         0 1 0 1 0         1 0 1 0 1         1 1 0 1 0         1 1 1 0 1         0 1 1 1 0 

20、;        1 0 1 1 1         1 1 0 1 1           0 1 1 0 1         0 0 1 1 0          

21、0 0 0 1 1         1 0 0 0 1           1 1 0 0 0         1 1 1 0 0           1 1 1 1 0      

22、;   1 1 1 1 1           0 1 1 1 1         0 0 1 1 1           1 0 0 1 1         1 1 0 0 1   

23、60;       0 1 1 0 0         1 0 1 1 0           0 1 0 1 1         0 0 1 0 1           1 0

24、0 1 0          0 1 0 0 1           0 0 1 0 0         0 0 0 1 0           0 0 0 0 1由上可見經(jīng)過循環(huán)以后碼序列的狀態(tài)返回1 0 0 0 0(2) BP

25、SK和DPSK的實現(xiàn)BPSK的實現(xiàn)：載波通過觸發(fā)器1，實現(xiàn)正相端和反相端的2路輸出，由m序列進行載波的隨機選擇.從而實現(xiàn)BPSK.DPSK的實現(xiàn)：我們在BPSK實現(xiàn)的基礎(chǔ)上加入上圖的觸發(fā)器實現(xiàn)差分碼的輸出。實現(xiàn)（2）和（3）我們主要用到的芯片為74LS74集成D觸發(fā)器,74LS190分頻器和74LS153.數(shù)據(jù)選擇器.3) 壓控振蕩器一定電路組態(tài)下的微波晶體管，可視為一個二端口網(wǎng)絡(luò)，在適當端接下，由于其非線性負阻特性，構(gòu)成雙端口負阻振蕩器。為了產(chǎn)生并維持振蕩，振蕩回路必須形成負阻，即散射參數(shù)S11和S22均應(yīng)大于1，穩(wěn)定系數(shù)k1，利用電路的潛在不穩(wěn)定性，振蕩器就能滿足振蕩條件，產(chǎn)生自激振蕩.&

26、#160; 由于微波仿真軟件的不斷完善，以及能夠提供精確的元器件模型，目前在微波電路設(shè)計中，已得到廣泛應(yīng)用。本電路采用Asoft公司的微波仿真軟件Serenade8.5來設(shè)計。    要設(shè)計的振蕩器的技術(shù)指標為：工作頻段S波段，帶寬fo±10 MHz，輸出功率不小于100 mW，雜波抑制比大于60 dB。原理圖如下：5調(diào)試;設(shè)計步驟:根據(jù)電路圖進行實際電路板的設(shè)計：首先根據(jù)電路圖在電路板上進行總體排版,將芯片一次插上電路板?？梢韵群缸∫粋€腳這樣防止松動，又可以防止全部焊接以后不能將芯片隨意改變位置，有利于布局。然后進行導(dǎo)線和芯片引腳的連接，這時需要的是仔

27、細，全部電路線連接完畢以后，經(jīng)過檢驗確實沒有導(dǎo)線的連接錯誤，以后我們開始正式的焊接。焊接主要要注意導(dǎo)線是否焊住，應(yīng)該全力防止出現(xiàn)焊接點上出現(xiàn)虛焊的現(xiàn)象。這樣可以減少電路復(fù)查過程中的工作量。第三部檢查電路特別是不要有導(dǎo)線和芯片腳之間的漏焊。第四經(jīng)過檢查電路沒有問題可以進行調(diào)試。原理部分已經(jīng)說明本系統(tǒng)電路是分為3個部分，所以具體實現(xiàn)的過程中我們先進行M序列產(chǎn)生電路的調(diào)試，通過示波器觀察調(diào)試，一直到M序列產(chǎn)生沒有錯誤以后，我們進行2，3步驟電路的設(shè)計。第二和第三步驟電路的調(diào)試主要看載波經(jīng)過74LS190分頻后的載波輸出,和最后的DPSK的輸出.因為實驗儀器的精度問題我們在做這些工作的時候一定要注意細心。通過以上理論上的設(shè)計，進行下一步實際的調(diào)試，在調(diào)試過程中我主要出現(xiàn)了一下幾個典型的問題。電路實驗原理圖如下：6.調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題：(1)載波線路輸出端正弦波