數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

數(shù)據(jù)通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（潤眾實(shí)驗(yàn)箱）胡之惠

第一章通信原理綜合實(shí)驗(yàn)箱概述一、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)根據(jù)教學(xué)大綱對通信原理課程性質(zhì)的定位，為廣大院校師生提供了良好的教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件。我們在多年積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)校使用反饋意見的基礎(chǔ)上，保留了原有的特色實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)?zāi)K的功能，加強(qiáng)了模塊間的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)與CPLD二次開發(fā)實(shí)驗(yàn)，大大增加了可行性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；同時(shí)為了配合實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理，我們在電路板上加有有機(jī)玻璃保護(hù)罩。整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不追捧時(shí)髦的實(shí)現(xiàn)手段，突出體現(xiàn)理論知識(shí)的系統(tǒng)性和教學(xué)內(nèi)容的穩(wěn)定性，使學(xué)生能夠掌握分析研究通信系統(tǒng)各種部件的基本方法，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和研究、開發(fā)、創(chuàng)新的能力。另外，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可配備RZ8630型課題設(shè)計(jì)箱，在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的同時(shí)完成些小課題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)共由24個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成，可分為信號(hào)源模塊、終端編譯碼模塊、線路編譯碼模塊、信道調(diào)制解調(diào)模塊、二次開發(fā)模塊、各種測量通信接口模塊，以及控制顯示模塊等幾大類。其電路板結(jié)構(gòu)布局圖見（書后的附錄一：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)電路板結(jié)構(gòu)布局圖），各模塊功能敘述如下：1、液晶顯示模塊顯示實(shí)驗(yàn)?zāi)K及其工作方式以供選擇。2、鍵盤控制模塊選擇實(shí)驗(yàn)?zāi)K及其工作方式。學(xué)生可自己編制數(shù)字信號(hào)輸入，進(jìn)行編碼或調(diào)制實(shí)驗(yàn)。3、模擬信號(hào)源模塊提供同步正弦波、非同步信號(hào)（正弦波、三角波、方波）、音樂信號(hào)等模擬信號(hào),可通過連接線發(fā)送到各終端編碼模塊。4、用戶電話接口模塊提供用戶電話接口，進(jìn)行用戶摘掛機(jī)檢測，可發(fā)送語音信號(hào)，接收語音信號(hào)。5、數(shù)字信號(hào)源模塊（1）CPLD可編程邏輯器件，編程輸出各種數(shù)字信號(hào)（2）通過計(jì)算機(jī)輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)（3）薄膜鍵盤鍵入編制數(shù)字信號(hào)（4）EPM240芯片，學(xué)生二次開發(fā)編程輸出各種數(shù)字信號(hào)、控制信號(hào)等6、噪聲源模塊提供白噪聲信號(hào)，可加入到調(diào)制信道中模仿信道噪聲干擾。7、抽樣定理與PAM實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成抽樣定理的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，及PAM通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。注：提供多種頻率的方波及窄脈沖信號(hào)抽樣8、PCM編譯碼系統(tǒng)模塊完成PCM的編碼、譯碼實(shí)驗(yàn)；完成兩路PCM編碼數(shù)字信號(hào)時(shí)分復(fù)用/解復(fù)用實(shí)驗(yàn)。注：可改變時(shí)分復(fù)用的時(shí)隙位置，時(shí)分可復(fù)用路數(shù)及進(jìn)行時(shí)分?jǐn)?shù)據(jù)交換，加深學(xué)生對時(shí)分復(fù)用概念的理解9、增量調(diào)制的編碼模塊完成增量調(diào)制的編碼實(shí)驗(yàn)，可進(jìn)行模塊或系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。注：提供了三種編碼時(shí)鐘10、增量調(diào)制的譯碼模塊完成增量調(diào)制的譯碼實(shí)驗(yàn)，可進(jìn)行獨(dú)立模塊或系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。注：提供了對應(yīng)的三種譯碼時(shí)鐘11、AMI/HDB3編譯碼系統(tǒng)模塊完成AMI編譯碼功能、HDB3編譯碼功能。注：提供對全“1”、全“0”、偽隨機(jī)碼、手工編制數(shù)字信號(hào)等進(jìn)行編碼譯碼12、卷積編碼實(shí)驗(yàn)?zāi)K完成卷積編碼實(shí)驗(yàn)。注：通過對地址開關(guān)撥動(dòng)編制數(shù)字信號(hào)輸入，可模擬在信道中插入誤碼，分析卷積編譯碼的糾錯(cuò)能力13、卷積譯碼實(shí)驗(yàn)?zāi)K完成卷積譯碼實(shí)驗(yàn)。14、VCO數(shù)字頻率合成器模塊完成對1KHz、2KHz和外加數(shù)字信號(hào)的倍頻輸出。15、頻移鍵控FSK（ASK）調(diào)制模塊完成頻移鍵控FSK調(diào)制實(shí)驗(yàn),ASK調(diào)制實(shí)驗(yàn)。注：=1\*GB3①可對方波，偽隨機(jī)碼，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等信號(hào)的調(diào)制輸出；=2\*GB3②可對已調(diào)信號(hào)進(jìn)行放大或衰減輸出；=3\*GB3③可在已調(diào)信號(hào)中加入噪聲，模擬信道干擾=4\*GB3④可完成本實(shí)驗(yàn)箱的自環(huán)單工通信實(shí)驗(yàn)，也可完成兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱間的雙工通信實(shí)驗(yàn)16、頻移鍵控FSK（ASK）解調(diào)模塊完成頻移鍵控FSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)，ASK解調(diào)實(shí)驗(yàn)。17、相移鍵控BPSK（DPSK）調(diào)制模塊完成相移鍵控BPSK（DPSK）調(diào)制實(shí)驗(yàn)。注：=1\*GB3①可對方波，偽隨機(jī)碼，及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)等信號(hào)進(jìn)行調(diào)制輸出；=2\*GB3②可對已調(diào)信號(hào)進(jìn)行放大或衰減輸出；=3\*GB3③可在已調(diào)信號(hào)中加入噪聲，模擬信道干擾=4\*GB3④可完成本實(shí)驗(yàn)箱的自環(huán)單工通信實(shí)驗(yàn)，也可完成兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱間的雙工通信實(shí)驗(yàn)18、相移鍵控BPSK（DPSK）解調(diào)模塊完成相移鍵控BPSK（DPSK）解調(diào)實(shí)驗(yàn)。19、數(shù)字同步提取及眼圖觀察模塊=1\*GB3①完成對CPLD產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼，PSK解調(diào)的基帶信號(hào)等信號(hào)同步時(shí)鐘的提取，信碼再生、相對碼與絕對碼的轉(zhuǎn)換等實(shí)驗(yàn)。=2\*GB3②完成多種類型的眼圖觀察實(shí)驗(yàn)，效果明顯。20、音頻功放模塊完成對終端模擬信號(hào)的功率放大，喇叭播放功能，可直觀判斷通信質(zhì)量的優(yōu)劣。21、誤碼測試接口模塊完成測試FSK、PSK信道誤碼率時(shí)，在中央處理器的控制下，誤碼數(shù)據(jù)的輸入輸出，同步時(shí)鐘的輸入輸出等功能。22、中央處理器模塊完成鍵盤的掃描，液晶顯示的控制，實(shí)驗(yàn)參數(shù)的控制選擇等功能。23、CPLD可編程全開放系統(tǒng)模塊全開放CPLD開發(fā)系統(tǒng)，在中央處理器的控制下，切換運(yùn)行學(xué)生的CPLD實(shí)習(xí)程序，產(chǎn)生信號(hào)可送往各模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。24、計(jì)算機(jī)接口，MODEM通信接口模塊完成計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱間通信，實(shí)驗(yàn)箱間的通信，計(jì)算機(jī)間的通信，可擴(kuò)展光纖通信信道。二、薄膜鍵盤及液晶顯示屏使用說明本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用薄膜鍵盤和液晶來控制管理各實(shí)驗(yàn)?zāi)K的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，避免了因?qū)嶒?yàn)參數(shù)較多而硬件設(shè)置復(fù)雜易亂的實(shí)際使用問題。打開電源總開關(guān)，電源指示燈亮，系統(tǒng)開始工作。薄膜鍵盤和液晶模塊，主要功能是控制和顯示各實(shí)驗(yàn)?zāi)K的工作方式及數(shù)字信號(hào)的輸入輸出選擇；其位于平臺(tái)的中下方，薄膜鍵盤上有“開始”、“復(fù)位”、“返回”、“確認(rèn)”及“↑”和“↓”方向等按鍵。三、按薄膜鍵盤上“復(fù)位”鍵，中央處理器進(jìn)行一次復(fù)位操作。液晶顯示，如：歡迎使用通信原理實(shí)驗(yàn)箱歡迎使用通信原理實(shí)驗(yàn)箱南京解放軍理工大學(xué)四、按薄膜鍵盤上的“開始”鍵，系統(tǒng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇狀態(tài)?！?PAM→1PAM抽樣2PCM編譯碼3CVSD增量4線性編碼五、按薄膜鍵盤上的“↑”和“↓”鍵，液晶中橫向箭頭對應(yīng)于所要選擇的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。六、按薄膜鍵盤上的“確認(rèn)”鍵，選中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，或進(jìn)行實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇。PAM抽樣：→PAM抽樣：→018KHz方波0216KHz方波038KHz窄脈沖七、按薄膜鍵盤上的“↑”和“↓”鍵，橫向箭頭對應(yīng)于所要選擇的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。八、按薄膜鍵盤上的“確認(rèn)”鍵，選中實(shí)驗(yàn)中需要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，相關(guān)的測量點(diǎn)將有所選擇的信號(hào)輸出（此類測量點(diǎn)開機(jī)時(shí)都有默認(rèn)信號(hào)輸出）。九、若重新選擇參數(shù)，按“返回”鍵，返回上一級(jí)菜單，重復(fù)以上步驟重新選擇有關(guān)參數(shù)。十、后面章節(jié)，我們簡化敘述如“薄膜鍵盤選擇×××參數(shù)”，即需選擇對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（模塊）菜單下的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。三、儀器配置及相關(guān)說明RZ8621D通信原理實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)20M雙蹤模擬示波器一臺(tái)銅鉚孔連接線若干電源線一根MODEM通信連接線一根小平口螺絲刀一只電話單機(jī)（配雙水晶頭電話線）一部計(jì)算機(jī)一臺(tái)計(jì)算機(jī)串口連接線一根并行下載電纜線一根（編程ALTERA公司的MAX7000S系列器件，25針陽性插座連接PC機(jī)并行端口，10針陰性插座連接電路板上的CPLD芯片的下載接口）說明：1～6項(xiàng)為基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容配置，7～10項(xiàng)為根據(jù)實(shí)際情況配置。實(shí)驗(yàn)時(shí)，示波器的幅度檔一般設(shè)置在2V檔，探頭1X無衰減，接地夾子應(yīng)先接地。一般情況下，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上元器件的標(biāo)號(hào)都是按照模塊劃分的。如標(biāo)號(hào)TP301，“TP”即表示測量點(diǎn)，“301”中的“3”表示PSK調(diào)制模塊，“01”表示編號(hào)，合起來即表示PSK調(diào)制模塊中標(biāo)號(hào)為TP301的一個(gè)波形測量點(diǎn)。關(guān)于模塊的編號(hào)劃分見書后“附錄一”，要求根據(jù)元器件的標(biāo)號(hào)能很快找到其在平臺(tái)上的具體位置。標(biāo)號(hào)的首字母意思：TP表示波形測量點(diǎn)或信號(hào)輸入輸出銅鉚孔，U表示芯片集成電路，R表示電阻，C表示普通電容，E表示電解電容，J表示接插件，JZ表示晶振或晶體，K表示選擇開關(guān)等。第二章基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)預(yù)備實(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雙蹤示波器1臺(tái)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、工作原理以及測量方法，才可通過CPLD可編程器件的二次開發(fā)（本實(shí)驗(yàn)箱提供專門的開發(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。圖1-1CPLD可編程模塊電路示意圖（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),可通過編程來改變它們的時(shí)序和脈沖寬度，學(xué)生可通過薄膜鍵盤選擇，供PCM（一）模塊、PCM（二）模塊使用電原理示意圖見如圖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)，都有相對固定的相位關(guān)系。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．打開電源總開關(guān)，電源指示燈亮，系統(tǒng)開始工作。2．用示波器測出下面所列各測量點(diǎn)波形，并對每一測量點(diǎn)的波形加以分析。GND為接地點(diǎn)，測量各點(diǎn)波形時(shí)示波器探頭的地線夾子應(yīng)先接地。各測量點(diǎn)波形如圖1－2所示，具體說明如下：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),可通過薄膜鍵盤選擇不同時(shí)隙。32KB/S偽隨機(jī)碼8Hz窄脈沖32KHz方波1024KHz方波測量時(shí)將示波器通道1的探頭放在TP509上（固定0時(shí)隙和脈沖寬度），將通道2的探頭放在32KB/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，可對比TP901的32KHz的時(shí)鐘信號(hào)讀出它的碼型序列。該波形用來輸岀到PSK調(diào)制等模塊單元，作為數(shù)字基帶信號(hào)。TP905：K901開關(guān)1-2連，15位的偽隨機(jī)序列碼，碼元速率為2Kb/S，碼型為111100010011010，可對比TP001的2KHz的時(shí)鐘信號(hào)讀出它的碼型序列。該波形用來輸岀到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），也可通過薄膜鍵盤選擇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)過程中逐步遇到。TP301TP301TP901TP109TP1101111000100110101024KHz方波32KHz方波8KHz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)。預(yù)備實(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)2.20M雙蹤3.鉚孔線1根4.小平口螺絲刀1只5.電話單機(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)、非同步簡易信號(hào)、話音信號(hào)、音樂信號(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)的邏輯電路通過編程產(chǎn)生。TP001為其測量點(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正弦波通過銅鉚孔輸出可供PAM、PCM、CVSD（M）模塊使用。W001用來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^察通信話路的頻率特性，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)（簡稱調(diào)頻）電壓輸入端。振蕩頻率與調(diào)頻電壓成正比，其線性度約為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）易于觀察和分析，且完全滿足本平臺(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）音樂信號(hào)產(chǎn)生電路1．功用音樂信號(hào)產(chǎn)生電路用來產(chǎn)生音樂信號(hào)送往音頻終端電路，以檢查話音信道的開通情況及通話質(zhì)量。工作原理音樂信號(hào)產(chǎn)生電路見圖2-3。音樂信號(hào)由U004音樂片厚膜集成電路產(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SW001接觸開關(guān)觸發(fā)輸入控制電壓+3.3V時(shí)，音樂片即有音樂信號(hào)從第3腳輸出，經(jīng)TP005“音樂輸出”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，簡易正弦波信號(hào)形式不能滿足實(shí)驗(yàn)要求，就要用外加信號(hào)源提供所需信號(hào)。例如要定量地測試通信話路的頻率特性時(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)模擬電話輸入電路圖2-4是專用電話集成電路組成的電話模塊電路。J01是電話機(jī)的水晶頭接口，D001為摘機(jī)檢測顯示，U003是PBL38710/1專用電話集成電路。它的工作原理是：當(dāng)對電話機(jī)的送話器講話時(shí)，該話音信號(hào)從PBL38710/1的TIPX和RINGX引腳輸入，經(jīng)U003內(nèi)部話音信號(hào)傳輸處理后從第19引腳（VTX）輸出。由VTX引腳來的模擬電話輸出信號(hào)經(jīng)“電話模擬發(fā)”TP004T銅鉚孔送出，可作為語音信號(hào)輸出用當(dāng)接收對方的話音時(shí)，送入U(xiǎn)003第16引腳（RSN）的對方模擬電話輸入信號(hào)可由“電話模擬收”TP004R銅鉚孔送入。有時(shí)輸入信號(hào)需要先經(jīng)過右下腳的“音頻功放”，再由TP007處通過鉚孔線連接送入銅鉚孔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)過連接線接入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，其測量鉚孔為TP107。在TP007處用示波器觀察話音輸出波形，通過喇叭聽話音，感性判斷該系統(tǒng)對話音信號(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音樂信號(hào)產(chǎn)生電路圖圖2-4電話模塊電原理圖圖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)測試點(diǎn)上測量并熟悉各點(diǎn)波形：同步正弦波信號(hào)、非同步簡易信號(hào)、電話語音輸出信號(hào)、音樂信號(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．打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。2．用示波器測量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，通過連接線接入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：音樂信號(hào)輸出，SW001觸發(fā)后產(chǎn)生。TP004T：模擬電話信號(hào)發(fā)。TP004R：模擬電話信號(hào)收。TP006：功放輸入。TP007：功放放大后輸出。TP108：高斯白噪聲。SW001：音樂信號(hào)觸發(fā)按鈕（有些無需觸發(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：誤碼測試時(shí)鐘輸出接口。S04：誤碼測試數(shù)據(jù)輸入接口。SW03：誤碼測試時(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K002選擇正弦波、三角波和方波，通過W003來改變頻率，通過W002來改變其幅度。TP004T：電話電路送往各編碼器模塊的模擬話音信號(hào)。作為電話電路的去話信號(hào)。TP004R：作為電話電路的來話信號(hào)輸入接口。TP005：音樂電路模塊輸出音樂信號(hào)，通過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。2KHz同步正弦波2KHz方波TP0022KHz同步正弦波2KHz方波TP002TP001圖2-6同步正弦波信號(hào)波形示意圖非同步方波非同步三角波非同步正弦波TP003TP003TP003非同步方波非同步三角波非同步正弦波TP003TP003TP003圖2-7非同步信號(hào)波形示意圖七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1．畫出各測量點(diǎn)波形，并進(jìn)行分析。2．畫出各模擬信號(hào)源的電路框圖，敘述其工作原理。3．記錄實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題并進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)一脈沖編碼調(diào)制PCM與時(shí)分復(fù)用實(shí)驗(yàn)—、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.加深對PCM編碼過程的理解；2.熟悉PCM編、譯碼專用集成芯片的功能和使用方法；3.了解PCM系統(tǒng)的工作過程；掌握時(shí)分多路復(fù)用的工作過程；5.用同步正弦波信號(hào)觀察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)2.20M雙蹤3.鉚孔線5根4.小平口螺絲刀1只5.電話單機(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)制就是對模擬信號(hào)先抽樣，量化、編碼的過程。所謂抽樣，就是在抽樣脈沖來到的時(shí)刻提取對模擬信號(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表示。一個(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過抽樣量化后，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程中同時(shí)完成的，故編碼過程也稱為模/數(shù)變換，可記作A/D。PCM的原理如圖3-1所示。話音信號(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。對于電話，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)差的問題，在實(shí)際中采用不均勻選取量化間隔的非線性量化方法，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數(shù)形式的壓縮特性：A律和律。A律PCM用于歐洲和我國，律用于北美和日本。它們的編碼規(guī)律如圖3-3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。對壓縮器而言，其輸入輸出歸一化特性表示式為A律:μ律: 圖3-1PCM的原理框圖圖3-2A律與律的壓縮特性圖3-3PCM編碼方式(二)PCM編譯碼電路PCM編譯碼電路TP3067芯片介紹，詳見所附光盤TP3067芯片文件。1.編譯碼器的簡單介紹模擬信號(hào)經(jīng)過編譯碼器時(shí)，在編碼電路中，它要經(jīng)過取樣、量化、編碼，如圖3-4(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控制來決定，同樣PCM碼被接收到譯碼電路后經(jīng)過譯碼、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)用戶服務(wù)，即在同一時(shí)刻只能為一個(gè)用戶進(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律十五折線變換法，它一般用在PCM24路系統(tǒng)中，另一種是A律十三折線非線性交換法，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控制電路來決定的，而在其它時(shí)隙時(shí)編碼器是沒有輸出的，即對一個(gè)單路編譯碼器來說，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控制的，編譯碼器的發(fā)送時(shí)序由A/D控制電路來控制。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，每來一個(gè)FSx，其編碼器（Codec）就輸出一個(gè)PCM碼，每來一個(gè)FSr，其編碼器Codec就從外部輸入一個(gè)PCM碼。圖3-4（a）A→D電路圖3-4（b）D→A電路圖3-4A/D及D/A電路框圖圖3-4(b)是PCM的譯碼電路方框圖，工作過程同圖3-4(a)相反，因此就不再討論了。2.在本實(shí)驗(yàn)中選擇A律變換，以2.048Mbit/s的速率來傳送信息，信息幀為無信令幀，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，我們在設(shè)計(jì)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對編譯碼器的降功耗控制。圖3-5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3-5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)用輸出波形觀察測量實(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)（見圖3-9、圖3-10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3-6)，PCM（一）上、PCM（二）下電原理圖（如圖3-9）。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“線與”時(shí)分復(fù)用輸出（PCM編碼輸出為三態(tài)門輸出，其向同一條總線上輪流傳輸信號(hào)而互不干擾，條件為同一時(shí)間只能有一個(gè)三態(tài)門處于工作狀態(tài)，其余的門處于高阻狀態(tài)，即在不同的時(shí)間段占用總線）。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3-6。線與線與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3-6PCM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.打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。2.薄膜鍵盤選擇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，通過實(shí)驗(yàn)觀察驗(yàn)證你的結(jié)果。3.用連接線將同步正弦波信號(hào)由TP002引出，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”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”上的對應(yīng)時(shí)隙上的數(shù)據(jù)。5.測量TP501～TP504、TP511～TP512各點(diǎn)波形，波形如圖3-8。示波器兩通道同時(shí)測量TP503、TP504兩點(diǎn)波形，此時(shí)能觀察到穩(wěn)定的8比特PCM數(shù)字輸出信號(hào)。6.測量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)隙和線路時(shí)鐘，測量各點(diǎn)波形。(二)時(shí)分復(fù)用，解復(fù)用實(shí)驗(yàn)1.打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。2.薄膜鍵盤選擇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”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”上的對應(yīng)時(shí)隙上的數(shù)據(jù)。5.用連接線連接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”上。時(shí)分多路復(fù)用波形分析示意圖(如圖3-7)6.測量TP501～TP512各點(diǎn)波形，分析各波形間的關(guān)系。7.用連接線將譯碼器輸出信號(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“電話模擬收”銅鉚孔接口。此時(shí)兩路模擬信號(hào)分別經(jīng)過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，測量各點(diǎn)波形。注：上述步驟中，薄膜鍵盤選擇03項(xiàng)，可在普通示波器上觀測到穩(wěn)定的PCM編碼波形。跳線開關(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”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”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、測量點(diǎn)說明TP501：同TP507。該點(diǎn)為輸入的音頻信號(hào)，用連接線連接模擬信號(hào)源與TP501，若幅度過大，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)測量點(diǎn)時(shí)序不一樣。時(shí)序關(guān)系由薄膜鍵盤選擇決定。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”上，示意圖可見圖3-7。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，其中第一位為語音信號(hào)編碼后的符號(hào)位，后七位為語音信號(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.畫出實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)驗(yàn)方框圖，并敘述其工作過程。2.畫出實(shí)驗(yàn)過程中各測量點(diǎn)的波型圖，注意對應(yīng)相位、時(shí)序關(guān)系。3.觀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)，注意觀測方法）。4.寫出本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，以及對本次實(shí)驗(yàn)有何改進(jìn)意見。圖3-7時(shí)分多路復(fù)用波形分析示意圖TP501TP501TP502TP503TP504TP511TP512原始模擬信號(hào)線路編碼時(shí)鐘同步窄脈沖時(shí)隙編碼輸出一路信號(hào)譯碼器輸入數(shù)據(jù)譯碼還原輸出圖3-8是PCM(一)編碼輸出,PCM（二）譯碼輸出波形示意圖圖3-9PCM（一）上、PCM（二）下電原理圖實(shí)驗(yàn)二眼圖觀察測量實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)觀察眼圖及其分析方法，調(diào)整傳輸濾波器特性。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M雙蹤三、實(shí)驗(yàn)原理在整個(gè)通信系統(tǒng)中，通常利用眼圖方法估計(jì)和改善（通過調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能。我們知道，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過非理想的傳輸系統(tǒng)必定要產(chǎn)生畸變，也會(huì)引入噪聲和干擾，也就是說，總是在不同程度上存在碼間串?dāng)_。在碼間串?dāng)_和噪聲同時(shí)存在情況下，系統(tǒng)性能很難進(jìn)行定量的分析，常常甚至得不到近似結(jié)果。為了便于評(píng)價(jià)實(shí)際系統(tǒng)的性能，常用觀察眼圖進(jìn)行分析。眼圖可以直觀地估價(jià)系統(tǒng)的碼間干擾和噪聲的影響，是一種常用的測試手段。 什么是眼圖?所謂“眼圖”，就是由解調(diào)后經(jīng)過接收濾波器輸出的基帶信號(hào)，以碼元同步時(shí)鐘作為同步信號(hào)在示波器屏幕上顯示的波形。干擾和失真所產(chǎn)生的傳輸畸變，可以在眼圖上清楚地顯示出來。因?yàn)閷τ诙M(jìn)制信號(hào)波形，它很像人的眼睛的過程眼圖。在圖4-1中畫出兩個(gè)無噪聲的波形和相應(yīng)的“眼圖”，一個(gè)無失真，另一個(gè)有失真(碼間串?dāng)_)。圖4-1中可以看出，眼圖是由虛線分段的接收碼元波形疊加組成的。眼圖中央的垂直線表示取樣時(shí)刻。當(dāng)波形沒有失真時(shí)，眼圖是一只“完全張開”的眼睛。在取樣時(shí)刻，所有可能的取樣值僅有兩個(gè)：+1或-1。當(dāng)波形有失真時(shí)，在取樣時(shí)刻信號(hào)取值分布在小于+1或大于-1附近，“眼睛”部分閉合。這樣，保證正確判決所容許的噪聲電平就減小了。換言之，在隨機(jī)噪聲的功率給定時(shí)，將使誤碼率增加。“眼睛”張開的大小就表明失真的嚴(yán)重程度。為便于說明眼圖和系統(tǒng)性能的關(guān)系，我們將它簡化成圖4-2的形狀。由此圖可以看出：(1)最佳取樣時(shí)刻應(yīng)選擇在眼睛張開最大的時(shí)刻；(2)眼睛閉合的速率，即眼圖斜邊的斜率，表示系統(tǒng)對定時(shí)誤差靈敏的程度，斜邊愈陡，對定位誤差愈敏感；(3)在取樣時(shí)刻上，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號(hào)失真量；(4)在取樣時(shí)刻上，上下兩陰影區(qū)的間隔垂直距離之半是最小噪聲容限，噪聲瞬時(shí)值超過它就有可能發(fā)生錯(cuò)誤判決；(5)陰影區(qū)與橫軸相交的區(qū)間表示零點(diǎn)位置變動(dòng)范圍，它對于從信號(hào)平均零點(diǎn)位置提取定時(shí)信息的解調(diào)器有重要影響。實(shí)驗(yàn)室理想狀態(tài)下的眼圖如圖4-3所示。圖4-1無失真及有失真時(shí)的波形及眼圖(a)無碼間串?dāng)_時(shí)波形；無碼間串?dāng)_眼圖(b)有碼間串?dāng)_時(shí)波形；有碼間串?dāng)_眼圖圖4-2眼圖的重要性質(zhì)衡量眼圖質(zhì)量的幾個(gè)重要參數(shù)有：1.眼圖開啟度(U-2ΔU)/U指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度“張開”的程度。無畸變眼圖的開啟度應(yīng)為100%。其中U=U++U-2.“眼皮”厚度2ΔU/U指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖幅度的閉合部分與最大幅度之比，無畸變眼圖的“眼皮”厚度應(yīng)等于0。3.交叉點(diǎn)發(fā)散度ΔT/T指眼圖過零點(diǎn)交叉線的發(fā)散程度，無畸變眼圖的交叉點(diǎn)發(fā)散度應(yīng)為0。4.正負(fù)極性不對稱度指在最佳抽樣點(diǎn)處眼圖正、負(fù)幅度的不對稱程度。無畸變眼圖的極性不對稱度應(yīng)為0。最后，還需要指出的是：由于噪聲瞬時(shí)電平的影響無法在眼圖中得到完整的反映，因此，即使在示波器上顯示的眼圖是張開的，也不能完全保證判決全部正確。不過，原則上總是眼睛張開得越大，誤判越小。在圖4-3中給出從示波器上觀察到的比較理想狀態(tài)下的眼圖照片。(a)二進(jìn)制系統(tǒng)(b)隨機(jī)數(shù)據(jù)輸入后的二進(jìn)制系統(tǒng)圖4-3實(shí)驗(yàn)室理想狀態(tài)下的眼圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.理想眼圖觀察；2.有噪聲眼圖觀察；3.接收濾波器的特性調(diào)整。五、實(shí)驗(yàn)步驟打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。用無干擾眼圖波形對接收濾波器（這里可視為整個(gè)信道傳輸濾波器）的特性加以調(diào)整，使之構(gòu)成一個(gè)等效的理想低通濾波器。開關(guān)K703的1-2腳相連，將CPLD的可編程信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的32Kbit/s數(shù)字基帶信號(hào)直接送入接收濾波器，按照下面的眼圖觀察方法連接調(diào)節(jié)好雙蹤示波器，此時(shí)，調(diào)整W702將升余弦波波形的幅度峰峰值約5V左右，調(diào)整W703直到TP708點(diǎn)波形出現(xiàn)過零點(diǎn)波形重合、線條細(xì)且清晰的眼圖波形（即無碼間串?dāng)_、無噪聲時(shí)的眼圖）。在調(diào)整W703過程中，可發(fā)現(xiàn)眼圖過零點(diǎn)波形重合時(shí)W703的位置不是唯一的，它正好驗(yàn)證了無碼間串?dāng)_的傳輸特性不唯一。眼圖觀測方法：用示波器的一根探頭（觸發(fā)TRTIGGER檔）放在TP901上（可視為其同步時(shí)鐘，碼元周期T），另一根探頭放在TP708上（數(shù)字基帶信號(hào)的升余弦波），調(diào)整示波器的掃描周期（=nT），使TP708的升余弦波波形的余輝反復(fù)重疊（即與碼元的周期同步），則可觀察到n只并排的眼圖波形。眼圖上面的一根水平線由連1引起的持續(xù)正電平產(chǎn)生，下面的一根水平線由連0碼引起的持續(xù)的負(fù)電平產(chǎn)生，中間部分過零點(diǎn)波形由1、0交替碼產(chǎn)生。（示波器Display持續(xù)時(shí)間5s）開關(guān)K703的2-3腳相連，將PSK解調(diào)模塊解調(diào)還原的數(shù)字基帶信號(hào)送入眼圖電路。調(diào)整好PSK調(diào)制解調(diào)電路，在PSK模擬傳輸信道中不加入噪聲的情況下（即K302的2-3腳連），觀察TP708測量點(diǎn)的眼圖波形（可適當(dāng)調(diào)整W703）；調(diào)整好PSK調(diào)制解調(diào)電路，在PSK模擬傳輸信道中加入噪聲（即K302的1-2腳連），慢慢調(diào)整噪聲信號(hào)的幅值（噪聲模塊中電位器W101），觀察TP708測量點(diǎn)，即受噪聲干擾的眼圖波形，可以看到眼圖線條明顯變粗，眼睛張開度變?。ㄗ⒁庠肼暦炔灰螅駝tPSK將無法解調(diào)出基帶信號(hào)，J301也最好選擇“CPLD”）；無噪聲有碼間串?dāng)_時(shí)，TP708點(diǎn)的升余弦波波形將發(fā)生畸變，這時(shí)眼圖的過零點(diǎn)波形彌散，不像無碼間串?dāng)_時(shí)波形清晰。這幾條線越靠近，表明碼間串?dāng)_越小，反之波形越彌散，表示碼間串?dāng)_越大。有噪聲無碼間串?dāng)_時(shí)，TP708點(diǎn)的升余弦波波形的線，將變成模糊的帶狀線。噪聲越大，線條越寬，越模糊。五、測量點(diǎn)說明1．TP705:為數(shù)字信號(hào)源產(chǎn)生、PSK解調(diào)輸出、FSK解調(diào)輸出的數(shù)字基帶信號(hào)。2．TP708:為升余弦波波形，眼圖觀察測量點(diǎn)。3.其余測試點(diǎn)待用。眼圖波形如圖4-4所示。TP901：TP901：TP708TP708圖4－4觀測到的無干擾眼圖波形升余弦波波形如圖4-5所示。TP705TP708TP705TP708圖4-5觀測到的升余弦波形六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.分析電路的工作原理，敘述其工作過程。2.敘述眼圖的產(chǎn)生原理以及它的作用。3.繪出實(shí)驗(yàn)觀察到的幾種情況下的升余弦波形及眼圖形狀。實(shí)驗(yàn)三AMI/HDB3碼編譯碼過程實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉AMI/HDB3碼編譯碼的工作過程；2.觀察AMI/HDB3碼碼型變換編譯碼電路的測量點(diǎn)波形。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M雙蹤三、實(shí)驗(yàn)原理在分析HDB3碼碼數(shù)字基帶信號(hào)傳輸及HDB3碼碼型變換線路編譯碼工作原理之前，學(xué)生可以對HDB3碼專用集成電路CD22103芯片作一個(gè)了解，詳見所附光盤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)成的碼稱為1B／1T碼型。AMI碼除有上述特點(diǎn)外，還有編譯碼電路簡單及便于觀察誤碼情況等優(yōu)點(diǎn)，它是一種基本的線路碼，并得到廣泛采用。但是，AMI碼有一個(gè)重要缺點(diǎn)，即當(dāng)它用來獲取定時(shí)信息時(shí)，由于它可能出現(xiàn)長的連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稱。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)以內(nèi)，克服了AMI碼出現(xiàn)長連“0”過多，對提取定時(shí)鐘不利的缺點(diǎn)。HDB3碼的功率譜基本上與AMI碼類似。由于HDB3碼諸多優(yōu)點(diǎn)，所以CCITT建議把如何由二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成HDB3碼HDB3碼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-=－1，B+=＋1，2．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)滿足時(shí)，則改用B00V（B+00V+或B-00V-，實(shí)質(zhì)上是將取代節(jié)000V中第一個(gè)“0”碼改成B碼）。3．HDB3碼序列中的傳號(hào)碼（包括“1”碼、V碼和B碼）除V碼外要滿足極性交替出現(xiàn)的原則。下面我們舉個(gè)例子來具體說明一下，如何將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成HDB3碼。二進(jìn)制碼序列:10000101000001110000000001HDB3碼碼序列:V+-1000V-+10–1B+00V0–1+1–1000V-B+00V+0–1從上例可以看出兩點(diǎn)：（1）當(dāng)兩個(gè)取代節(jié)之間原始傳號(hào)碼的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，后邊取代節(jié)用000V；當(dāng)兩個(gè)取代節(jié)之間原始傳號(hào)碼的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，后邊取代節(jié)用B00V。（2）V碼破壞了傳號(hào)碼極性交替出現(xiàn)的原則，所以叫破壞點(diǎn)；而B碼未破壞傳號(hào)碼極性交替出現(xiàn)的原則，叫非破壞點(diǎn)。雖然HDB3碼的編碼規(guī)則比較復(fù)雜，但譯碼卻比較簡單。從上述原理看出，每一個(gè)破壞符號(hào)V總是與前一非0符號(hào)同極性（包括B在內(nèi)）。這就是說，從收到的符號(hào)序列中可以容易地找到破壞點(diǎn)V于是也斷定V符號(hào)及其前面的3個(gè)符號(hào)必是連0符號(hào)，從而恢復(fù)4個(gè)連0碼，再將所有－1變成＋1后便得到原消息圖5－1NRZ－HDB3碼編碼工作波形（三）電路的工作過程譯碼是編碼的逆過程。其波形如圖5－2所示。但CP2應(yīng)比譯碼輸入（AIN、BIN）稍有延時(shí)。環(huán)路測試由LTE控制，若LTE＝H，則OUT1、OUT2內(nèi)部短接到對應(yīng)的AIN、BIN，此時(shí)NRZ0應(yīng)為NRZi，但延后8個(gè)時(shí)鐘周期左右。CP3為AIN、BIN相加波形，供收端提取時(shí)鐘用。圖5－2圖5－2HDB3譯碼工作波形圖5-3HDB3碼編譯碼自環(huán)電原理圖（四）實(shí)驗(yàn)電路工作原理采用SC22103專用芯片實(shí)現(xiàn)AMI／HDB3碼的電原理圖如圖5-3所示。在該電路模塊中，沒有采用復(fù)雜的線圈耦合的方法來實(shí)現(xiàn)AMI／HDB3碼，而是采用UA02A(TL084)對HDB3碼輸入的碼流由UA01的1腳在2腳時(shí)鐘信號(hào)的推動(dòng)下輸入，HDB3碼與AMI由KA01選擇。編碼之后的結(jié)果在UA01的14、15腳輸出。而后在電路上直接由UA01的11、13腳返回（實(shí)際通信中，譯碼電路應(yīng)接收正負(fù)電平的AMI／HDB3碼，整流后獲得同步時(shí)鐘，并通過處理獲得正向編碼和負(fù)向編碼。我們這里只是作自環(huán)演示，省略了上述過程），再由UA03進(jìn)行譯碼。正確譯碼之后TPA01與TPA08的波形應(yīng)一致，但由于HDB3碼的編譯碼規(guī)則較復(fù)雜，當(dāng)前的輸出HDB3碼字與前4個(gè)碼字有關(guān)，因而HDB3碼的編譯碼時(shí)延較大。本實(shí)驗(yàn)中采用CPLD技術(shù)實(shí)現(xiàn)AMI／HDB3碼的原理與上述同，只是實(shí)現(xiàn)手段不一樣罷了。AMI與HDB3碼的選擇可通過薄膜設(shè)置，AMI／HDB3碼的編譯碼工作波形如圖5-5所示（為了便于說明，編碼電路各波形的時(shí)延都已略去）。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.AMI/HDB3碼2.AMI/HDB3碼五、跳線開關(guān)設(shè)置KA01：第一排，待用；第二排，64Kb/s的偽隨機(jī)碼輸入；第三排，PCM模塊的數(shù)字編碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)輸入（后面綜合實(shí)驗(yàn)介紹）。六、實(shí)驗(yàn)步驟及測量點(diǎn)說明TPA01：發(fā)端數(shù)字基帶信碼輸入。（1）KA01第二排，由薄膜鍵盤選擇“線路編譯碼”中的AMI或HDB3碼。=1\*GB3①“PN32”為128Kb/s的偽隨機(jī)碼輸入，碼型為：11111111111111111100000000000011110000000011111111000011110000，對比TPA02；=2\*GB3②“數(shù)據(jù)源選擇”，8位手工編制數(shù)字信號(hào)，速率為128Kb/s。方向上鍵表示“1”，方向下鍵表示“0”，每位數(shù)據(jù)按“確認(rèn)”鍵輸入，8位全部設(shè)置完后，即輸出設(shè)置的信號(hào)。可置全“0”，全“1”，觀測編碼波形。（2）KA01第三排，PCM模塊的數(shù)字編碼信號(hào)輸入。TPA02：AMI或HDB3碼編譯碼的128KHz工作時(shí)鐘輸入。TPA03：AMI或HDB3碼編碼時(shí)的OUT1輸出波形（TPA05編碼輸出波形的負(fù)向波形）。TPA04：AMI或HDB3碼編碼時(shí)的OUT2輸出波形（TPA05編碼輸出波形的正向波形）。TPA05：AMI或HDB3碼編碼輸出波形。TPA06:收端譯碼數(shù)字基帶信碼輸出，碼型同TPA01。（TPA03、TPA04、TPA05編碼輸出信號(hào)，都比數(shù)字基帶信號(hào)TPA01延時(shí)4個(gè)編碼時(shí)鐘周期TPA02，作為4連0檢測用；TPA06譯碼還原輸出的數(shù)字基帶信號(hào)，也比數(shù)字編碼信號(hào)TPA05延時(shí)4個(gè)譯碼時(shí)鐘周期TPA02）；為了便于對比說明，圖5-4中的編碼電路各波形示意圖的時(shí)延都已略去，在實(shí)際測量波形時(shí)和是有明顯的相位延時(shí)。）七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出AMI/HDB3碼編譯碼電路的測量點(diǎn)波形圖，在圖上標(biāo)上相位關(guān)系。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，闡述其工作過程。3.寫出AMI/HDB3碼編譯碼的工作過程。HDB3碼編譯碼，假設(shè)原基帶信號(hào)為64Kb/s偽隨機(jī)碼信號(hào)，對照TPA02TPA01TPA01TPA04TPA03TPA05TPA06TPA02圖5-4各測量點(diǎn)輸出波形實(shí)驗(yàn)四通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉數(shù)字通信系統(tǒng)各級(jí)信號(hào)的波形；2.理解信號(hào)在信道傳輸過程中的變換原理和方法；3.了解數(shù)字通信系統(tǒng)性能的測試方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M雙蹤3.MODEM中繼線每2臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱1根4.小平口螺絲刀1只5.鉚孔連接線2根5.電話單機(jī)1臺(tái)（選用）三、實(shí)驗(yàn)電路工作原理為了使學(xué)生對數(shù)字通信系統(tǒng)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步加深對通信系統(tǒng)工作的理解，本實(shí)驗(yàn)是在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，有代表性地選擇了HDB3碼編譯碼系統(tǒng)，PCM編譯碼系統(tǒng)，增量編碼調(diào)制實(shí)驗(yàn)，二相BPSK(DPSK)調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，數(shù)字同步技術(shù)實(shí)驗(yàn)，信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和中央集中控制器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，組成一個(gè)較完整的通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)，也即模擬一個(gè)簡易數(shù)字通信系統(tǒng)。綜合實(shí)驗(yàn)一簡介這個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就是由模擬信號(hào)源、發(fā)送接收濾波器、音頻功放、增量調(diào)制，PSK調(diào)制解調(diào)，數(shù)字同步技術(shù)等實(shí)驗(yàn)等模塊組成。圖6-1、6-2是該系統(tǒng)較詳細(xì)的電路方框圖。綜合實(shí)驗(yàn)二簡介這個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就是由模擬信號(hào)源、發(fā)送接收濾波器、音頻功放、HDB3碼編譯碼系統(tǒng)，PCM編譯碼系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成實(shí)驗(yàn)。圖6-3是該系統(tǒng)較詳細(xì)的電路方框圖。四．實(shí)驗(yàn)步驟綜合實(shí)驗(yàn)一：這個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就是由模擬信號(hào)源、發(fā)送接收濾波器、音頻功放、增量調(diào)制，PSK調(diào)制解調(diào)，數(shù)字同步技術(shù)等實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成。實(shí)驗(yàn)步驟：（一）單工調(diào)制解調(diào)通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，見圖6-1。打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。檢驗(yàn)CVSD編譯碼系統(tǒng)是否工作正常。開關(guān)K801的1-2相連。輸入同步正弦波信號(hào)，薄膜鍵盤選擇編譯碼時(shí)鐘：0232KHz。調(diào)節(jié)電位器W201使TP202、TP803測量點(diǎn)波形穩(wěn)定為佳。調(diào)節(jié)電位器W801使濾波輸出TP804波形正常。系統(tǒng)工作正常。檢驗(yàn)PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)是否工作正常。開關(guān)J301選擇CPLD，開關(guān)J701選擇PSK；開關(guān)K301的1-2、2-3相連，開關(guān)K302的2-3相連；開關(guān)SW02的1-2相連，即在本實(shí)驗(yàn)箱上PSK自環(huán)實(shí)驗(yàn)；薄膜鍵盤選擇：0232KHzPN；調(diào)節(jié)各電位器使電路工作在最佳狀態(tài)。開關(guān)J301選擇CVSD，開關(guān)K801的2-3相連，開關(guān)SW02的1-2相連。即將CVSD編碼器的編碼信號(hào)送進(jìn)PSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)制、解調(diào)，解調(diào)信號(hào)經(jīng)過提取時(shí)鐘，信碼再生，再生信號(hào)送回CVSD譯碼器進(jìn)行譯碼輸出。薄膜鍵盤選擇綜合實(shí)驗(yàn)：01綜合實(shí)驗(yàn)1。即給系統(tǒng)送入所需的各種信號(hào)信令。選擇一個(gè)模擬信號(hào)，如TP005音樂信號(hào)。用連接線接入TP201，即給系統(tǒng)送入需進(jìn)行通信的語音信號(hào)。用連接線連接TP804和TP006，即將還原的語音信號(hào)經(jīng)喇叭播放出來。開關(guān)K001的1-2相連，接通喇叭，調(diào)節(jié)電位器W005改變輸出功率。改變輸入的模擬信號(hào)，重復(fù)上述步驟，講述信號(hào)流程和信號(hào)間的變化關(guān)系。實(shí)驗(yàn)箱間雙工PSK調(diào)制解調(diào)通信實(shí)驗(yàn)圖6-2：實(shí)驗(yàn)箱間雙工PSK調(diào)制解調(diào)通信實(shí)驗(yàn)方框圖1．步驟同上（1～3），將兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱相關(guān)電路調(diào)整到最佳。2.開關(guān)J301選擇CVSD，開關(guān)K801的2-3相連，開關(guān)SW02的2-3相連；用MODEM通信電纜連接兩臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱。即將CVSD編碼器的編碼信號(hào)送進(jìn)PSK調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)制，已調(diào)信號(hào)通過電纜線傳輸?shù)搅硪慌_(tái)實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)信號(hào)經(jīng)過提取時(shí)鐘，信碼再生，再生信號(hào)送回CVSD譯碼器進(jìn)行譯碼輸出；而本實(shí)驗(yàn)箱的PSK解調(diào)系統(tǒng)接收上一臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱的已調(diào)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，然后經(jīng)過信碼再生、CVSD譯碼輸出。3.薄膜鍵盤選擇綜合實(shí)驗(yàn)：01綜合實(shí)驗(yàn)1。即給系統(tǒng)送入所需的各種信號(hào)信令。4.選擇一個(gè)模擬信號(hào)，如TP005音樂信號(hào)。用連接線接入TP201，即給系統(tǒng)送入需進(jìn)行通信的語音信號(hào)。5.用連接線連接TP804和TP006，即將還原的語音信號(hào)經(jīng)喇叭播放出來。6.開關(guān)K001的1-2相連，接通喇叭，調(diào)節(jié)電位器W005改變輸出功率。7.改變輸入的模擬信號(hào)，重復(fù)上述步驟，講述信號(hào)流程和信號(hào)間的變化關(guān)系。綜合實(shí)驗(yàn)二：這個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就是模擬信號(hào)源、發(fā)送接收濾波器、音頻功放、HDB3碼編譯碼系統(tǒng)，PCM編譯碼系統(tǒng)（兩路信號(hào)時(shí)分復(fù)用數(shù)據(jù)）等實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成。實(shí)驗(yàn)步驟：打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。檢驗(yàn)PCM編譯碼系統(tǒng)是否工作正常。開關(guān)K501的1-2相連，開關(guān)K502的1-2相連；輸入模擬信號(hào)，薄膜鍵盤選擇正確。逐點(diǎn)測量各點(diǎn)波形檢驗(yàn)系統(tǒng)是否工作正常。檢驗(yàn)AMI/HDB3碼編譯碼系統(tǒng)是否工作正常。開關(guān)KA01的1-2相連，薄膜鍵盤選擇正確。逐點(diǎn)測量各點(diǎn)波形檢驗(yàn)系統(tǒng)是否工作正常。開關(guān)K501的2-3相連，開關(guān)K502的2-3相連，KA01的2-3相連。即將PCM編碼器的編碼信號(hào)（兩路信號(hào)時(shí)分復(fù)用數(shù)據(jù)）送進(jìn)AMI/HDB3碼編譯碼系統(tǒng)，進(jìn)行編譯后，信號(hào)送回PCM譯碼器進(jìn)行譯碼輸出。薄膜鍵盤選擇綜合實(shí)驗(yàn)：02綜合實(shí)驗(yàn)2。即給系統(tǒng)送入所需的各種信號(hào)信令。選擇一個(gè)模擬信號(hào)，如TP005音樂信號(hào)。用連接線接入TP501，即給系統(tǒng)送入需通信的語音信號(hào)。用連接線連接TP506和TP006，即將還原的語音信號(hào)經(jīng)喇叭播放出來。此時(shí)，請注意PCM（一）和PCM（二）的譯碼器各自輸出的信號(hào)，跟前面完成PCM的獨(dú)立模塊實(shí)驗(yàn)的結(jié)果有什么不同，是否完成了時(shí)分復(fù)用的數(shù)據(jù)交換功能。開關(guān)K001的1-2相連，接通喇叭，調(diào)節(jié)電位器W005改變輸出功率。改變輸入的模擬信號(hào)，重復(fù)上述步驟，講述信號(hào)流程和信號(hào)間的變化關(guān)系。注意觀察對比PCM發(fā)送的編碼數(shù)字信號(hào)與經(jīng)過HDB3模塊后接收的數(shù)字序列，相位有何變化，為什么會(huì)這樣呢？每個(gè)實(shí)驗(yàn)箱都提供了一個(gè)電話接口。注意：實(shí)驗(yàn)時(shí)請保證將兩實(shí)驗(yàn)箱的地線相連。至此，我們把本通信原理綜合實(shí)驗(yàn)箱的系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)步驟作一一介紹，對組成一個(gè)較為完整的通信傳輸系統(tǒng)有了一定的了解。五、注意事項(xiàng)1.認(rèn)真領(lǐng)會(huì)本次實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)思想，仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)電路的工作過程及原理。在動(dòng)手之前做到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基本概念清楚。綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_。2.對實(shí)驗(yàn)箱中的各部分電路元器件所在位置看準(zhǔn)確、清楚，具體步驟見以前的實(shí)驗(yàn)。3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中提到的步驟逐一進(jìn)行。4.注意示波器、頻率計(jì)、信號(hào)源的接地線要良好。5.本型號(hào)所配MODEM連接線為針型（公頭）DB9封裝插頭，使用時(shí)只可用于兩實(shí)驗(yàn)箱間的MODEM口連接，切勿連接計(jì)算機(jī)的串口，損壞計(jì)算機(jī)硬件。MODEM口的1-5針用于信號(hào)傳輸，6-9針用于實(shí)驗(yàn)箱的直流電源（-12V、+12V、+5V）輸出供給它用，注意千萬不要使其短路。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求根據(jù)系統(tǒng)方框圖，以同步正弦波信號(hào)作信號(hào)源輸入，逐一進(jìn)行通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)測記錄，畫出系統(tǒng)框圖中的各主要工作點(diǎn)的波形，注意信號(hào)波形的相位變化關(guān)系。七、討論思考題在數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)中，欲提高系統(tǒng)性能，減少傳輸誤碼率的途徑有哪些?參考實(shí)驗(yàn)一增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握增量調(diào)制編譯碼的基本原理，并理解實(shí)驗(yàn)電路的工作過程；2.了解不同速率的編譯碼，以及低速率編譯碼時(shí)的輸出波形。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M雙蹤3.鉚孔線2根4.小平口螺絲刀1只5.電話單機(jī)1臺(tái)（選用）三、實(shí)驗(yàn)電路工作原理1.增量調(diào)制的編碼實(shí)驗(yàn)（一）電路組成圖7-1是增量調(diào)制編碼器實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)框圖,圖7-4是電原理圖。圖7-1增量調(diào)制編碼器實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)框圖（二）電路工作原理1.增量調(diào)制的工作原理增量調(diào)制編碼每次取樣只編一位碼，這一位編碼不是表示信號(hào)抽樣值的大小，而是表示抽樣幅度的增量，即采用一位二進(jìn)制數(shù)碼“1”或“0”來表示信號(hào)在抽樣時(shí)刻的值相對于前一個(gè)抽樣時(shí)刻的值是增大還在減小，增大則輸出“1”碼，減小則輸出“0”碼。輸出的“1”、“0”只是表示信號(hào)相對于前一個(gè)時(shí)刻的增減，不表示信號(hào)的幅值。2．大規(guī)模集成電路MC34115芯片功能引腳介紹略,詳見所附光盤MC34115芯片。3．編碼電路的工作過程由圖7-2可知，輸入的音頻信號(hào)，經(jīng)過發(fā)送通道電路輸出到電解電容E201，經(jīng)過耦合至MC34115的模擬信號(hào)輸入端，第1引腳，因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)是編碼工作方式。因此，置高電平給U201（MC34115）的第15引腳。此時(shí)芯片內(nèi)的模擬輸入運(yùn)算放大器與移位寄存器接通，從第1引腳（ANI）輸入的模擬信號(hào)與第2引腳（ANF）輸入的本地解碼信號(hào)相減并放大得到誤差信號(hào)，然后根據(jù)該信號(hào)極性編成數(shù)據(jù)信碼從第9引腳（DOT）輸出。該信碼在片內(nèi)經(jīng)過3級(jí)或4級(jí)移位寄存器及檢測邏輯電路。檢測過去的3位或4位信碼中是否為連續(xù)“1”或連續(xù)“0”的出現(xiàn)。一旦當(dāng)移位寄存器各級(jí)輸出為全“1”碼或全“0”碼時(shí)，表明積分運(yùn)算放大器增益過小，檢測邏輯電路從第11引腳（COIN端）輸出負(fù)極性一致脈沖，經(jīng)過外接音節(jié)平滑濾波器后得到量階控制電壓輸入到第3引腳（SYL端），由內(nèi)部電路決定，GC端電壓與SYL端相同，這就相當(dāng)于量階控制電壓加到GC端。在沒有音頻模擬信號(hào)輸入時(shí)，話路是空閑狀態(tài)，則編碼器應(yīng)能輸出穩(wěn)定的“1”、“0”交替碼，這需要一最小積分電流來實(shí)現(xiàn)，該電流可通過增大調(diào)節(jié)電位器來獲得。由于極性開關(guān)的失配，積分運(yùn)算放大器與模擬輸入運(yùn)算放大器的電壓失調(diào)，此電流不能太小，否則無法得到穩(wěn)定的“1”、“0”交替碼。該芯片總環(huán)路失調(diào)電壓約為1.5mv（注：IGC=120A，Vcc=12V，TA=25C），所以量階可選擇為3mv。當(dāng)本地積分時(shí)間常數(shù)1ms時(shí)，則最小積分電流取10A，就可得到穩(wěn)定的“1”、“0”交替碼。如果輸出不要求有穩(wěn)定的“1”、“0”交替碼，量階可減小到0.1mv，而環(huán)路仍可正常工作。MC34115是采用3位數(shù)字檢測控制的可變斜率方式，即通常所講的三連“1”，三連“0”檢測算法，常用的芯片還有MC3417（MOTO公司）、SC3417（國產(chǎn)），它們的溫度范圍為0～70C，MC3517、SC3517（-55～125C），這些多用于軍事保密通信；還有一種檢測算法是四連“1”、四連“0”檢測算法，如MC3418、SC3418（0～70C）、MC35184.CVSD編碼電原理圖（圖7-2）圖7-2CVSD編碼電原理圖2.增量調(diào)制的譯碼實(shí)驗(yàn)：由發(fā)端送來的編碼數(shù)據(jù)信號(hào)加至開關(guān)J801的引腳，通過該開關(guān)的作用，把信號(hào)送到U801（MC34115）芯片的第13引腳，即接收數(shù)據(jù)輸入端。本系統(tǒng)因?yàn)槭亲g碼電路，故置低電平至U801（MC34115）的15引腳，使模擬輸入運(yùn)算放大器與移位寄存器斷開，而數(shù)字輸入運(yùn)算放大器與移位寄存器接通，這樣，接收數(shù)據(jù)信碼經(jīng)過數(shù)字輸入運(yùn)算放大器整形后送到移位寄存器，后面的工作過程與編碼時(shí)相同，只是解調(diào)信號(hào)不再送回第2引腳（ANF端），而是直接送入后面的積分網(wǎng)絡(luò)中，再通過接收通道低通濾波電路濾去高頻量化噪聲，然后送出話音信號(hào)，推動(dòng)喇叭。圖7-3是增量調(diào)制系統(tǒng)譯碼電路結(jié)構(gòu)方框圖。 圖7-3增量調(diào)制系統(tǒng)譯碼器電路結(jié)構(gòu)方框圖雖然增量調(diào)制系統(tǒng)的話音質(zhì)量不如脈沖編碼調(diào)制PCM數(shù)字系統(tǒng)的音質(zhì)，但是由于增量調(diào)制電路比較簡單，能從較低的數(shù)碼率進(jìn)行編碼，通常為16～32kbit/s,在用于單路數(shù)字電話通信時(shí)，不需要收發(fā)端同步，故增量調(diào)制系統(tǒng)仍然廣泛應(yīng)用于數(shù)字話音通信系統(tǒng)中，如應(yīng)用在傳輸數(shù)碼率的軍事，野外及保密數(shù)字電話等方面，在軍隊(duì)系統(tǒng)中的數(shù)字衛(wèi)星通信地面站設(shè)備中，其終端部分的話音編碼就是應(yīng)用的這種大規(guī)模集成電路MC3417，MC3418的連續(xù)可變斜率增量調(diào)制方式。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(一)增量調(diào)制的編碼實(shí)驗(yàn)1．增量調(diào)制CVSD（M）編碼實(shí)驗(yàn)2.增量調(diào)制CVSD（M）譯碼實(shí)驗(yàn)3.工作時(shí)鐘可變狀態(tài)下M編譯碼質(zhì)量比較4．同等條件下的PCM與M系統(tǒng)性能比較實(shí)驗(yàn)五、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)打開實(shí)驗(yàn)箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。將同步正弦波信號(hào)用連接線由TP002“同步輸出”接入TP201“模擬輸入”銅鉚孔。調(diào)整輸入信號(hào)幅度峰峰值在2V左右。薄膜鍵盤選擇增量編碼譯碼實(shí)驗(yàn)中各工作時(shí)鐘：01：8KHz；02：32KHz；03：64KHz。4．K801開關(guān)選擇：1—2：增量調(diào)制譯碼部分接收來自增量調(diào)制編碼電路的編碼數(shù)字信號(hào)輸入；2—3：增量調(diào)制譯碼部分接收來自“數(shù)字同步技術(shù)模塊”再生數(shù)字信號(hào)輸入。注意：編碼工作時(shí)鐘應(yīng)與譯碼工作時(shí)鐘一致。5．測量TP201～TP205、TP801～TP804各點(diǎn)波形，特別注意對比TP202、TP205兩點(diǎn)波形。6．改變編譯碼的工作時(shí)鐘，再測量TP201～TP205、TP801～TP804各點(diǎn)波形，特別注意TP202、TP205兩點(diǎn)波形（圖7-5）。7．改變輸入信號(hào)的幅度，觀察TP202、TP205兩點(diǎn)波形的變化。8．用其他模擬信號(hào)輸入，測量TP201～TP205、TP801～TP804各點(diǎn)波形，特別注意TP202、TP205兩點(diǎn)波形。9．外加信號(hào)輸入要注意信號(hào)的幅度及其相應(yīng)的頻率范圍。10．將譯碼信號(hào)輸出TP804，用連接線接入功放TP006，由喇叭輸出，直觀感受改變有關(guān)參數(shù)對通信質(zhì)量的影響。圖7-6本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通信實(shí)驗(yàn)六、測量點(diǎn)說明TP201：模擬信號(hào)輸入端。輸入300～3400Hz的模擬信號(hào)，若幅度過大，當(dāng)信號(hào)的實(shí)際斜率超過譯碼器的最大跟蹤斜率時(shí)，本地譯碼波形跟蹤不上信號(hào)的變化，將造成過載噪聲。因此信號(hào)波形幅度盡量小一些。方法是：可改變相應(yīng)信號(hào)源輸出幅度的大小。TP202：增量調(diào)制編碼電路的本地譯碼信號(hào)輸出波形。其輸出波形與TP201的波形相近似，但它的上升斜率和下降斜率不同。波形不好可調(diào)節(jié)W201電位器。TP203：增量調(diào)制編碼電路的工作時(shí)鐘輸入波形，工作頻率為64KHz或32KHz或8KHz，它由薄膜鍵盤選擇來決定時(shí)鐘信號(hào)：01為8KHz；02為32KHz；03為64KHz。TP204：一致脈沖信號(hào)輸出波形，它隨輸入信號(hào)波形的變化而變化。當(dāng)編碼數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)三個(gè)連0（或三個(gè)連1）時(shí)，一致脈沖信號(hào)輸出負(fù)電平，直至連0（或連1）現(xiàn)象停止，返回正電平輸出。TP205：增量調(diào)制編碼電路輸出的數(shù)字編碼信號(hào)波形。TP801：增量調(diào)制譯碼電路的工作時(shí)鐘輸入波形，工作頻率為64KHz或32KHz或8KHz或提取時(shí)鐘。TP802：增量調(diào)制譯碼電路接收的數(shù)字編碼信號(hào)輸入波形。開關(guān)K801的作用：1端與2端相連，譯碼電路接受編碼電路輸出的編碼數(shù)字信號(hào)，即：TP802=TP205。2端與3端相連，譯碼部分接收來自“數(shù)字同步技術(shù)模塊”再生數(shù)字信號(hào)輸入，即：TP802=TP707。TP803：增量調(diào)制譯碼電路的本地譯碼電路模擬信號(hào)輸出波形，可調(diào)節(jié)W801。其輸出波形與TP202相近似，即經(jīng)過二次積分網(wǎng)絡(luò)后輸出的波形。TP201TP203/TP201TP203/TP801TP205/TP802TP204TP803TP202TP804圖圖7-5增量調(diào)制編譯碼電路信號(hào)波形示意圖七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.畫出實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)驗(yàn)方框圖，并作簡要敘述。2.畫出各測量各點(diǎn)波形，結(jié)合理論分析說明所發(fā)生的各種現(xiàn)象。3.在通話的質(zhì)量方面，你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如何改進(jìn)方能提高話音的質(zhì)量，及對本實(shí)驗(yàn)有何改進(jìn)意見？參考實(shí)驗(yàn)二二相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.掌握二相絕對碼與相對碼的碼變換方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1.RZ8621D實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.20M雙蹤3.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，絕對移相鍵控（PSK）是采用直接調(diào)相法來實(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，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)放來實(shí)現(xiàn)。電路由U301B等組成，來自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.模擬開關(guān)相乘器對載波的相移鍵控是用模擬開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)的。0相載波與相載波分別加到模擬開關(guān)1