通信原理實驗指導(dǎo)書

WORD格式可編輯./目錄I、模塊介紹11、主控&信號源模塊22、2號模塊數(shù)字終端&時分多址模塊93、3號模塊信源編譯碼模塊114、6號模塊信道編譯碼模塊145、7號模塊時分復(fù)用&時分交換模塊176、8號模塊基帶傳輸編譯碼模塊207、9號模塊數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊228、13號模塊載波同步及位同步模塊259、21號模塊PCM編譯碼及語音終端模塊28II、實驗基本操作說明30第一章信源編碼技術(shù)31實驗一抽樣定理實驗31實驗二PCM編譯碼實驗38實驗三ADPCM編譯碼實驗45實驗四△m及CVSD編譯碼實驗47實驗五PAM孔徑效應(yīng)及其應(yīng)對方法53第二章基帶傳輸編譯碼技術(shù)56實驗六AMI碼型變換實驗56實驗七HDB3碼型變換實驗61實驗八CMI/BPH碼型變換實驗66第三章基本數(shù)字調(diào)制技術(shù)70實驗九ASK調(diào)制及解調(diào)實驗70實驗十FSK調(diào)制及解調(diào)實驗72實驗十一BPSK調(diào)制及解調(diào)實驗75實驗十二DBPSK調(diào)制及解調(diào)實驗78實驗十三QPSK/OQPSK數(shù)字調(diào)制實驗81第四章信道編譯碼技術(shù)83實驗十四漢明碼編譯碼實驗83實驗十五BCH碼編譯碼實驗87實驗十六循環(huán)碼編譯碼實驗90實驗十七卷積碼編譯碼實驗94實驗十八卷積交織及解交織實驗98第五章同步技術(shù)101實驗十九濾波法及數(shù)字鎖相環(huán)法位同步提取實驗101實驗二十模擬鎖相環(huán)實驗109實驗二十一載波同步實驗111實驗二十二幀同步提取實驗113第六章時分復(fù)用及解復(fù)用技術(shù)115實驗二十三時分復(fù)用與解復(fù)用實驗115第七章綜合實驗121實驗二十四HDB3線路編碼通信系統(tǒng)綜合實驗121.I、模塊介紹本實驗平臺采用模塊化設(shè)計。下面主要介紹通信原理實驗平臺中的九個標配模塊,以便了解各模塊的具體功能及作用。標配模塊包括有：主控&信號源模塊2號模塊數(shù)字終端&時分多址模塊3號模塊信源編譯碼模塊6號模塊信道編譯碼模塊7號模塊時分復(fù)用&時分交換模塊8號模塊基帶傳輸編譯碼模塊9號模塊數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊13號模塊載波同步及位同步模塊21號模塊PCM編譯碼及語音終端模塊1、主控&信號源模塊按鍵及接口說明圖1主控&信號源按鍵及接口說明功能說明該模塊可以完成如下五種功能的設(shè)置,具體設(shè)置方法如下：模擬信號源功能模擬信號源菜單由"信號源"按鍵進入,該菜單下按"選擇/確定"鍵可以依次設(shè)置："輸出波形"→"輸出頻率"→"調(diào)節(jié)步進"→"音樂輸出"→"占空比"〔只有在輸出方波模式下才出現(xiàn)。在設(shè)置狀態(tài)下,選擇"選擇/確定"就可以設(shè)置參數(shù)了。菜單如下圖所示：〔a輸出正弦波時沒有占空比選項〔b輸出方波時有占空比選項圖2模擬信號源菜單示意圖注意：上述設(shè)置是有順序的。例如,從"輸出波形"設(shè)置切換到"音樂輸出"需要按3次"選擇/確定"鍵。下面對每一種設(shè)置進行詳細說明："輸出波形"設(shè)置一共有6種波形可以選擇：正弦波：輸出頻率10Hz~2MHz方波： 輸出頻率10Hz~200KHz三角波：輸出頻率10Hz~200KHzDSBFC〔全載波雙邊帶調(diào)幅：由正弦波作為載波,音樂信號作為調(diào)制信號。輸出全載波雙邊帶調(diào)幅。DSBSC〔抑制載波雙邊帶調(diào)幅：由正弦波作為載波,音樂信號作為調(diào)制信號。輸出抑制載波雙邊帶調(diào)幅。FM：載波固定為20KHz,音樂信號作為調(diào)制信號。"輸出頻率"設(shè)置"選擇/確定"順時針旋轉(zhuǎn)可以增大頻率,逆時針旋轉(zhuǎn)減小頻率。頻率增大或減小的步進值根據(jù)"調(diào)節(jié)步進"參數(shù)來。在"輸出波形"DSBFC和DSBSC時,設(shè)置的是調(diào)幅信號載波的頻率；在"輸出波形"FM時,設(shè)置頻率對輸出信號無影響。"調(diào)節(jié)步進"設(shè)置"選擇/確定"順時針旋轉(zhuǎn)可以增大步進,逆時針旋轉(zhuǎn)減小步進。步進分為："10Hz"、"100Hz"、"1KHz"、"10KHz"、"100KHz"五檔。"音樂輸出"設(shè)置設(shè)置"MUSIC"端口輸出信號的類型。有三種信號輸出"音樂1"、"音樂2"、"3K+1K正弦波"三種。"占空比"設(shè)置"選擇/確定"順時針旋轉(zhuǎn)可以增大占空比,逆時針旋轉(zhuǎn)減小占空比。占空比調(diào)節(jié)范圍10%~90%,以10%為步進調(diào)節(jié)。數(shù)字信號源功能數(shù)字信號源菜單由"功能1"按鍵進入,該菜單下按"選擇/確定"鍵可以設(shè)置："PN輸出頻率"和"FS輸出"。菜單如下圖所示：圖3數(shù)字信號源菜單"PN輸出頻率"設(shè)置設(shè)置"CLK"端口的頻率及"PN"端口的碼速率。頻率范圍：1KHz~2048KHz。"FS輸出"設(shè)置設(shè)置"FS"端口輸出幀同步信號的模式：模式1：幀同步信號保持8KHz的周期不變,幀同步的脈寬為CLK的一個時鐘周期?！惨?PN輸出頻率"不小于16KHz,主要用于PCM、ADPCM編譯碼幀同步及時分復(fù)用實驗?zāi)Ｊ?：幀同步的周期為8個CLK時鐘周期,幀同步的脈寬為CLK的一個時鐘周期?！仓饕糜跐h明碼編譯碼實驗?zāi)Ｊ?：幀同步的周期為15個CLK時鐘周期,幀同步的脈寬為CLK的一個時鐘周期?！仓饕糜贐CH編譯碼實驗通信原理實驗菜單功能按"主菜單"按鍵后的第一個選項"通信原理實驗",再確定進入各實驗菜單。如下圖所示：〔a主菜單〔b進入通信原理實驗菜單圖4設(shè)置為"通信原理實驗"進入"通信原理實驗"菜單后,逆時針旋轉(zhuǎn)光標會向下走,順時針旋轉(zhuǎn)光標會向上走。按下"選擇/確認"時,會設(shè)置光標所在實驗的功能。有的實驗有會跳轉(zhuǎn)到下級菜單,有的則沒有下級菜單,沒有下級菜單的會在實驗名稱前標記"√"符號。在選中某個實驗時,主控模塊會向?qū)嶒炈婕暗降哪K發(fā)命令。因此,需要這些模塊電源開啟,否則,設(shè)置會失敗。實驗具體需要哪些模塊,在實驗步驟中均有說明,詳見具體實驗。模塊設(shè)置功能*〔該功能只在自行設(shè)計實驗時用到按"主菜單"按鍵后的第二個選項"模塊設(shè)置",再確定進入模塊設(shè)置菜單。在"模塊設(shè)置"菜單中可以對各個模塊的參數(shù)分別進行設(shè)置。如下圖所示：圖5"模塊設(shè)置"菜單1號語音終端&用戶接口設(shè)置該模塊兩路PCM編譯碼模塊的編譯碼規(guī)則是A律還是μ律。2號數(shù)字終端&時分多址設(shè)置該模塊BSOUT的時鐘頻率。3號信源編譯碼可設(shè)置該模塊FPGA工作于"PCM編譯碼"、"ADPCM編譯碼"、"LDM編譯碼"、"CVSD編譯碼"、"FIR濾波器"、"IIR濾波器"、"反SINC濾波器"等功能〔測試功能是生產(chǎn)中使用的。由于模塊的端口會在不同功能下有不同用途,下面對每一種功能進行說明：PCM編譯碼FPGA完成PCM編譯碼功能,同時完成PCM編碼A/μ律或μ/A律轉(zhuǎn)換的功能。其子菜單還能夠設(shè)置PCM編譯碼A/μ律及A/μ律轉(zhuǎn)換的方式。端口功能如下：編碼時鐘： 輸入編碼時鐘。編碼幀同步： 輸入編碼幀同步。編碼輸入： 輸入編碼的音頻信號。編碼輸出： 輸出編碼信號。譯碼時鐘： 輸入譯碼時鐘。譯碼幀同步： 輸入譯碼幀同步。譯碼輸入： 輸入譯碼的PCM信號。譯碼輸出： 輸出譯碼的音頻信號。A/μ-In： A/μ律轉(zhuǎn)換輸入端口。A/μ-Out： A/μ律轉(zhuǎn)換輸出端口。ADPCM編譯碼FPGA完成ADPCM編譯碼功能,端口功能和PCM編譯碼一樣。LDM編譯碼FPGA完成簡單增量調(diào)制編譯碼功能,端口除了"編碼幀同步"和"譯碼幀同步"是沒用到的〔LDM編譯碼不需要幀同步,其他端口功能與PCM編譯碼一樣。CVSD編譯碼FPGA完成CVSD編譯碼功能,端口除了"編碼幀同步"和"譯碼幀同步"是沒用到的〔CVSD編譯碼不需要幀同步,其他端口功能與PCM編譯碼一樣。FIR濾波器FPGA完成FIR數(shù)字低通濾波器功能〔采用100階漢明窗設(shè)計,截止頻率為3KHz。該功能主要用于抽樣信號的恢復(fù)。端口說明如下：編碼輸入： FIR濾波器輸入口。譯碼輸出： FIR濾波器輸出口。IIR濾波器FPGA完成IIR數(shù)字低通濾波器功能〔采用8階橢圓濾波器設(shè)計,截止頻率為3KHz。該功能主要用于抽樣信號的恢復(fù)。端口與FIR濾波器相同。反SINC濾波器FPGA完成反SINC數(shù)字低通濾波器。該功能主要用于消除抽樣的孔徑效應(yīng)。端口與FIR濾波器相同。7號時分復(fù)用&時分交換功能一是設(shè)置時分復(fù)用的速率256Kbps/2048Kbps。功能二是當復(fù)用速率為2048Kbps時,調(diào)整DIN4時隙。8號基帶編譯碼設(shè)置該模塊FPGA工作在"AMI"、"HDB3"、"CMI"、"BPH"編譯碼模式。10號軟件無線電調(diào)制設(shè)置該模塊的BPSK的具體參數(shù)。具體參數(shù)有：是否差分： 設(shè)置輸入信號是否進行差分,即是BPSK還是DBPSK調(diào)制。PSK調(diào)制方式選擇： 設(shè)置BPSK調(diào)制是否經(jīng)過成形濾波。輸出波形設(shè)置： 設(shè)置"I-Out"端口輸出成形濾波后的波形或調(diào)制信號。匹配濾波器設(shè)置： 設(shè)置成形濾波為升余弦濾波器或根升余弦濾波器?；鶐俾蔬x擇： 設(shè)置基帶速率為16Kbps、32Kbps、56Kbps。11號軟件無線電解調(diào)設(shè)置該模塊的兩個參數(shù),BPSK解調(diào)是否需要逆差分變換和解調(diào)速率。系統(tǒng)升級此選項用于模塊內(nèi)部程序升級時使用。三、注意事項1、實驗開始時要將所需模塊固定在實驗箱上,并確定接觸良好,否則菜單無法設(shè)置成功。2、信號源設(shè)置中,模擬信號源輸出步進可調(diào)節(jié),便于不同頻率變化調(diào)節(jié)。2、2號模塊數(shù)字終端&時分多址模塊一、模板框圖二、模塊簡介時分復(fù)用〔TDMA適用于數(shù)字信號的傳輸。由于信道的位傳輸率超過每一路信號的數(shù)據(jù)傳輸率,因此可將信道按時間分成若干片段輪換地給多個信號使用。每一時間片由復(fù)用的一個信號單獨占用,在規(guī)定的時間內(nèi),多個數(shù)字信號都可按要求傳輸?shù)竭_,從而也實現(xiàn)了一條物理信道上傳輸多個數(shù)字信號。三、模塊功能說明1、時分復(fù)用。通過撥碼開關(guān)設(shè)置4組數(shù)字信號源〔S1、S2、S3、S4的數(shù)據(jù),任選一組設(shè)置為幀同步碼"01110010",其它三組設(shè)置易于觀察的數(shù)據(jù)。四組數(shù)據(jù)分別經(jīng)過并串變換后進入CPLD完成時分復(fù)用。2、解時分復(fù)用。將時分復(fù)用后的信號輸入到解時分復(fù)用模塊,同時加載一個幀同步信號就得到解復(fù)用的信號,通過3組LED行陣顯示除幀同步碼的數(shù)字信號。四、端口說明模塊端口名稱端口功能時分復(fù)用S1-S4數(shù)字信號撥碼輸入U1-U4顯示對應(yīng)的數(shù)字輸入信號DoutA-DoutC對應(yīng)數(shù)字信號觀測點DoutD對應(yīng)數(shù)字信號觀測點/8位數(shù)字信號輸出BS1位同步時鐘信號輸入DoutMUX時分復(fù)用輸出〔DoutA、DoutB、DoutC、DoutDTDMA1時分復(fù)用輸出〔01110010、00110011、DoutA、DoutBTDMA2時分復(fù)用輸出〔01110010、01010101、DoutC、DoutDBSOUT位同步信號輸出幀頭指示幀頭指示信號〔僅用于信道編碼時的輔助觀測解復(fù)用DIN時分復(fù)用信號輸入BSIN位同步信號輸入FSOUT幀同步信號觀測點U5-U7顯示解復(fù)用的信號五、可調(diào)參數(shù)說明撥碼開關(guān)S1-S4。每一組都有8位開關(guān),1號開關(guān)對應(yīng)數(shù)字信號的最高位。撥碼開關(guān)上撥表示數(shù)字信號"1",下?lián)鼙硎緮?shù)字信號"0"。3、3號模塊信源編譯碼模塊一、模塊框圖二、模塊簡介在信源→信源編碼→信道編碼→信道傳輸〔調(diào)制/解調(diào)→信道譯碼→信源譯碼→新宿的整個信號傳播連路中,本模塊功能屬于信源編碼與信源譯碼〔A/D與D/A環(huán)節(jié),通過ALTERA公司的FPGA〔EP2C5T144C8N完成包括抽樣定理、抗混疊低通濾波、A/μ律轉(zhuǎn)換、PCM編譯碼、ΔM&CVSD編譯碼的功能與應(yīng)用。幫助實驗者學習并理解信源編譯碼的概念和具體過程,并可用于二次開發(fā)。三、模塊功能說明1、抽樣定理被抽樣信號與抽樣脈沖的相乘所得信號可以選擇是否經(jīng)過保持電路,以輸出自然抽樣或平頂抽樣。2、低通混疊濾波該濾波器為3.4KHz的8階巴特沃斯低通濾波器,可用于抽樣信號的恢復(fù)及信源編碼的前置抗混濾波。3、A/μ律轉(zhuǎn)換針對不同應(yīng)用需求,本模塊提供A律與μ律的轉(zhuǎn)換。4、PCM編譯碼編碼輸入信號默認采用本模塊抽樣輸出信號,亦可以二次開發(fā)采用外部信號,同時提供時鐘脈沖與幀同步信號,即可實現(xiàn)譯碼端的信號輸出。5、Δm&CVSD編譯碼增量調(diào)制編譯碼功能提供本地譯碼、一致脈沖以及量階調(diào)整的信號引出觀測,方便實驗者了解并掌握增量調(diào)制的具體過程。四、端口說明端口名稱說明S3模塊總開關(guān)。被抽樣信號可輸入信號源的正弦波信號。抽樣脈沖輸入信號源的方波信號。S1保持電路切換開關(guān),實現(xiàn)自然抽樣/平頂抽樣。抽樣輸出輸出抽樣后信號。LPF-IN抗混疊低通濾波器輸入。LPF-OUT抗混疊低通濾波器輸出。A/μ-InA律或μ律輸入。A/μ-Outμ律或A律輸出。時鐘〔編碼待編碼信號的時鐘輸入。幀同步〔編碼待編碼信號的幀同步信號輸入。編碼輸入待編碼信號輸入。編碼輸出已編碼信號輸出。時鐘〔譯碼待譯碼信號的時鐘輸入。幀同步〔譯碼待譯碼信號的幀同步信號輸入。譯碼輸入待譯碼信號輸入。譯碼輸出已譯碼信號輸出。PCM量化輸出PCM編碼輸出之后,G.711協(xié)議變換之前的信號輸出。本地譯碼ΔM&CVSD編碼當中的本地譯碼器輸出。一致脈沖CVSD編碼當中量階調(diào)整時的一致脈沖輸出。量階ΔM&CVSD編碼當中量階調(diào)整時的量階輸出。信源延時ΔM&CVSD編碼之前的信源延時輸出,供輔助觀測。五、可調(diào)參數(shù)說明S1開關(guān)可切換自然抽樣/平頂抽樣。4、6號模塊信道編譯碼模塊一、模塊框圖二、模塊簡介數(shù)字信號在傳輸中往往由于各種原因,使得在傳送的數(shù)據(jù)流中產(chǎn)生誤碼,從而使接收端產(chǎn)生圖象跳躍、不連續(xù)、出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)象。所以通過信道編碼這一環(huán)節(jié),對數(shù)碼流進行相應(yīng)的處理,使系統(tǒng)具有一定的糾錯能力和抗干擾能力,可極大地避免碼流傳送中誤碼的發(fā)生,這就使得信道編譯碼過程顯得尤為重要。三、模塊功能說明1、漢明碼。漢明碼利用了奇偶校驗位的概念,通過在數(shù)據(jù)位后面增加一些比特,不僅可以驗證數(shù)據(jù)是否有效,還能在數(shù)據(jù)出錯的情況下指明錯誤位置。2、循環(huán)碼。具有某種循環(huán)特性的線性分組碼。每位代碼無固定權(quán)值,任何相鄰的兩個碼組中,僅有一位代碼不同。3、BCH碼。BCH碼解決了生成多項式與糾錯能力的關(guān)系問題,可以再給定糾錯能力要求的條件下尋找到碼的生成多項式。4、卷積碼。卷積碼是一種非分組碼,通常適用于前向糾錯。5、交織碼。交織編碼的目的是把一個較長的突發(fā)差錯離散成隨機差錯,改善移動通信的傳輸特性。四、端口說明模塊端口名稱端口說明編碼時鐘編碼時鐘輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入編碼數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)輸出時鐘編碼時鐘輸出幀頭指示幀頭指示信號觀測點延時輸出1延時輸出信號觀測點幀同步幀同步信號觀測點插錯指示插錯指示觀測點譯碼數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)輸入時鐘譯碼時鐘輸入譯碼數(shù)據(jù)譯碼數(shù)據(jù)輸出時鐘譯碼時鐘輸出幀同步幀同步信號輸出NRZD-IN延時輸入延時輸出2延時輸出信號觀測點誤碼指示誤碼指示觀測點系統(tǒng)系統(tǒng)復(fù)位系統(tǒng)復(fù)位按鍵碼型選擇碼型選擇4位撥碼開關(guān)插錯控制插錯控制4位撥碼開關(guān)五、可調(diào)參數(shù)說明1、撥碼開關(guān)S1,碼型選擇說明。碼型漢明循環(huán)BCH卷積編碼卷積譯碼卷積編碼+交織卷積譯碼+解交織編碼00010010001101000101110011012、撥碼開關(guān)S2,插錯控制說明。在不同的碼型下,S2的功能有所不同?！?漢明&循環(huán)編碼00000001001000110100插錯無錯單個錯兩個錯3個錯模式13個錯模式2〔2BCH編碼000000010010001101000101011001111000插錯無錯單個錯兩個錯3個錯4個錯5個錯6個錯7個錯模式17個錯模式2〔3卷積&交織編碼000000010010插錯無錯突發(fā)錯連續(xù)錯5、7號模塊時分復(fù)用&時分交換模塊一、模塊框圖二、模塊簡介復(fù)用是通信系統(tǒng)中較為重要的一環(huán)節(jié),復(fù)用目的是為了實現(xiàn)多路信號在同一信道上傳輸以達到減少對資源的占用。應(yīng)用于信道編碼與基帶傳輸編碼中間,將一物理信道分為一個個的物理碎片,周期性的利用某一時隙,最后將其組合起來,形成以一完整的信號。時分交換是在時分復(fù)用中的一個過程,而時分復(fù)用與時分交換模塊也可應(yīng)用于程控交換通信系統(tǒng)中。三、模塊功能說明1、時分復(fù)用當復(fù)用輸出的為模式256K時,只用來觀測3路幀同步〔即時隙0、1、2,這三路信號就是對應(yīng)的巴克碼、DIN1和DIN2的接收數(shù)據(jù),開關(guān)信號在3時隙。由于256K模式復(fù)用只能提供4個時隙。因此,DIN3和DIN4在256K復(fù)用模式下是無效的。若模式為2048K時〔速率為2M的E1傳輸,巴克碼、DIN1、DIN2、DIN3、DIN4分別在0~4時隙。開關(guān)信號默認在第5時隙,但其所在時隙可以由主控模塊進行設(shè)置。2、解時分復(fù)用解時分復(fù)用與時分復(fù)用是相對應(yīng)的一部分,用于基帶傳輸編譯碼與先到譯碼模塊之間,把配置在分立周期間間隔上的時分復(fù)用信號解開,在解復(fù)用輸入與解復(fù)用時鐘輸入處接入信號,最后由Dout1-Dout4整理輸出,與復(fù)用時的輸入DIN1-DIN4始終相互對應(yīng)的。3、計算機串口二與計算機連接的一接口,為RS232串口,當電平為1時,將輸入±15v的電壓轉(zhuǎn)換為TTL電平,電平為0時,將-15v的電壓轉(zhuǎn)換為0v。四、端口說明模塊端口名稱端口說明時分復(fù)用開關(guān)信號輸入輸入電平信號巴克碼內(nèi)部自己給的,復(fù)用時放在0時隙〔01110010誤碼插入在做幀同步實驗時進行誤碼的插入DIN1復(fù)用時放于第一時隙DIN2復(fù)用時放于第二時隙DIN3復(fù)用時放于第三時隙DIN4復(fù)用時放于第四時隙FSIN固定信號源,FS端口；與PCM編碼數(shù)據(jù)對齊復(fù)用輸出輸出復(fù)用后信號復(fù)用輸出時鐘輸出復(fù)用后時鐘信號FS0第0時隙幀同步信號解時分復(fù)用解復(fù)用輸入輸入復(fù)用信號解復(fù)用時鐘輸入復(fù)用時鐘信號FSOUT為解復(fù)用模塊提取幀同步,主要用于PCM譯碼Dout1解復(fù)用時調(diào)整輸出第一時隙Dout2解復(fù)用時調(diào)整輸出第二時隙Dout3解復(fù)用時調(diào)整輸出第三時隙Dout4解復(fù)用時調(diào)整輸出第四時隙BSOUT為解復(fù)用模塊提取位同步開關(guān)信號顯示將開關(guān)信號顯示于光條上計算機串口二接收電壓接入發(fā)送電壓輸出五、可調(diào)參數(shù)說明1、開關(guān)信號輸入是由一組八鍵二電平的撥碼開關(guān)構(gòu)成的,相應(yīng)電平的選擇即為相應(yīng)模式。2、開關(guān)信號顯示是一組由八個發(fā)光二極管構(gòu)成,其中燈亮為高電平1,燈滅為低電平0。3、誤碼插入,在做幀同步實驗時進行誤碼的插入,其中有兩種出入方式,一是"短按",即插入單次誤碼；二是"長按",即插入多次誤碼。6、8號模塊基帶傳輸編譯碼模塊一、模塊框圖二、模塊簡介基帶傳輸,一種不搬移基帶信號頻譜的傳輸方式,在線路中直接傳送數(shù)字信號的電脈沖。未對載波調(diào)制的待傳信號稱為基帶信號,它所占的頻帶稱為基帶,基帶的高限頻率與低限頻率之比通常遠大于1。一般用于工業(yè)生產(chǎn)中。模式為：服務(wù)器—終端服務(wù)器—電話線—基帶—終端,ISO中屬于物理層設(shè)備。這是一種最簡單的傳輸方式,近距離通信的局域網(wǎng)都采用基帶傳輸。三、模塊功能說明1、基帶傳輸編碼完成AMI、HDB3、CMI、BPH等基帶傳輸碼型的編碼工作。其中,由于AMI和HDB3是3極性碼。FPGA在完成AMI及HDB3編碼后,需要進行電平變換。另外,還有誤碼插入功能,是為了驗證基帶傳輸編碼是否具有誤碼告警的能力。2、基帶傳輸譯碼完成AMI、HDB3、CMI、BPH等基帶碼型的譯碼工作。其中,由于AMI及HDB3是3極性碼。在FPGA譯碼前需要加入電平反變換功能。四、端口說明模塊端口名稱端口說明基帶傳輸編碼數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號輸入時鐘時鐘信號輸入編碼輸出編碼信號輸出誤碼插入誤碼數(shù)據(jù)插入觀測點,指示編碼端錯誤AMI-A1AMI-A1信號編碼后波形觀測點AMI-B1AMI-B1信號編碼后波形觀測點AMI輸出AMI信號編碼后輸出HDB3-A1HDB3-A1信號編碼后波形觀測點HDB3-B1HDB3-B1信號編碼后波形觀測點HDB3輸出HDB3信號編碼后輸出基帶傳輸譯碼HDB3輸入HDB3編碼后的信號輸入HDB3-A2HDB3-A2電平變換后波形觀測點HDB3-B2HDB3-B2電平變換后波形觀測點單極性碼單極性碼輸出AMI輸入AMI編碼后的信號輸入AMI-A2AMI-A2電平變換后波形觀測點AMI-B2AMI-B2電平變換后波形觀測點譯碼輸入譯碼信號輸入譯碼時鐘輸入譯碼時鐘信號輸入誤碼檢測檢測插入的誤碼時鐘譯碼后時鐘信號輸出數(shù)據(jù)譯碼后數(shù)據(jù)信號輸出7、9號模塊數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊一、模塊框圖二、模塊簡介在信源→信源編碼→信道編碼→信道傳輸〔調(diào)制/解調(diào)→信道譯碼→信源譯碼→信宿的整個信號傳播連路中,本模塊功能屬于數(shù)字調(diào)制解調(diào)環(huán)節(jié),通過CPLD完成ASK、FSK、BPSK/DBPSK的調(diào)制解調(diào)實驗。幫助實驗者學習并理解數(shù)字調(diào)制解調(diào)的概念和具體過程,并可分別單獨用于二次開發(fā)。三、模塊功能說明1、調(diào)制方式說明本模塊可以支持：ASK/FSK/BPSK/DBPSK/QPSK/OQPSK。其中調(diào)制方式與載波頻率對應(yīng)表如下：載波1載波2ASK128KHz無FSK256KHz128KHz其他256KHz256KHz2、調(diào)制部分所有調(diào)制方式的待調(diào)制的基帶信號、時鐘以及載波統(tǒng)一在此部分對應(yīng)端口輸入輸出。3、調(diào)制中間觀測點部分此部分可觀測到調(diào)制過程產(chǎn)生的NRZ_I,NRZ_Q以及I,Q信號。4、解調(diào)部分所有待解調(diào)信號以及相干載波統(tǒng)一在此部分對應(yīng)端口輸入,并且：〔1ASK解調(diào)輸出部分,觀測點包括整流輸出和低通濾波輸出,以及門限調(diào)節(jié)?！?FSK解調(diào)輸出部分,觀測點包括單穩(wěn)相加輸出和低通濾波輸出?！?BPSK/DBPSK解調(diào)輸出部分,觀測點有低通濾波輸出,并且輸出BPSK解調(diào)信號〔可觀測后還可以繼續(xù)通過差分譯碼〔需差分譯碼時鐘輸入得到DBPSK相干解調(diào)輸出。四、端口說明端口名稱說明總開關(guān)S2模塊總開關(guān)。調(diào)制輸入輸出部分基帶信號輸入待調(diào)制的信號源。差分編碼時鐘輸入差分編碼時鐘。載波1輸入1號載波。載波2輸入2號載波。調(diào)制輸出調(diào)制信號輸出端口。調(diào)制中間觀測點NRZ_I調(diào)制過程NRZ_I分量輸出。NRZ_Q調(diào)制過程NRZ_Q分量輸出。INRZ_I與載波1相乘所得I信號觀測點。QNRZ_Q與載波2相乘所得Q信號觀測點。解調(diào)輸入部分解調(diào)輸入輸入調(diào)制信號相干載波輸入相干載波信號ASK解調(diào)整流輸出半波整流后的輸出觀測點。LPF-ASK低通濾波后的輸出觀測點。ASK解調(diào)輸出ASK解調(diào)輸出端口。判決門限調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)門限判決的門限值。FSK解調(diào)單穩(wěn)相加輸出單穩(wěn)觸發(fā)上下沿相加所得輸出。LPF-FSK低通濾波后的輸出觀測點。FSK解調(diào)輸出FSK解調(diào)輸出端口。BPSK/DBPSK解調(diào)LPF-BPSK低通濾波后的輸出觀測點。BPSK解調(diào)輸出BPSK解調(diào)輸出端口。差分譯碼時鐘輸入差分譯碼時鐘信號。DBPSK解調(diào)輸出DBPSK解調(diào)輸出端口。五、可調(diào)參數(shù)說明1、S1：通過S1撥碼開關(guān)選擇：0000ASK/FSK/BPSK,0100DBPSK,1011QPSK,1111OQPSK。2、W1：通過W1調(diào)節(jié)門限判決的門限值。8、13號模塊載波同步及位同步模塊一、模塊框圖二、模塊簡介同步是通信系統(tǒng)中一個重要的實際問題。當采用同步解調(diào)或相干檢測時,接收端需要提供一個與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波,這就需要載波同步。在最佳接收機結(jié)構(gòu)中,需要對積分器或匹配濾波器的輸出進行抽樣判決。接收端必須產(chǎn)生一個用作抽樣判決的定時脈沖序列,它和接收碼元的終止時刻應(yīng)對齊。這就需要位同步。三、模塊功能說明1、科斯塔斯環(huán)載波同步在科斯塔斯環(huán)載波同步模塊中,壓控振蕩器輸出信號供給一路相乘器,壓控振蕩器輸出經(jīng)90o移相后的信號則供給另一路。兩者相乘以后可以消除調(diào)制信號的影響,經(jīng)環(huán)路濾波器得到僅與壓控振蕩器輸出和理想載波之間相位差有關(guān)的控制電壓,從而準確地對壓控振蕩器進行調(diào)整,恢復(fù)出原始的載波信號。2、位同步及鎖相環(huán)濾波法位同步提取,信號經(jīng)一個窄帶濾波器,濾出同步信號分量,通過門限判決和四分頻后提取位同步信號。鎖相法位同步提取,在接收端利用鎖相環(huán)電路比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號的相位,并調(diào)整位同步信號的相位,最終獲得準確的位同步信號。3、數(shù)字鎖相環(huán)壓控振蕩器的頻率變化時,會引起相位的變化,在鑒相器中與參考相位比較,輸出一個與相位誤差信號成比例的誤差電壓,再經(jīng)過低通濾波器,取出其中緩慢變動數(shù)值,將壓控振蕩器的輸出頻率拉回到穩(wěn)定的值上來,從而實現(xiàn)了相位穩(wěn)定。四、端口說明模塊端口名稱端口說明科斯塔斯環(huán)載波同步載波同步輸入載波同步信號輸入COS余弦信號觀測點SIN正弦信號輸入I信號和π/2相載波相乘濾波后的波形觀測點Q信號和0相載波相乘濾波后的波形觀測點壓控電壓誤差電壓觀測點VCXO壓控晶振輸出復(fù)位分頻器重定開關(guān)壓控偏置調(diào)節(jié)壓控偏置電壓調(diào)節(jié)位同步及鎖相環(huán)濾波法位同步輸入濾波法位同步基帶信號輸入模擬鎖相環(huán)輸入模擬鎖相環(huán)信號輸入S2位同步方法選擇開關(guān)鑒相輸入1接收位同步信號觀測點鑒相輸入2本地位元元同步信號觀測點VCO輸出壓控振蕩器輸出信號觀測點BS1合成頻率信號輸出分頻設(shè)置設(shè)置分頻頻率數(shù)字鎖相環(huán)數(shù)字鎖相環(huán)輸入數(shù)字鎖相環(huán)信號輸入BS2分頻信號輸出鑒相輸出輸出鑒相信號觀測點輸入跳變指示信號跳變觀測點插入指示插入信號觀測點扣除指示扣除信號觀測點分頻輸出時鐘分頻信號觀測點分頻設(shè)置設(shè)置分頻頻率五、可調(diào)參數(shù)說明1、S2,向上撥動,選擇濾波法位同步電路；向下?lián)軇?選擇鎖相環(huán)頻率合成電路。2、壓控偏置調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)壓控偏置電壓。3、分頻設(shè)置,設(shè)置分頻頻率,"0000"輸出4096KHz頻率,"0011"輸出512KHz頻率,"0100"輸出256KHz頻率,"0111"輸出32KHz頻率。9、21號模塊PCM編譯碼及語音終端模塊一、模塊框圖二、模塊簡介在通信原理實驗中,語音信號的編譯碼過程十分重要。整個通話過程就是一個最基本的數(shù)字通信過程,在實際生活中具有廣泛的應(yīng)用。該模塊采用PCM編譯碼專用集成芯片W681512完成信源編譯碼功能,并提供了耳機和話筒的接口,同時融入了揚聲器。三、模塊功能說明1、PCM編譯碼單元〔W681512集成芯片包含有PCM編碼及譯碼功能,可通過開關(guān)切換A律或μ律編譯碼方式。2、話筒接口單元可將耳麥的話筒端接入話筒接口,用于將話音信號送入實驗傳輸系統(tǒng)中。3、耳機接口單元可將耳麥的耳機端接至耳機接口,用于反饋實驗傳輸系統(tǒng)中的話音信號。4、揚聲器單元將模擬語音信號經(jīng)功放,送入揚聲器播放。四、端口說明端口名稱端口功能主時鐘W681512芯片工作時鐘輸入音頻輸入〔TH5語音信號終端輸入編碼時鐘PCM編碼時鐘脈沖輸入編碼幀同步PCM編碼幀同步信號輸入PCM編碼輸出PCM編碼信號輸出PCM譯碼輸入PCM譯碼信號輸入譯碼時鐘PCM譯碼時鐘脈沖輸入譯碼幀同步PCM譯碼幀同步信號輸入音頻輸出語音信號終端輸出MIC1話筒插座話筒輸出話筒信號輸出耳機輸入耳機信號輸入PHONE1耳機插座音頻輸入〔TH12揚聲器信號輸入音量調(diào)節(jié)輸出語音音量五、可調(diào)參數(shù)說明1、音量W1：旋轉(zhuǎn)音量旋鈕調(diào)節(jié)功放的放大倍數(shù),實現(xiàn)音頻信號輸出頻率的大小調(diào)節(jié)。II、實驗基本操作說明本說明適用于創(chuàng)新實訓平臺,闡述了實驗前期模塊準備、參數(shù)設(shè)置、波形觀測等一系列基本操作,為實驗者提供了一定的操作參考方法。1、實驗前先檢查所需模塊是否固定好,供電是否良好。在未連線的情況下打開實驗箱總電源開關(guān)及各模塊電源開關(guān),模塊左邊電源指示燈應(yīng)全亮；若不亮,請關(guān)電后擰緊模塊四角的螺絲再檢查。2、準備工作做完后,請在斷電情況下根據(jù)實驗指導(dǎo)書步驟進行連線。3、打開電源開關(guān)后需要先進行菜單設(shè)置再進行實驗。開電后,首先彈出的是公司LOGO界面,然后自動進入到主菜單界面,旋轉(zhuǎn)控制旋鈕選擇所需實驗課程,按下旋鈕進入實驗課程,再在實驗課程中選擇所需實驗。選擇所需實驗時會彈出響應(yīng)的實驗信息提示,按下確定鍵,提示框即消失,進入所選實驗界面。4、實驗觀測前,需要調(diào)節(jié)信號源輸出信號相關(guān)參數(shù)。用示波器探頭夾夾住導(dǎo)線的金屬頭,將導(dǎo)線另一頭連接待測信號源輸出端口,再調(diào)節(jié)相應(yīng)旋鈕和按鍵開關(guān)。5、觀測實驗波形時,有三種基本測試方法?！?對于測試勾,可直接用示波器探頭夾夾住測試后并確定夾緊即可；〔2或?qū)⑹静ㄆ魈筋^夾取下來,直接用探頭夾接觸測試點,觀察波形時需要注意固定好示波器探頭；〔3對于臺階插座,可用導(dǎo)線連接臺階座與示波器探頭夾子,連接方法與實驗基礎(chǔ)操作說明第四點中的敘述相同。6、本實驗指導(dǎo)書中實驗步驟基本分為四點：〔1連線；〔2實驗初始狀態(tài)設(shè)置,此設(shè)置中包含菜單設(shè)置,實驗前模塊撥碼開關(guān)設(shè)置以及信號源輸出設(shè)置等；〔3實驗初始狀態(tài)說明,統(tǒng)一說明了實驗中各信號源初始狀態(tài)及實驗環(huán)境；〔4觀測,針對各實驗項目要求,用示波器等輔助儀器觀測并記錄實驗結(jié)果。第一章信源編碼技術(shù)實驗一抽樣定理實驗一、實驗?zāi)康牧私獬闃佣ɡ碓谕ㄐ畔到y(tǒng)中的重要性。掌握自然抽樣及平頂抽樣的實現(xiàn)方法。理解低通采樣定理的原理。理解實際的抽樣系統(tǒng)。理解低通濾波器的幅頻特性對抽樣信號恢復(fù)的影響。理解低通濾波器的相頻特性對抽樣信號恢復(fù)的影響。理解帶通采樣定理的原理。二、實驗器材主控&信號源、3號模塊各一塊雙蹤示波器一臺連接線若干三、實驗原理1、實驗原理框圖圖1-1抽樣定理實驗框圖2、實驗框圖說明抽樣信號由抽樣電路產(chǎn)生。將輸入的被抽樣信號與抽樣脈沖相乘就可以得到自然抽樣信號,自然抽樣的信號經(jīng)過保持電路得到平頂抽樣信號。平頂抽樣和自然抽樣信號是通過開關(guān)S1切換輸出的。抽樣信號的恢復(fù)是將抽樣信號經(jīng)過低通濾波器,即可得到恢復(fù)的信號。這里濾波器可以選用抗混疊濾波器〔8階3.4kHz的巴特沃斯低通濾波器或FPGA數(shù)字濾波器〔有FIR、IIR兩種。反sinc濾波器不是用來恢復(fù)抽樣信號的,而是用來應(yīng)對孔徑失真現(xiàn)象。要注意,這里的數(shù)字濾波器是借用的信源編譯碼部分的端口。在做本實驗時與信源編譯碼的內(nèi)容沒有聯(lián)系。四、實驗步驟實驗項目一抽樣信號觀測及抽樣定理驗證概述：通過不同頻率的抽樣時鐘,從時域和頻域兩方面觀測自然抽樣和平頂抽樣的輸出波形,以及信號恢復(fù)的混疊情況,從而了解不同抽樣方式的輸出差異和聯(lián)系,驗證抽樣定理。1、關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目標端口連線說明信號源：MUSIC模塊3：TH1<被抽樣信號>將被抽樣信號送入抽樣單元信號源：A-OUT模塊3：TH2<抽樣脈沖>提供抽樣時鐘模塊3：TH3<抽樣輸出>模塊3：TH5<LPF-IN>送入模擬低通濾波器2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[抽樣定理]。調(diào)節(jié)主控模塊的W1使A-out輸出峰峰值為3V。3、此時實驗系統(tǒng)初始狀態(tài)為：被抽樣信號MUSIC為幅度4V、頻率3K+1K正弦合成波。抽樣脈沖A-OUT為幅度3V、頻率9KHz、占空比20%的方波。4、實驗操作及波形觀測?！?觀測并記錄自然抽樣前后的信號波形：設(shè)置開關(guān)S13#為"自然抽樣"檔位,用示波器分別觀測MUSIC主控&信號源和抽樣輸出3#?！?觀測并記錄平頂抽樣前后的信號波形：設(shè)置開關(guān)S13#為"平頂抽樣"檔位,用示波器分別觀測MUSIC主控&信號源和抽樣輸出3#?！?觀測并對比抽樣恢復(fù)后信號與被抽樣信號的波形：設(shè)置開關(guān)S13#為"自然抽樣"檔位,用示波器觀測MUSIC主控&信號源和LPF-OUT3#,以100Hz的步進減小A-OUT主控&信號源的頻率,比較觀測并思考在抽樣脈沖頻率多小的情況下恢復(fù)信號有失真。〔4用頻譜的角度驗證抽樣定理〔選做：用示波器頻譜功能觀測并記錄被抽樣信號MUSIC和抽樣輸出頻譜。以100Hz的步進減小抽樣脈沖的頻率,觀測抽樣輸出以及恢復(fù)信號的頻譜?！沧⒁猓菏静ㄆ餍枰?50kSa/s采樣率〔即每秒采樣點為250K,FFT縮放調(diào)節(jié)為×10。注：通過觀測頻譜可以看到當抽樣脈沖小于2倍被抽樣信號頻率時,信號會產(chǎn)生混疊。實驗項目二濾波器幅頻特性對抽樣信號恢復(fù)的影響概述：該項目是通過改變不同抽樣時鐘頻率,分別觀測和繪制抗混疊低通濾波和fir數(shù)字濾波的幅頻特性曲線,并比較抽樣信號經(jīng)這兩種濾波器后的恢復(fù)效果,從而了解和探討不同濾波器幅頻特性對抽樣信號恢復(fù)的影響。1、測試抗混疊低通濾波器的幅頻特性曲線?！?關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目標端口連線說明信號源：A-OUT模塊3：TH5<LPF-IN>將信號送入模擬濾波器〔2開電,設(shè)置主控模塊,選擇[信號源]→[輸出波形]和[輸出頻率],通過調(diào)節(jié)相應(yīng)旋鈕,使A-OUT主控&信號源輸出頻率5KHz、峰峰值為3V的正弦波?！?此時實驗系統(tǒng)初始狀態(tài)為：抗混疊低通濾波器的輸入信號為頻率5KHz、幅度3V的正弦波?！?實驗操作及波形觀測。用示波器觀測LPF-OUT3#。以100Hz步進減小A-OUT主控&信號源輸出頻率,觀測并記錄LPF-OUT3#的頻譜。記入如下表格：A-OUT頻率/Hz基頻幅度/V5K…4.5K…3.4K…3.0K…由上述表格數(shù)據(jù),畫出模擬低通濾波器幅頻特性曲線。思考：對于3.4KHz低通濾波器,為了更好的畫出幅頻特性曲線,我們可以如何調(diào)整信號源輸入頻率的步進值大??？2、測試fir數(shù)字濾波器的幅頻特性曲線?！?關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目標端口連線說明信號源：A-OUT模塊3：TH13<編碼輸入>將信號送入數(shù)字濾波器〔2開電,設(shè)置主控菜單：選擇[主菜單]→[通信原理]→[抽樣定理]→[FIR濾波器]。調(diào)節(jié)[信號源],使A-out輸出頻率5KHz、峰峰值為3V的正弦波?！?此時實驗系統(tǒng)初始狀態(tài)為：fir濾波器的輸入信號為頻率5KHz、幅度3V的正弦波?！?實驗操作及波形觀測。用示波器觀測譯碼輸出3#,以100Hz的步進減小A-OUT主控&信號源的頻率。觀測并記錄譯碼輸出3#的頻譜。記入如下表格：A_out的頻率/Hz基頻幅度/V5K…4K…3K…2K...由上述表格數(shù)據(jù),畫出fir低通濾波器幅頻特性曲線。思考：對于3KHz低通濾波器,為了更好的畫出幅頻特性曲線,我們可以如何調(diào)整信號源輸入頻率的步進值大??？3、分別利用上述兩個濾波器對被抽樣信號進行恢復(fù),比較被抽樣信號恢復(fù)效果?！?關(guān)電,按表格所示進行連線：源端口目標端口連線說明信號源：MUSIC模塊3：TH1<被抽樣信號>提供被抽樣信號信號源：A-OUT模塊3：TH2<抽樣脈沖>提供抽樣時鐘模塊3：TH3<抽樣輸出>模塊3：TH5<LPF-IN>送入模擬低通濾波器模塊3：TH3<抽樣輸出>模塊3：TH13<編碼輸入>送入FIR數(shù)字低通濾波器〔2開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[抽樣定理]→[FIR濾波器]。調(diào)節(jié)W1主控&信號源使信號A-OUT輸出峰峰值為3V左右?！?此時實驗系統(tǒng)初始狀態(tài)為：待抽樣信號MUSIC為3K+1K正弦合成波,抽樣時鐘信號A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波?！?實驗操作及波形觀測。對比觀測不同濾波器的信號恢復(fù)效果：用示波器分別觀測LPF-OUT3#和譯碼輸出3#,以100Hz步進減小抽樣時鐘A-OUT的輸出頻率,對比觀測模擬濾波器和FIR數(shù)字濾波器在不同抽樣頻率下信號恢復(fù)的效果?！差l率步進可以根據(jù)實驗需求自行設(shè)置。思考：不同濾波器的幅頻特性對抽樣恢復(fù)有何影響？實驗項目三濾波器相頻特性對抽樣信號恢復(fù)的影響。概述：該項目是通過改變不同抽樣時鐘頻率,從時域和頻域兩方面分別觀測抽樣信號經(jīng)fir濾波和iir濾波后的恢復(fù)失真情況,從而了解和探討不同濾波器相頻特性對抽樣信號恢復(fù)的影響。1、觀察被抽樣信號經(jīng)過fir低通濾波器與iir低通濾波器后,所恢復(fù)信號的頻譜?！?關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目標端口連線說明信號源：MUSIC模塊3：TH1<被抽樣信號>提供被抽樣信號信號源：A-OUT模塊3：TH2<抽樣脈沖>提供抽樣時鐘模塊3：TH3<抽樣輸出>模塊3：TH13<編碼輸入>將信號送入數(shù)字濾波器〔2開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[抽樣定理]。調(diào)節(jié)W1主控&信號源使信號A-OUT輸出峰峰值為3V左右?！?此時實驗系統(tǒng)初始狀態(tài)為：待抽樣信號MUSIC為3K+1K正弦合成波,抽樣時鐘信號A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波?！?實驗操作及波形觀測。a、觀測信號經(jīng)fir濾波后波形恢復(fù)效果：設(shè)置主控模塊菜單,選擇[抽樣定理]→[FIR濾波器]；設(shè)置[信號源]使A-OUT輸出的抽樣時鐘頻率為7.5KHz；用示波器觀測恢復(fù)信號譯碼輸出3#的波形和頻譜。b、觀測信號經(jīng)iir濾波后波形恢復(fù)效果：設(shè)置主控模塊菜單,選擇[抽樣定理]→[IIR濾波器]；設(shè)置[信號源]使A-OUT輸出的抽樣時鐘頻率為7.5KHz；用示波器觀測恢復(fù)信號譯碼輸出3#的波形和頻譜。c、探討被抽樣信號經(jīng)不同濾波器恢復(fù)的頻譜和時域波形：被抽樣信號與經(jīng)過濾波器后恢復(fù)的信號之間的頻譜是否一致？如果一致,是否就是說原始信號能夠不失真的恢復(fù)出來？用示波器分別觀測fir濾波恢復(fù)和iir濾波恢復(fù)情況下,譯碼輸出3#的時域波形是否完全一致,如果波形不一致,是失真呢？還是有相位的平移呢？如果相位有平移,觀測并計算相位移動時間。注：實際系統(tǒng)中,失真的現(xiàn)象不一定是錯誤的,實際系統(tǒng)中有這樣的應(yīng)用。2、觀測相頻特性〔1關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目標端口連線說明信號源：A-OUT模塊3：TH13<編碼輸入>使源信號進入數(shù)字濾波器開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[抽樣定理]→[FIR濾波器]。此時系統(tǒng)初始實驗狀態(tài)為：A-OUT為頻率9KHz、占空比20%的方波?！?實驗操作及波形觀測。對比觀測信號經(jīng)fir濾波后的相頻特性：設(shè)置[信號源]使A-OUT輸出頻率為5KHz、峰峰值為3V的正弦波；以100Hz步進減小A-OUT輸出頻率,用示波器對比觀測A-OUT主控&信號源和譯碼輸出3#的時域波形。相頻特性測量就是改變信號的頻率,測輸出信號的延時〔時域上觀測。記入如下表格：A-OUT的頻率/Hz被抽樣信號與恢復(fù)信號的相位延時/ms3.5K3.4K3.3K...五、實驗報告1、分析電路的工作原理,敘述其工作過程。2、繪出所做實驗的電路、儀表連接調(diào)測圖。并列出所測各點的波形、頻率、電壓等有關(guān)數(shù)據(jù),對所測數(shù)據(jù)做簡要分析說明。必要時借助于計算公式及推導(dǎo)。3、分析以下問題：濾波器的幅頻特性是如何影響抽樣恢復(fù)信號的？簡述平頂抽樣和自然抽樣的原理及實現(xiàn)方法。4、思考一下,實驗步驟中采用3K+1K正弦合成波作為被抽樣信號,而不是單一頻率的正弦波,在實驗過程中波形變化的觀測上有什么區(qū)別？對抽樣定理理論和實際的研究有什么意義？實驗二PCM編譯碼實驗一、實驗?zāi)康恼莆彰}沖編碼調(diào)制與解調(diào)的原理。掌握脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的動態(tài)范圍和頻率特性的定義及測量方法。了解脈沖編碼調(diào)制信號的頻譜特性。熟悉了解W681512。二、實驗器材主控&信號源模塊、3號、21號模塊各一塊雙蹤示波器一臺連接線若干三、實驗原理1、實驗原理框圖圖2-121號模塊W681512芯片的PCM編譯碼實驗圖2-23號模塊的PCM編譯碼實驗圖2-3A/μ律編碼轉(zhuǎn)換實驗2、實驗框圖說明圖2-1中描述的是信號源經(jīng)過芯片W681512經(jīng)行PCM編碼和譯碼處理。W681512的芯片工作主時鐘為2048KHz,根據(jù)芯片功能可選擇不同編碼時鐘進行編譯碼。在本實驗的項目一中以編碼時鐘取64K為基礎(chǔ)進行芯片的幅頻特性測試實驗。圖2-2中描述的是采用軟件方式實現(xiàn)PCM編譯碼,并展示中間變換的過程。PCM編碼過程是將音樂信號或正弦波信號,經(jīng)過抗混疊濾波〔其作用是濾波3.4kHz以外的頻率,防止A/D轉(zhuǎn)換時出現(xiàn)混疊的現(xiàn)象?？够鞛V波后的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換,然后做PCM編碼,之后由于G.711協(xié)議規(guī)定A律的奇數(shù)位取反,μ律的所有位都取反。因此,PCM編碼后的數(shù)據(jù)需要經(jīng)G.711協(xié)議的變換輸出。PCM譯碼過程是PCM編碼逆向的過程,不再贅述。A/μ律編碼轉(zhuǎn)換實驗中,如實驗框圖2-3所示,當菜單選擇為A律轉(zhuǎn)μ律實驗時,使用3號模塊做A律編碼,A律編碼經(jīng)A轉(zhuǎn)μ律轉(zhuǎn)換之后,再送至21號模塊進行μ律譯碼。同理,當菜單選擇為μ律轉(zhuǎn)A律實驗時,則使用3號模塊做μ律編碼,經(jīng)μ轉(zhuǎn)A律變換后,再送入21號模塊進行A律譯碼。四、實驗步驟實驗項目一測試W681512的幅頻特性概述：該項目是通過改變輸入信號頻率,觀測信號經(jīng)W681512編譯碼后的輸出幅頻特性,了解芯片W681512的相關(guān)性能。1、關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目的端口連線說明信號源：A-OUT模塊21：TH5<音頻接口>提供音頻信號信號源：T1模塊21：TH1<主時鐘>提供芯片工作主時鐘信號源：CLK模塊21：TH11<編碼時鐘>提供編碼時鐘信號信號源：CLK模塊21：TH18<譯碼時鐘>提供譯碼時鐘信號信號源：FS模塊21：TH9<編碼幀同步>提供編碼幀同步信號信號源：FS模塊21：TH10<譯碼幀同步>提供譯碼幀同步信號模塊21：TH8<PCM編碼輸出>模塊21：TH7<PCM譯碼輸入>接入譯碼輸入信號2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[PCM編碼]→[A律編碼觀測實驗]。調(diào)節(jié)W1主控&信號源使信號A-OUT輸出峰峰值為3V左右。將模塊21的開關(guān)S1撥至"A-Law",即完成A律PCM編譯碼。3、此時實驗系統(tǒng)初始狀態(tài)為：設(shè)置音頻輸入信號為峰峰值3V,頻率1KHz正弦波；PCM編碼及譯碼時鐘CLK為64KHz方波；編碼及譯碼幀同步信號FS為8KHz。4、實驗操作及波形觀測?！?調(diào)節(jié)模擬信號源輸出波形為正弦波,輸出頻率為50Hz,用示波器觀測A-out,設(shè)置A-out峰峰值為3V?！?將信號源頻率從50Hz增加到4000Hz,用示波器接模塊21的音頻輸出,觀測信號的幅頻特性。注：頻率改變時可根據(jù)實驗需求自行改變頻率步進,例如50Hz~250Hz間以10Hz的頻率為步進,超過250Hz后以100Hz的頻率為步進。思考：W681512PCM編解碼器輸出的PCM數(shù)據(jù)的速率是多少？在本次實驗系統(tǒng)中,為什么要給W681512提供64KHz的時鐘,改為其他時鐘頻率的時候,觀察的時序有什么變化？認真分析W681512主時鐘與8KHz幀收、發(fā)同步時鐘的相位關(guān)系。實驗項目二PCM編碼規(guī)則驗證概述：該項目是通過改變輸入信號幅度或編碼時鐘,對比觀測A律PCM編譯碼和μ律PCM編譯碼輸入輸出波形,從而了解PCM編碼規(guī)則。1、關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目的端口連線說明信號源：A-OUT模塊3：TH5<LPF-IN>信號送入前置濾波器模塊3：TH6<LPF-OUT>模塊3：TH13<編碼-編碼輸入>提供音頻信號信號源：CLK模塊3：TH9<編碼-時鐘>提供編碼時鐘信號信號源：FS模塊3：TH10<編碼-幀同步>提供編碼幀同步信號模塊3：TH14<編碼-編碼輸出>模塊3：TH19<譯碼-輸入>接入譯碼輸入信號信號源：CLK模塊3：TH15<譯碼-時鐘>提供譯碼時鐘信號信號源：FS模塊3：TH16<譯碼-幀同步>提供譯碼幀同步信號2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[PCM編碼]→[A律編碼觀測實驗]。調(diào)節(jié)W1主控&信號源使信號A-OUT輸出峰峰值為3V左右。3、此時實驗系統(tǒng)初始狀態(tài)為：設(shè)置音頻輸入信號為峰峰值3V,頻率1KHz正弦波；PCM編碼及譯碼時鐘CLK為64KHz；編碼及譯碼幀同步信號FS為8KHz。4、實驗操作及波形觀測?！?以FS為觸發(fā),觀測編碼輸入波形。示波器的DIV〔掃描時間檔調(diào)節(jié)為100us。將正弦波幅度最大處調(diào)節(jié)到示波器的正中間,記錄波形。注意,記錄波形后不要調(diào)節(jié)示波器,因為正弦波的位置需要和編碼輸出的位置對應(yīng)?！?在保持示波器設(shè)置不變的情況下,以FS為觸發(fā)觀察PCM量化輸出,記錄波形?！?再以FS為觸發(fā),觀察并記錄PCM編碼的A律編碼輸出波形,填入下表中。整個過程中,保持示波器設(shè)置不變?！?再通過主控中的模塊設(shè)置,把3號模塊設(shè)置為[PCM編譯碼]→[μ律編碼觀測實驗],重復(fù)步驟〔1〔2〔3。將記錄μ律編碼相關(guān)波形,填入下表中。A律波形μ律波形幀同步信號編碼輸入信號PCM量化輸出信號PCM編碼輸出信號〔5對比觀測編碼輸入信號和譯碼輸出信號。思考1：改變基帶信號幅度時,波形是否變化？改變時鐘信號頻率時,波形是否發(fā)生變化？思考2：當編碼輸入信號的頻率大于3400Hz或小于300Hz時,分析脈沖編碼調(diào)制和解調(diào)波形。實驗項目三PCM編碼時序觀測概述：該項目是從時序角度觀測PCM編碼輸出波形。1、連線和主菜單設(shè)置同實驗項目二。2、用示波器觀測FS信號與編碼輸出信號,并記錄二者對應(yīng)的波形。思考：為什么實驗時觀察到的PCM編碼信號碼型總是變化的？實驗項目四PCM編碼A/μ律轉(zhuǎn)換實驗概述：該項目是對比觀測A律PCM編碼和μ律PCM編碼的波形,從而了解二者區(qū)別與聯(lián)系。1、關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目的端口連線說明信號源：A-out模塊3：TH5<LPF-IN>信號送入前置濾波器模塊3：TH6<LPF-OUT>模塊3：TH13<編碼-編碼輸入>送入PCM編碼信號源：CLK模塊3：編碼-時鐘提供編碼時鐘信號信號源：FS模塊3：編碼-幀同步提供編碼幀同步信號模塊3：編碼輸出模塊3：A/μ律--in接入編碼輸出信號模塊3：A/μ--out模塊21：PCM譯碼輸入將轉(zhuǎn)換后的信號送入譯碼單元信號源：CLK模塊21：譯碼時鐘提供譯碼時鐘信號信號源：FS模塊21：譯碼幀同步提供譯碼幀同步信號信號源：CLK模塊21：編碼時鐘提供W681512芯片PCM編譯碼功能所需的其他工作時鐘信號源：FS模塊21：編碼幀同步信號源：T1模塊21：主時鐘2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[PCM編碼]→[A轉(zhuǎn)μ律轉(zhuǎn)換實驗]。調(diào)節(jié)W1主控&信號源使信號A-OUT輸出峰峰值為3V左右。將21號模塊的開關(guān)S1撥至μ-LAW,即此時完成μ律譯碼。3、此時實驗系統(tǒng)初始狀態(tài)為：設(shè)置音頻輸入信號為峰峰值3V,頻率1KHz正弦波；PCM編碼及譯碼時鐘CLK為64KHz；編碼及譯碼幀同步信號FS為8KHz。4、用示波器對比觀測編碼輸出信號與A/μ律轉(zhuǎn)換之后的信號,觀察兩者的區(qū)別,加以總結(jié)。再對比觀測原始信號和恢復(fù)信號。5、設(shè)置主控菜單,選擇[μ轉(zhuǎn)A律轉(zhuǎn)換實驗],并將21號模塊對應(yīng)設(shè)置成A律譯碼。然后按上述步驟觀測實驗波形情況。五、實驗報告1、分析實驗電路的工作原理,敘述其工作過程。2、根據(jù)實驗測試記錄,畫出各測量點的波形圖,并分析實驗現(xiàn)象?！沧⒁鈱?yīng)相位關(guān)系3、對實驗思考題加以分析,做出回答。實驗三ADPCM編譯碼實驗一、實驗?zāi)康睦斫庾赃m應(yīng)差值脈沖編碼調(diào)制〔ADPCM的工作原理。了解ADPCM編譯碼電路組成和工作原理。加深對PCM編譯碼的理解。二、實驗器材主控&信號源、3號模塊各一塊雙蹤示波器一臺連接線若干三、實驗原理1、實驗原理框圖圖3-1ADPCM編譯碼實驗原理框圖2、實驗框圖說明ADPCM碼是在PCM編碼后再進行壓縮,將64kbps的傳輸速率降低為32kbps,這樣信道的利用率更高。四、實驗步驟實驗項目ADPCM編碼實驗概述：該項目是通過改變不同輸入信號及頻率,對比觀測輸入信號的ADPCM編碼和譯碼輸出,從而了解和驗證ADPCM編碼規(guī)則。1、關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目的端口連線說明信號源：A-OUT模塊3：TH5<LPF-IN>信號送入前置濾波器模塊3：TH6<LPF-OUT>模塊3：TH13<編碼-編碼輸入>編碼輸入信號源：FS模塊3：TH10<編碼-幀同步>提供幀同步信號信號源：CLK模塊3：TH9<編碼-時鐘>提供時鐘信號模塊3：TH14<編碼-編碼輸出>模塊3：TH19<譯碼-輸入>提供譯碼數(shù)據(jù)信號源：FS模塊3：TH16<譯碼-幀同步>提供譯碼幀同步信號源：CLK模塊3：TH15<譯碼-時鐘>提供譯碼時鐘2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[ADPCM編碼]→[復(fù)位電路]。調(diào)節(jié)W1主控&信號源使信號A-OUT輸出峰峰值為3V左右。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：設(shè)置音頻輸入信號為峰峰值3V、頻率1KHz正弦波。編碼時鐘為64KHz。4、實驗操作及波形觀測?！?對比觀測ADPCM編碼輸入和輸出：用示波器分別接A-OUT信號源和編碼輸出TH143#?！?對比觀測ADPCM編碼輸入和輸出：用示波器分別接A-OUT信號源和譯碼輸出TH203#?！?學生可以自行改變編碼輸入的頻率以及輸入信號,觀測不同的輸入信號驗證ADPCM編碼規(guī)則。五、實驗報告1、分析ADPCM編譯碼與PCM編譯碼的區(qū)別。2、根據(jù)實驗測試記錄,畫出各測量點的波形圖,并分析實驗現(xiàn)象。實驗四△m及CVSD編譯碼實驗一、實驗?zāi)康恼莆蘸唵卧隽空{(diào)制的工作原理。理解量化噪聲及過載量化噪聲的定義,掌握其測試方法。了解簡單增量調(diào)制與CVSD工作原理不同之處及性能上的差別。二、實驗器材主控&信號源模塊、21號、3號模塊各一塊雙蹤示波器一臺連接線若干三、實驗原理1、Δm編譯碼〔1實驗原理框圖圖一Δm編譯碼框圖〔2實驗框圖說明編碼輸入信號與本地譯碼的信號相比較,如果大于本地譯碼信號則輸出正的量階信號,如果小于本地譯碼則輸出負的量階。然后,量階會對本地譯碼的信號進行調(diào)整,也就是編碼部分"+"運算。編碼輸出是將正量階變?yōu)?,負量階變?yōu)?。Δm譯碼的過程實際上就是編碼的本地譯碼的過程。2、CVSD編譯碼〔1實驗原理框圖圖二CVSD編譯碼框圖〔2實驗框圖說明與Δm相比,CVSD多了量階調(diào)整的過程。而量階是根據(jù)一致脈沖進行調(diào)整的。一致性脈沖是指比較結(jié)果連續(xù)三個相同就會給出一個脈沖信號,這個脈沖信號就是一致脈沖。其他的編譯碼過程均與Δm一樣。四、實驗步驟實驗項目一ΔM編碼規(guī)則實驗概述：該項目是通過改變輸入信號幅度,觀測△M編譯碼輸出波形,從而了解和驗證△M增量調(diào)制編碼規(guī)則。1、關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目標端口連線說明信號源：CLK模塊3：TH9<編碼-時鐘>提供編碼時鐘信號源：CLK模塊3：TH15<譯碼-時鐘>提供譯碼時鐘信號源：A-OUT模塊3：TH5<LPF-IN>送入低通濾波器模塊3：TH6<LPF-OUT>模塊3：TH13<編碼-編碼輸入>提供編碼信號模塊3：TH14<編碼-編碼輸出>模塊3：TH19<譯碼-譯碼輸入>提供譯碼信號2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[Δm及CVSD編譯碼]→[Δm編碼規(guī)則驗證]。調(diào)節(jié)信號源W1使A-OUT的峰峰值為1V。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號源為正弦波,幅度為1V,頻率為400Hz；編碼和譯碼時鐘為32KHz方波。4、實驗操作及波形觀測。對比觀測模塊3的TP4<信源延時>和TH14<編碼輸出>,然后對比TP4<信源延時>和TP3<本地譯碼>。實驗項目二量化噪聲觀測概述：該項目是通過比較觀測輸入信號和△M編譯碼輸出信號波形,記錄量化噪聲波形,從而了解△M編譯碼性能。1、實驗連線同項目一。2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[Δm及CVSD編譯碼]→[Δm量化噪聲觀測<400Hz>]→[設(shè)置量階1000]。調(diào)節(jié)信號源W1使A-OUT的峰峰值為1V。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號源為正弦波,幅度為1V,頻率為400Hz；編碼和譯碼時鐘為32KHz方波。4、實驗操作及波形觀測。示波器的CH1測試"信源延時",CH2測試"本地譯碼"。利用示波器的"減法"功能,所觀測到的波形即是量化噪聲。記錄量化噪聲的波形。實驗項目三不同量階ΔM編譯碼的性能概述：該項目是通過改變不同△M編碼量階,對比觀測輸入信號和△M編譯碼輸出信號的波形,記錄量化噪聲,從而了解和分析不同量階情況下△M編譯碼性能。1、實驗連線和菜單設(shè)置同項目二。2、調(diào)節(jié)信號源W1使A-OUT的峰峰值為3V。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號源為正弦波,幅度為3V,頻率為400Hz；編碼和譯碼時鐘為32KHz方波。4、實驗操作及波形觀測。示波器的CH1測試"信源延時",CH2測試"本地譯碼"。利用示波器的"減法"功能,所觀測到的波形即是量化噪聲。記錄量化噪聲的波形?！?選擇"設(shè)置量階3000",調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為1V,測量并記錄量化噪聲的波形?！?保持"設(shè)置量階3000",調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為3V,測量并記錄量化噪聲的波形?！?選擇"設(shè)置量階6000",調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為1V,測量并記錄量化噪聲的波形。〔4保持"設(shè)置量階6000",調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為3V,測量并記錄量化噪聲的波形。思考：比較分析不同量階,不同幅度情況下,量化噪聲有什么不同。實驗項目四ΔM編譯碼語音傳輸系統(tǒng)概述：該項目是通過改變不同△M編碼量階,直觀感受音樂信號的輸出效果,從而體會△M編譯碼語音傳輸系統(tǒng)的性能。1、關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目標端口連線說明信號源：CLK模塊3：TH9<編碼-時鐘>提供編碼時鐘信號源：CLK模塊3：TH15<譯碼-時鐘>提供譯碼時鐘信號源：MUSIC模塊3：TH5<LPF-IN>送入低通濾波器模塊3：TH6<LPF-OUT>模塊3：TH13<編碼-編碼輸入>提供編碼信號模塊3：TH14<編碼-編碼輸出>模塊3：TH19<譯碼-譯碼輸入>提供譯碼信號模塊3：TH20<譯碼-譯碼輸出>模塊21：TH12<音頻輸入>送入揚聲器2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[Δm及CVSD編譯碼]→[ΔM語音信號傳輸]→[設(shè)置量階1000]。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號為音樂信號。4、實驗操作及波形觀測。調(diào)節(jié)21號模塊"音量"旋鈕,使音樂輸出效果最好。分別"設(shè)置量階3000"、"設(shè)置量階6000",比較3種量階情況下聲音的效果。實驗項目五CVSD量階觀測概述：該項目是通過改變輸入信號的幅度,觀測CVSD編碼輸出信號的量階變化情況,了解CVSD量階變化規(guī)則。1、連線同項目一。2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[Δm及CVSD編譯碼]→[CVSD量階觀測]。調(diào)節(jié)信號源W1使A-OUT的峰峰值為1V。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號源為正弦波,幅度為1V,頻率為400Hz。編碼時鐘頻率為32KHz。4、實驗操作及波形觀測。以"編碼輸入"為觸發(fā),觀測"量階"。調(diào)節(jié)"A-OUT"的幅度,觀測量階的變化。實驗項目六CVSD一致脈沖觀測概述：該項目是觀測CVSD編碼的一致性脈沖輸出,了解CVSD一致性脈沖的形成機理。1、連線參照項目一。2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[Δm及CVSD編譯碼]→[CVSD一致脈沖觀測]。調(diào)節(jié)信號源W1使A-OUT的峰峰值為1V。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號源為正弦波,幅度為1V,頻率為2KHz。編碼時鐘頻率為32KHz。4、實驗操作及波形觀測。以編碼輸出為觸發(fā),觀測"一致脈沖"。思考：在什么情況下會輸出一致脈沖信號。實驗項目七CVSD量化噪聲觀測概述：該項目是通過分別改變輸入信號幅度和頻率,觀測并記錄輸入與輸入之間的量化噪聲,從而了解CVSD編譯碼的性能。1、連線參照項目一。2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[Δm及CVSD編譯碼]→[CVSD量化噪聲觀測<400Hz>]。調(diào)節(jié)信號源W1使A-OUT的峰峰值為1V。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號源為正弦波,幅度為1V,頻率為400Hz。編碼時鐘頻率為32KHz。4、實驗操作及波形觀測?！?調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為1V,測量并記錄量化噪聲的波形?！?調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為3V,測量并記錄量化噪聲的波形?！?在主控&信號源模塊中設(shè)置CVSD量化噪聲觀測<2KHz>?！?調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為1V,測量并記錄量化噪聲的波形?！?調(diào)節(jié)正弦波峰峰值為3V,測量并記錄量化噪聲的波形?！?對比Δm在輸入信號為400Hz及2KHz時的量化噪聲,進行分析。實驗項目八CVSD碼語音傳輸系統(tǒng)概述：該項目是通過調(diào)節(jié)輸入音樂的音量大小,直觀感受音樂信號經(jīng)CVSD編譯碼后的輸出效果,從而體會CVSD編譯碼語音傳輸系統(tǒng)的性能。1、連線參照項目四。2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[Δm及CVSD編譯碼]→[CVSD語音傳輸]。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：模擬信號源為音樂。編碼時鐘頻率為32KHz。4、實驗操作及波形觀測。調(diào)節(jié)21號模塊的"音量",使音樂的效果最好。對比ΔM語音傳輸?shù)男ЧM行分析。五、實驗報告1、思考,分析△M與CVSD編譯碼的區(qū)別。2、根據(jù)實驗測試記錄,畫出各測量點的波形圖,并分析實驗現(xiàn)象。實驗五PAM孔徑效應(yīng)及其應(yīng)對方法一、實驗?zāi)康睦斫馄巾敵闃赢a(chǎn)生孔徑失真的原理。了解孔徑失真的應(yīng)對方法。二、實驗器材主控&信號源、3號模塊各一塊雙蹤示波器一臺連接線若干三、實驗原理1、實驗原理框圖孔徑效應(yīng)及其應(yīng)對方法實驗框圖2、實驗框圖說明PAM信號頻譜是在理想抽樣信號的基礎(chǔ)上有一頻率加權(quán),引起頻率失真。為克服孔徑失真的影響,解調(diào)時除了用低通濾波器外,應(yīng)再加入一補償網(wǎng)絡(luò)。在保持被抽樣信號和抽樣時鐘的頻率不變的情況下,實驗中將被抽樣信號經(jīng)過平頂抽樣處理輸出,再經(jīng)抗混疊濾波器進行恢復(fù),當增大改變抽樣時鐘的占空比時,會出現(xiàn)孔徑失真現(xiàn)象,所以在最后加入一反SINC濾波作為應(yīng)對處理。四、實驗步驟實驗項目孔徑失真現(xiàn)象觀測及應(yīng)對概述：抽樣脈沖與被抽樣信號的頻率均不改變,逐漸增大抽樣脈沖的占空比,同時觀測抽樣信號的頻譜,可以觀測到孔徑失真現(xiàn)象展現(xiàn)出來。1、關(guān)電,按表格所示進行連線：源端口目標端口連線說明信號源：MUSIC模塊3：TH1<被抽樣信號>提供被抽樣信號信號源：A-OUT模塊3：TH2<抽樣脈沖>提供抽樣時鐘模塊3：TH3<抽樣輸出>模塊3：TH5<LPF-IN>將抽樣信號送入低通濾波模塊3：TH6<LPF-OUT>模塊3：TH13<編碼輸入>送入反SINC濾波處理2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[通信原理]→[抽樣定理]→[反SINC濾波器]。調(diào)節(jié)W1主控&信號源,使信號A-OUT輸出峰峰值為3V左右。將開關(guān)S13#撥至"平頂抽樣"。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：待抽樣信號MUSIC為3K+1K正弦合成波,抽樣時鐘信號A-OUT為頻率8KHz、占空比80%的方波。4、實驗操作及波形觀測。〔1示波器探頭接模塊3的TH6<LPF-OUT>,觀測恢復(fù)信號時域波形的幅度。思考：與被抽樣信號幅度相比是否有較大改變,怎么去解決這個問題〔可以從信噪比的角度出發(fā)去討論這個問題。注：抽樣脈沖的占空比決定了抽樣脈沖的能量,噪聲通常是一定的,進而影響恢復(fù)信號能量?！?設(shè)置[信號源],逐漸改變抽樣脈沖的占空比,用示波器去觀測時域波形的幅度變化情況,記錄表格如下。抽樣時鐘占空比恢復(fù)信號波形峰峰值/V10%20%30%...占空比逐漸增大過程中,我們可以在頻譜中觀測到孔徑失真現(xiàn)象?！?用示波器分別接模塊3的TH6<LPF-OUT>和TH20<譯碼輸出>,從頻域角度,對比觀測并記錄各頻率分量幅度的變化情況。注：〔選做感興趣的同學可以查閱反sin函數(shù)的頻譜特性及作用,另外可以利用本實驗箱結(jié)合實驗感性的了解如何改善孔徑失真現(xiàn)象。五、實驗報告1、觀測并記錄實驗數(shù)據(jù),分析實驗結(jié)果。2、思考一下,為什么方波的占空比的變化會影響恢復(fù)信號的？第二章基帶傳輸編譯碼技術(shù)實驗六AMI碼型變換實驗一、實驗?zāi)康牧私鈳追N常用的數(shù)字基帶信號的特征和作用。掌握AMI碼的編譯規(guī)則。了解濾波法位同步在的碼變換過程中的作用。二、實驗器材主控&信號源、2號、8號、13號模塊各一塊雙蹤示波器一臺連接線若干三、實驗原理1、AMI編譯碼實驗原理框圖AMI編譯碼實驗原理框圖2、實驗框圖說明AMI編碼規(guī)則是遇到0輸出0,遇到1則交替輸出+1和-1。實驗框圖中編碼過程是將信號源經(jīng)程序處理后,得到AMI-A1和AMI-B1兩路信號,再通過電平轉(zhuǎn)換電路進行變換,從而得到AMI編碼波形。AMI譯碼只需將所有的±1變?yōu)?,0變?yōu)?即可。實驗框圖中譯碼過程是將AMI碼信號送入到電平逆變換電路,再通過譯碼處理,得到原始碼元。四、實驗步驟實驗項目一AMI編譯碼〔256KHz歸零碼實驗概述：本項目通過選擇不同的數(shù)字信源,分別觀測編碼輸入及時鐘,譯碼輸出及時鐘,觀察編譯碼延時以及驗證AMI編譯碼規(guī)則。1、關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目的端口連線說明信號源：PN模塊8：TH3<編碼輸入-數(shù)據(jù)>基帶信號輸入信號源：CLK模塊8：TH4<編碼輸入-時鐘>提供編碼位時鐘模塊8：TH11<AMI編碼輸出>模塊8：TH2<AMI譯碼輸入>將數(shù)據(jù)送入譯碼模塊模塊8：TH5<單極性碼>模塊13：TH7<數(shù)字鎖相環(huán)輸入>數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取模塊13：TH5<BS2>模塊8：TH9<譯碼時鐘輸入>提供譯碼位時鐘2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[AMI編譯碼]→[256K歸零碼實驗]。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0011,即提取512K同步時鐘。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號為256K的PN序列。4、實驗操作及波形觀測?！?用示波器分別觀測編碼輸入的數(shù)據(jù)TH3和編碼輸出的數(shù)據(jù)TH11<AMI輸出>,觀察記錄波形,有數(shù)字示波器的可以觀測編碼輸出信號頻譜,驗證AMI編碼規(guī)則。注：觀察時注意碼元的對應(yīng)位置?！?保持示波器測量編碼輸入數(shù)據(jù)TH3的通道不變,另一通道測量中間測試點TP5<AMI-A1>,觀察基帶碼元的奇數(shù)位的變換波形?！?保持示波器測量編碼輸入數(shù)據(jù)TH3的通道不變,另一通道測量中間測試點TP6<AMI-B1>,觀察基帶碼元的偶數(shù)位的變換波形?！?用示波器分別觀測模塊8的TP5<AMI-A1>和TP6<AMI-B1>,可從頻域角度觀察信號所含256KHz頻譜分量情況；或用示波器減法功能觀察AMI-A1與AMI-B1相減后的波形情況,,并與AMI編碼輸出波形相比較?！?用示波器對比觀測編碼輸入的數(shù)據(jù)和譯碼輸出的數(shù)據(jù),觀察記錄AMI譯碼波形與輸入信號波形。思考：譯碼過后的信號波形與輸入信號波形相比延時多少？〔6用示波器分別觀測TP9<AMI-A2>和TP11<AMI-B2>,從時域或頻域角度了解AMI碼經(jīng)電平變換后的波形情況?！?用示波器分別觀測模塊8的TH2<AMI輸入>和TH6<單極性碼>,從頻域角度觀測雙極性碼和單極性碼的256KHz頻譜分量情況?！?用示波器分別觀測編碼輸入的時鐘和譯碼輸出的時鐘,觀察比較恢復(fù)出的位時鐘波形與原始位時鐘信號的波形。思考：此處輸入信號采用的單極性碼,可較好的恢復(fù)出位時鐘信號,如果輸入信號采用的是雙極性碼,是否能觀察到恢復(fù)的位時鐘信號,為什么？實驗項目二AMI編譯碼〔256KHz非歸零碼實驗概述：本項目通過觀測AMI非歸零碼編譯碼相關(guān)測試點,了解AMI編譯碼規(guī)則。1、保持實驗項目一的連線不變。2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[AMI編譯碼]→[256K非歸零碼實驗]。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0100,即提取256K同步時鐘。3、此時系統(tǒng)初始狀態(tài)為：編碼輸入信號為256KHz的PN序列。4、實驗操作及波形觀測。參照項目一的256KHz歸零碼實驗項目的步驟,進行相關(guān)測試。實驗項目三AMI碼對連0信號的編碼、直流分量以及時鐘信號提取觀測概述：本項目通過設(shè)置和改變輸入信號的碼型,觀測AMI歸零碼編碼輸出信號中對長連0碼信號的編碼、含有的直流分量變化以及時鐘信號提取情況,進一步了解AMI碼的特性。1、關(guān)電,按表格所示進行連線。源端口目的端口連線說明模塊2：DoutMUX模塊8：TH3<編碼輸入-數(shù)據(jù)>基帶信號輸入模塊2：BSOUT模塊8：TH4<編碼輸入-時鐘>提供編碼位時鐘模塊8：TH11<AMI編碼輸出>模塊8：TH2<AMI譯碼輸入>將數(shù)據(jù)送入譯碼模塊模塊8：TH5<單極性碼>模塊13：TH7<數(shù)字鎖相環(huán)輸入>數(shù)字鎖相環(huán)位同步提取模塊13：TH5<BS2>模塊8：TH9<譯碼時鐘輸入>提供譯碼位時鐘2、開電,設(shè)置主控菜單,選擇[主菜單]→[通信原理]→[AMI編譯碼]→[256K歸零碼實驗]。將模塊13的開關(guān)S3分頻設(shè)置撥為0011,即提取512K同步時鐘。將模塊2的開關(guān)S1、S2、S3、S4全部置為11110000,使