通信原理实验箱实验教材.doc

实验一 PAM实验一、 实验目的1、 验证抽样定理；2、 观察PAM信号形成的过程；3、 了解混迭效应产生的原因；4、 学习中频抽样的基本方法；二、 实验仪器1、 JH5001通信原理基础实验箱一台2、 20MHz双踪示波器一台3、 函数信号发生器一台三、 实验原理利用抽样脉冲把一个连续信号变为时间上离散的样值序列，这一过程称之为抽样。抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。抽样定理指出，一个频带受限信号m(t)，如果它的最高频率为fh，则可以唯一地由频率等于或大于2fh的样值序列所决定。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息，并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。在抽样定理实验中，采用标准的8KHz抽样频率，并用函数信号发生器产生一个信号，通过改变函数信号发生器的频率，观察抽样序列和重建信号，检验抽样定理的正确性。抽样定理实验各点波形见图2.1.1所示。图2.1.2 是通信原理基础实验箱所设计的抽样定理实验电路组成框图。电路原理描述：将K701设置在测试位置时（右端），输入信号来自测试信号。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，当设置在信号模块内的跳线开关K001设置在1_2位置（左端）时，选择内部1KHz测试信号；当设置在2_3位置（右端）时选择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。抽样定理实验采用外部测试信号输入。运放U701A、U701B（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB带宽为3400Hz的低通滤波器，用于限制最高的信号频率。信号经运放U701C缓冲输出，送到U703（CD4066）模拟开关。模拟开关U703（CD4066）通过抽样时钟完成对信号的抽样，形成抽样序列信号。信号经运放U702B（TL084）缓冲输出。运放U702A、U702C（TL084）和周边阻容器件组成一个3dB带宽为3400Hz的低通滤波器，用来恢复原始信号。跳线开关K702用于选择输入滤波器，当K702设置在滤波位置时（左端），送入到抽样电路的信号经过3400Hz的低通滤波器；当K702设置在直通位置时（右端），信号不经过抗混迭滤波器直接送到抽样电路，其目的是为了观测混迭现象。设置在信号模块内的跳线开关KQ02为抽样脉冲选择开关：设置在左端为平顶抽样，平顶抽样是通过采样保持电容来实现的，且=Ts；设置在右端为自然抽样，为便于恢复出的信号观测，此抽样脉冲略宽，只是近似自然抽样。平顶抽样有利于解调后提高输出信号的电平，但却会引入信号频谱失真，为抽样脉冲宽度。通常在实际设备里，收端必须采用频率响应为的滤波器来进行频谱校准，这种频谱失真称为孔径失真。该电路模块各测试点安排如下：1、 TP701：输入模拟信号2、 TP702：经滤波器输出的模拟信号3、 TP703：抽样序列4、 TP704：恢复模拟信号四、 实验步骤1. 自然抽样脉冲序列测量（1） 准备工作：将KQ02(在信号模块中)设置在右端（自然抽样状态），将测试信号选择开关K001设置在外部测试信号输入位置（右端）。首先将输入信号选择开关K701设置在测试位置，将低通滤波器选择开关K702设置在滤波位置，为便于观测，调整函数信号发生器正弦波输出频率为2001000Hz、输出电平为2Vp-p的测试信号送入信号测试端口J005。（2） PAM脉冲抽样序列观察：用示波器同时观测正弦波输入信号（TP701）和抽样脉冲序列信号（TP703），观测时以TP701做同步。调整示波器同步电平和微调调整函数信号发生器输出频率，使抽样序列与输入测试信号基本同步。测量抽样脉冲序列信号与正弦波输入信号的对应关系。（3） PAM脉冲抽样序列重建信号观测：TP704为重建信号输出测试点。保持测试信号不变，用示波器同时观测重建信号输出测试点和正弦波输入信号，观测时以TP701输入信号做同步。2. 平顶抽样脉冲序列测量（1） 准备工作：与自然抽样脉冲序列测量准备工作不同之处是将信号模块内的抽样时钟模式开关KQ02设置在左端进行平顶抽样。（2） PAM平顶抽样序列观察：方法同1测量，请同学自拟测量方案。记录测量波形，与自然抽样测量结果做比较。（3） 平顶抽样重建信号观测：方法同1测量，请同学自拟测量方案。与自然抽样测量结果对比分析平顶抽样的测试结果。3. 信号混迭观测（1） 准备工作：同PAM脉冲抽样实验；（2） 注意：将跳线开关K702设置在2-3位置（无输入滤波器）。调整函数信号发生使器正弦波输出频率为7.5KHz左右、电平为2Vp-p的测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。（3） 用示波器观测重建信号输出波形。缓慢变化测试信号输出频率，注意观察输入信号与重建信号波形的变化是否对应一致，分析解释测量结果。五、 实验报告1、 整理实验数据，画出测试波形。2、 在采用抗混滤波器时输出波形的性能，并解释为什么？输入频率3005001000150020002500300035003700输出性能3、 在不采用抗混滤波器时输入与输出波形的关系？并解释为什么？输入频率1000250030005500650075008500900011000输出频率4、 在不采用抗混滤波器、fs2fh和fs2fh时，低通滤波器输出的波形是什么？总结一般规律。实验二 PCM编译码实验一、 实验目的1、 了解语音编码的工作原理，验证PCM编译码原理；2、 熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系；3、 了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用；二、 实验仪器1、 JH5001通信原理基础实验箱一台2、 20MHz双踪示波器一台3、 函数信号发生器一台三、 实验原理和电路说明电路工作原理如下：PCM编译码器模块，由语音编译码集成电路U502（MC145540）、运放U501（TL082）、晶振U503（20.48MHz）组成，将模拟信号进行PCM编译码。在PCM编译码模块中，发送信号经U501A运放后放大后，送入U502的2脚进行PCM编码。编码输入时钟为BCLK（256KHz），编码数据从U502的20脚输出（DT_ADPCM1），FSX为编码抽样时钟（8KHz）。译码之后的模拟信号经运放U501B放大缓冲输出。 PCM编译码模块中的各跳线功能如下：1、 跳线开关K501是用于选择输入信号，当K501置于测试位置时（右端）选择测试信号。测试信号主要用于测试ADPCM的编译码特性。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，当设置在信号模块内的跳线开关K001设置在1-2位置（左端）时，选择内部1KHz测试信号；当设置在2-3位置（右端）时选择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。2、 跳线器K504是用于设置PCM译码器的输入数据选择，当K504置于左端时译码数据来自MC145540的编码模块。在该模块中，各测试点的定义如下：1、 TP501：发送模拟信号测试点2、 TP502：PCM发送码字3、 TP503：PCM编码器输入/输出时钟4、 TP504：PCM编码抽样时钟5、 TP505：PCM接收码字6、 TP506：接收模拟信号测试点该单元的电路框图见图2.2.1四、 实验步骤1. 准备工作：加电后，将信号模块中的跳线开关KQ01置于左端PCM编码位置，此时MC145540工作在PCM编码状态。2. PCM串行接口时序观察（1） 输出时钟和帧同步时隙信号观测：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。（2） 抽样时钟信号与PCM编码数据测量：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。3. PCM编码器（1） 方法一：（A） 准备：将跳线开关K501设置在测试位置，跳线开关K001置于右端选择外部信号,用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。（B） 用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。分析为什么采用一般的示波器不能进行有效的观察。（2） 方法二：（A） 准备：将输入信号选择开关K501设置在测试位置，将信号模块内测试信号选择开关K001设置在内部测试信号（左端）。此时由该模块产生一个1KHz的测试信号，送入PCM编码器。（B） 用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以内部测试信号（TP501）做同步（注意：需三通道观察）。分析和掌握PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。4. PCM译码器（1） 准备：跳线开关K501设置在测试位置、K504设置在正常位置，K001置于右端选择外部信号。此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。（2） PCM译码器输出模拟信号观测：用示波器同时观测解码器输出信号端口（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。定性的观测解码信号与输入信号的关系：质量、电平、延时。5. PCM频率响应测量：将测试信号电平固定在2Vp-p，调整测试信号频率，定性的观测解码恢复出的模拟信号电平。观测输出信号信电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系。6. PCM动态范围测量：将测试信号频率固定在1000Hz，改变测试信号电平，定性的观测解码恢复出的模拟信号质量，测量译码输出信号的信噪比。观测信噪比随输入信号电平变化的相对关系。注：对于没有条件测量的可对输出信号的质量作定性观察：观察输入、输出信号李沙育图形的模糊度。五、 实验报告1、 定性描述PCM编译码的特性。2、 描述PCM集成芯片的串街同步接口的时序关系。3、 填下下表，并画出PCM的频响特性：输入频率（Hz）20050080010002000300034003600输出幅度（V）4、 观察PCM 动态范围5、 整理实验数据，画出相应的曲线和波形。6、 自拟测量方案，测量PCM的群延时特性。（选做）输入频率（Hz）300500100015002000300031003400延时（us）实验三 AMI/HDB3码型变换实验一、实验原理和电路说明AMI码的全称是传号交替反转码。这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的+1、1、+1、1由于AMI码的传号交替反转，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。由此看出，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。由AMI码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列，即把一个二进制符号变换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1B/1T码型。 AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。但是，AMI码有一个重要缺点，即接收端从该信号中来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI码，HDB3码就是其中有代表性的一种。HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。它的编码原理是这样的：先把消息代码变换成AMI码，然后去检查AMI码的连0串情况，当没有4个以上连0串时，则这时的AMI码就是HDB3码；当出现4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换成与其前一非0符号（1或1）同极性的符号。显然，这样做可能破坏“极性交替反转”的规律。这个符号就称为破坏符号，用V符号表示（即+1记为+V, 记为V）。为使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻V符号也应极性交替。这一点，当相邻符号之间有奇数个非符号时，则是能得到保证的；当有偶数个非0符号时，则就得不到保证，这时再将该小段的第1个0变换成+B或B符号的极性与前一非0符号的相反，并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。 虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非0符号同极性（包括B在内）。这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个连0码，再将所有1变成+1后便得到原消息代码。HDB3码是CCITT推荐使用的线路编码之一。HDB3码的特点是明显的，它除了保持AMI码的优点外，还增加了使连0串减少到至多3个的优点，这对于定时信号的恢复是十分有利的。AMI/HDB3频谱示意图参见图2.6.1。在通信原理综合试验箱中，采用了CD22103专用芯片（UD01）实现AMIHDB3的编译码实验，在该电路模块中，没有采用复杂的线圈耦合的方法来实现HDB3码字的转换，而是采用运算放大器（UD02）完成对AMI/HDB3输出进行电平变换。变换输出为双极性码或单极性码。由于AMI/HDB3为归零码，含有丰富的时钟分量，因此输出数据直接送到位同步提取锁相环（PLL）提取接收时钟。AMI/HDB3编译码系统组成框图见图2.6.2。接收时钟的锁相环（PLL）提取电路框图见模拟锁相环时钟提取实验。AMI/HDB3编译码系统组成电原理图见图1.13.2。输入的码流进入UD01的1脚，在2脚时钟信号的推动下输入UD01的编码单元，HDB3与AMI由跳线开关KD03选择。编码之后的结果在UD01的14（TPD03）、15（TPD04）脚输出。输出信号在电路上直接返回到UD01的11、13脚，由UD01内部译码单元进行译码。通常译码之后TPD07与TPD01的波形应一致，但由于当前的输出HDB3码字可能与前4个码字有关，因而HDB3的编译码时延较大。运算放大器UD02A构成一个差分放大器，用来将线路输出的HDB3码变换为双极性码输出（TPD05）。运算放大器UD02B构成一个相加器，用来将线路输出的HDB3码变换为单极性码输出（TPD08）。跳线开关KD01用于输入编码信号选择，当KD01设置在M位置时（右端），输入编码信号来自信号模块的m序列，用于编码信号观测。m序列格式信号模块中的KQ03控制：KQ03不接，输入全1码；KQ03设置在上端为全0码；KQ03设置在中间为0/1码；KQ03的其它设置方式分别输入不同周期的m序列。跳线开关KD02用于选择将双极性码或单极性码送到位同步提取锁相环提取收时钟：当KD02设置在1_2位置（左端），输出为双极性码；当KD02设置2_3位置（右端），输出为单极性码。跳线开关KD03用于AMI或HDB3方式选择：当KD03设置在HDB3状态时（左端），UD01完成HDB3编译码系统；当KD03设置在AMI状态时（右端），UD01完成AMI编译码系统。该模块内各测试点的安排如下：1、 TPD01：编码输入数据（256Kbps）2、 TPD02：256KHz编码输入时钟（256KHz）3、 TPD03：HDB3输出+4、 TPD04：HDB3输出5、 TPD05：HDB3输出（双极性码）6、 TPD06：译码输入时钟（256KHz）7、 TPD07：译码输出数据（256Kbps）8、 TPD08： HDB3输出（单极性码）二、实验仪器1、 JH5001通信原理综合实验系统一台2、 20MHz双踪示波器一台3、 函数信号发生器一台三、实验目的1、 了解二进制单极性码变换为AMI/HDB3码的编码规则；2、 熟悉HDB3码的基本特征；3、 熟悉HDB3码的编译码器工作原理和实现方法；4、 根据测量和分析结果，画出电路关键部位的波形；四、实验内容1. AMI码编码规则验证（1） 首先将输入信号选择跳线开关KD01设置在1_2（左端）、单/双极性码输出选择开关设置KD02设置在2_3位置（右端）、AMI/HDB3编码开关KD03设置在AMI位置（右端），使该模块工作在AMI码方式。（2） 将信号模块内的M序列类型选择跳线开关KQ03设置在最下面。用示波器同时观测输入数据TPD01和AMI输出双极性编码数据TPD05波形及单极性编码数据TPD08波形，观测时用TPD01同步。分析观测输入数据与输出数据关系是否满足AMI编码关系，画下一个M序列周期的测试波形。（3） 将信号模块内的M序列类型选择跳线开关KQ03设置在中间输入0/1码。重复上述测试步骤，记录测试结果。2. AMI码译码和时延测量（1） 将输入数据选择跳线开关KQ03设置在最下端输入m序列；将锁相环模块内输入信号选择跳线开关KN02设置在HDB3位置（左端）。（2） 用示波器同时观测输入数据TPD01和AMI译码输出数据TPD07波形，观测时用TPD01同步。观测AMI译码输出数据是否满正确，画下测试波形。问：AMI编码和译码的的数据时延是多少？（3） 将KQ03设置在中间，产生0/1码。重复上译步骤测量，记录测试结果。问：此时AMI编码和译码的的数据时延是多少？思考：数据延时量测量因考虑到什么因数？3. AMI译码位定时恢复测量（1） 将输入数据选择跳线开关KD01设置在左端，将信号模块内的M序列类型选择跳线开关KQ03设置在中间位置，将锁相环模块内输入信号选择跳线开关KN02设置在HDB3位置（左端）。（2） 先将跳线开关KD02设置在2_3位置（右端）单极性码输出，用示波器测量同时观测发送时钟测试点TPD02和接收时钟测试点TPD06波形，测量时用TPD02同步。此时两收发时钟应同步。然后，再将跳线开关KD02设置在1_2位置（左端）双极性码输出，观测TPD02和TPD06波形。记录和分析测量结果。（3） 将跳线开关KD02设置回2_3位置（右端）单极性码输出，再将跳线开关KD01拨除，使输入数据为全1码或全0码（方法见1）。重复上述测试步骤，记录分析测试结果。思考：为什么在实际传输系统中使用HDB3码？用其他方法行吗（如扰码）？4. HDB3码变换规则验证（1） 首先将输入信号选择跳线开关KD01设置在1_2（左端）、单/双极性码输出选择开关设置KD02设置在2_3位置（右端）、AMI/HDB3编码开关KD03设置在HDB3位置（左端），使该模块工作在HDB3码方式。（2） 将信号模块内的M序列类型选择跳线开关KQ03设置在最下端，产生m序列。用示波器同时观测输入数据TPD01和AMI输出双极性编码数据TPD05波形及单极性编码数据TPD08波形，观测时用TPD01同步。分析观测输入数据与输出数据关系是否满足AMI编码关系，画下一个M序列周期的测试波形。5. HDB3码译码和时延测量（1） 将输入数据选择跳线开关KD01设置在1_2（左端）；将信号模块内的M序列类型选择跳线开关KQ03设置在中间位置，产生0/1码；将锁相环模块内输入信号选择跳线开关KN02设置在HDB3位置（左端）。（2） 用示波器同时观测输入数据TPD01和HDB3译码输出数据TPD07波形，观测时用TPD01同步。分析观测HDB3编码输入数据与HDB3译码输出数据关系是否满足HDB3编译码系统要求，画下测试波形。问：HDB3编码和译码的的数据时延是多少？将信号模块内的M序列类型选择跳线开关KQ03设置在最下端，产生m序列。重复上译步骤测量，记录测试结果。问：此时HDB3编码和译码的的数据时延是多少，为什么？ 6. HDB3译码位定时恢复测量（1） 将输入数据选择跳线开关KD01设置在M位置（左端），将信号模块内的M序列类型选择跳线开关KQ03设置在中间位置，将锁相环模块内输入信号选择跳线开关KP02设置在HDB3位置（左端）。（2） 先将跳线开关KD02设置在2_3位置（右端）单极性码输出，用示波器测量同时观测发送时钟测试点TPD02和接收时钟测试点TPD06波形，测量时用TPD02同步。此时两收发时钟应同步。然后，再将跳线开关KD02设置在1_2位置（左端）单极性码输出，观测TPD02和TPD06波形。记录和分析测量结果。根据测量结果思考：接收端为便于提取位同步信号，需要对收到的HDB3编码信号做何处理？（3） 将跳线开关KD02设置回2_3位置（右端）单极性码输出，再将跳线开关KD01拨除，使输入数据为全1码或全0码（方法见1）。重复上述测试步骤，记录分析测试结果。五、实验报告1、 根据实验结果，画出主要测量点波形；2、 根据测量结果，分析AMI码和HDB3码收时钟提取电路受输入数据影响的关系；3、 总结HDB3码的信号特征；实验四 基带传输系统实验一、 实验目的1. 了解Nyquist基带传输设计准则2. 熟悉升余弦基带传输信号的特点3. 掌握眼图信号的观察方法4. 学习评价眼图信号的基本方法二、 实验仪器1. JH5001通信原理基础实验箱一台2. 20MHz双踪示波器一台3. 函数信号发生器一台三、 实验原理基带传输是频带传输的基础，也是频带传输的等效低通信号表示。基带传输系统的框图如图2.9.1所示。图2.9.1 基带传输系统的框图如果认为信道特性是理想的，其传输函数为1，那么整个传输系统的传输函数H（f）为： 在实际信道传输过程中，如果信号的频率范围受限，则这些基带信号在时域内实际上是无穷延伸的，其是一个不可实现系统。如果直接采用矩形脉冲的基带信号作为传输码型，由于实际信道的频带都是有限的，则传输系统接收端所得的信号频谱必定与发送端不同，这就会使接收端数字基带信号的波形失真。如图2.9.2所示：图2.9.2 时域受限与频带受限传输特性如果对基带传输不进行严格的设计，则会产生码间串扰，其产生过程如图2.9.3所示：图2.9.3 基带传输系统码间串扰产生示意图在寻找对信号基带传输的设计过程中，人们总结了一系列的方法。其中Nyquist设计准则为基带传输系统信号设计提供了一个方法。利用该准则一方面可以对信号的频谱进行限制，另一方面又不会产生码间串扰。升余弦信号设计是成功利用Nyquist准则设计的一个例子，其频谱特性如下图。升余弦滤波器的传递函数为：其中，是滚降因子，取值范围为0到1。一般=0.251时，随着的增加，相邻符号间隔内的时间旁瓣减小，这意味着增加可以减小位定时抖动的敏感度，但增加了占用的带宽。对于矩形脉冲BPSK信号能量的90%在大约1.6Rb的带宽内，而对于=0.5的升余弦滤波器，所有能量则在1.5Rb的带宽内，如图2.9.4所示。升余弦滚降传递函数可以通过在发射机和接收机使用同样的滤波器来实现，其频响为开根号升余弦响应。根据最佳接收原理，这种响应特性的分配为系统提供了最佳接收方案。图2.9.4 Nyquist升余弦滤波基带传输频域与时域特性示意图在实际通信系统中，通常采用Nyquist波形成形技术，并结合最佳信号检测理论，它具有以下三方面的优点：1、 发送频谱在发端将受到限制，提高信道频带利用率，减少邻道干扰；2、 在接收端采用相同的滤波技术，对BPSK信号进行最佳接收；3、 系统获得无码间串扰的信号传输；升余弦滤波器在频域上是有限的，它在时域上的响应将是无限的，是一个非因果冲激响应。为了在实际系统上可实现，一般将升余弦冲激响应进行截短，并进行时延使其成为因果响应。截短长度一般从中央最大点处向两边延长4个码元。由截短的升余响应而成形的调制基带信号，其频谱一般能很好地满足实际系统的使用要求。为实现滤波器的响应，脉冲成形滤波器可以在基带实现，也可以设置在发射机的输出端。一般说来，在基带上脉冲成形滤波器用DSP或FPGA来实现，每个码元一般需采样4个样点，并考虑当前输出基带信号的样点值与个码元有关，由于这个原因使用脉冲成形的数字通信系统经常在调制器中同一时刻存储了几个符号，然后通过查询一个代表了存储符号离散时间波形来输出这几个符号（表的大小为210），这种查表法可以实现高速数字成形滤波，其处理过程如图2.9.5所示：图2.9.5 BPSK基带成形原理示意图成形之后的基带信号经D/A变换之后，直接对载波进行调制。对眼图性能判断主要依据图2.9.6中所示的主要测量指标。在实验过程中请注意对不同的基带传输性能进行测试。图2.9.6 眼图主的性能指标示意图在JH5001（II）型通信原理实验箱中，基带传输的框图如图2.9.7所示。- 19 -数据选择CVSD编码数据测试数据差分编码矩形成形脉部a=0.3的升余弦成形a=0.4的升余弦成形a=0.4的开根号升余弦成形基带传输选择KG04同步数据DA数据选择测试数据产生测试数据选择KG02测试数据速率选择KG03TPM02TPM03TPM02基带传输模块KG01图2.9.7 基带传输的框图KG04 成形滤波选择KG04状态 滤波器性能非归零码升余弦滤波0.3升余弦滤波0.4开根号升余弦0.4KG02测试数据选择 KG02状态 输出全1码全0码01码111010103级m序列4级m序列9级m序列更长m序列 四、 实验内容1. 不归零码低通滤波成形信号观察（1） 准备工作：将数字调制解调模块中的KG01选择在下端测试数据位置（测试数据方式），KG02置成长m序状态（KG02的三个跳线器均插入），数据时钟选择开关KG03置于1-2状态（32K位置），KG04置于非归零码状态（所有跳线器不插入）。KP01置于1-2状态（相干解调位置）。（2） 以发送时钟（TPM01）作同步，观测发送信号（TPi03）的波形。测量过零率抖动与眼皮厚度（换算成码元宽度的百分数）。（3） 用KG02输入不同的测试数据，观察TPi03的信号（主要从信号的最佳点收敛情况、过零抖动情况进行判断）。总结信号特征并解释原因。2. 0.3升余弦滤波的眼图观察（1） 准备工作：除KG04外，其余同步骤1。KG04置于0.3升余弦滤波状态。（2） 以发送时钟（TPM01）作同步，观测发送信号（TPi03）的波形。测量过零率抖动与眼皮厚度（换算成码元宽度的百分数）。（3） 用KG02输入不同的测试数据，观察TPi03的信号（主要从信号的最佳点收敛情况、过零抖动情况进行判断）。总结信号特征并解释原因。3. 0.4升余弦滤波的眼图观察（1） 准备工作：除KG04外，其余同步骤1。KG04置于0.4升余弦滤波状态。（2） 以发送时钟（TPM01）作同步，观测发送信号（TPi03）的波形。测量过零率抖动与眼皮厚度（换算成码元宽度的百分数）。（3） 用KG02输入不同的测试数据，观察TPi03的信号（主要从信号的最佳点收敛情况、过零抖动情况进行判断）。总结信号特征并解释原因。4. 0.4开根号升余弦滤波的眼图观察（1） 准备工作：除KG04外，其余同步骤1。KG04置于0.4开根号升余弦滤波状态。（2） 以发送时钟（TPM01）作同步，观测发送信号（TPi03）的波形。测量过零率抖动与眼皮厚度（换算成码元宽度的百分数）。（3） 用KG02输入不同的测试数据，观察TPi03的信号（主要从信号的最佳点收敛情况、过零抖动情况进行判断）。总结信号特征并解释原因。五、 实验报告1、 写出眼图正确的观察方法；2、 比较“非归零码低通滤波的成形信号”与“0.3升余弦滤波”基带成形传输的不同点；3、 比较“0.3升余弦滤波”与“0.4升余弦滤波”的不同点4、 比较“0.4升余弦滤波”与“0.4开根号升余弦滤波”的不同点5、 叙述Nyquist滤波作用；画出主要测量点的工作波形；实验五 FSK调制解调实验一、 实验目的1、 了解FSK调制的基本工作原理；2、 自行设计FSK调制、解调单元；二、 实验仪器1、 JH5001（II）通信原理基础实验箱一台；2、 20MHz示波器一台；三、 实验原理 在二进制频移键控中，幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换（称为高音和低音，代表二进制的1和0）。通常，FSK信号的 表达式为：（二进制）（二进制）其中f代表信号载波的恒定偏移。FSK的信号频谱如图2.12.1所示。图2.12.1 FSK的信号频谱FSK信号的传输带宽Br，由Carson公式给出：Br=2f+2B其中B为数字基带信号的带宽。假设信号带宽限制在主瓣范围，矩形脉冲信号的带宽B=R。因此，FSK的传输带宽变为：Br=2（f+R）在JH500II型的FSK调制框图如图2.12.2下： 输入数据WE01用于调整频率间隔；WE02用于调整中心频率 FSK调制WE02+12VVCOTPE01TPE02WE01图2.12.2 FSK调制方框图用数字基带信号的电平高低不同控制UE01(CD4046)内部的压控振荡器的振荡频率。当输入码元为0时，振荡频率为69KHz；当输入码元为1时，振荡频率为2024KHz。这些频率范围的调整是通过WE01、WE02来获取的。其中WE01调整输入1、0信号的幅度，从而达到控制传号频率与空号频率的间隔。WE02是调整送入到VCO输入端信号的直流偏移，通过调整WE02达到控制FSK中心频率的作用。注意：FSK的数据输入信号来源于基带成形模块的测试序列，其通过KG02来选择不同的数据，数据速率受KG03控制，在FSK实验中KG03设置在500bps（KG03处于2-3状态）。FSK解调框图见图2.12.3：滤波VCO比较器PLL锁相环(CD4046) FSK解调TPE07TPE04TPE05TPE03TPE06接收FSK信号外部测试信号KE02图2.12.3 FSK解调方框图FSK解调的工作原理是用一个模拟锁相环UE02(CD4046)对输入的FSK信号进行鉴频。在解调模块中采用一个PLL环，当输入的FSK频率出现变化时，锁相环也紧随之变化，它是通过控制环路的输入电压TPE04来达到的。这样当输入信号频率为2024KHz时，锁相环的VCO控制电压为高电平，输出码元为1；反之当输入信号频率为69KHz时，锁相环的VCO控制电压为低电平，输出码元为0。压控振荡器(VCO)的控制电压直接反映了FSK信号