实验平台介绍及实验注意事项

实验1实验平台介绍及实验注意事项通信1301王少丹201308030104一、实验目的1了解实验箱的功能分布,掌握实验箱的操作注及意事项;2了解DDS信号源的组成及工作原理；掌握其使用方法；3了解用户电话模块的工作原理；掌握音频及拨号信号特性；4熟悉测试接收滤波器与功放电路模块的频率特性。二、实验仪器1RZ8681实验平台1台2各个实验模块配套3电话机1台3100M双踪示波器1台三、实验原理A.实验平台1.实验平台整体功能介绍RZ8681型现代通信技术平台是由底板+模块组成的模块化可定制的系统平台，平台底板提供了基本的信源和信宿并预留了外接接口，中间设置了9个模块放置区，在实验时可以通过选择不同的实验模块，完成不同的实验内容，或者通过多个模块的组合完成综合通信实验内容，另外可以提供底板的接口标准，以便学生基于该平台进行设计，开发。实验底板主要由几个部分组成：（1）USB接口：可将电脑端的数据发送到实验箱上进行传输。（2）DDS信号源：产生常见的各种信号，并且频率幅度可调。另外为抽样定理实验提供了抽样脉冲信号。（3）电话接口：产生真实的语音信号。（4）电源指示：指示不同电压的工作状态，开电后，3个灯常亮为正常状态，闪烁说明有故障。（5）模块分布图：指示了底板9个模块放置位置的分布图，序号为A-I。（6）调制接口：外部调制信号输入和输出铆孔。（7）光纤接口：可选配置接口，可以通过光纤完成系统的全双工通信。（8）眼图电路：眼图观察电路，相当于一个参数可调的信道。（9）滤波器及功放：包含一个参数可调（2.6k和5k）的低通滤波器，滤波器输出信号连接到扬声器。（10）模块安放区：共9个位置，用来放置实验模块，对应上述的模块分布图。2.实验注意事项（1）在实验中，测量点主要分为两类：Pxx和TPxx。其中Pxx是指可插线的测量铆孔，而TPxx则是测量针。（2）实验中连线时需要注意，连线铆孔分输入孔和输出孔，在铆孔上有箭头标注。不能将两个输出孔或输入孔连接在一起。（3）实验步骤中，标号一般以“4P01（G）”形式给出，其中标号代表实际操作中对应的连线或测量标号，而后面括号中的“G”是指：按照要求安放模块后，4P01标号会在G号位安放的板子上找到，这样便于操作时查找。（4）为实验箱加电前，要简单检查一下实验箱是否有明显的损坏现象；加电时，观察实验箱右上角的电源指示灯是否正常显示，如果指示灯闪烁，请立即关闭实验箱，并检查故障原因。（5）实验箱盖子翻开后，可以取下。但是取下和安装时，都需要注意后端的卡轴是否完全卡好。在没有完全卡好卡轴的情况下关闭实验箱，会对卡轴造成损坏。另外，每台实验箱的盖子和箱体编号是对应的（箱体和盖子后端均有编号），不对应无法安装，因此实验时应妥善保管实验箱盖子，以防弄混。（6）实验模块放置时，应该确认模块接口（防呆口）和底板接口已对应一致才下压，否则会损坏接口。另外不同模块放置的具体位置应参考具体实验内容的说明。（7）实验箱上参数可调的元器件,如电位器，拨码开关，轻触开关，要小心使用，尽量避免用力过大，造成元器件损坏。以上元器件为磨损器件，在使用时掌握使用技巧，请不要频繁按动或旋转。B.DDS信号1.DDS信号产生原理直接数字频率合成(DDSDigitalDirectFrequencySynthesis)，是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数DDS信号源模块硬件上由cortex-m3内核的ARM芯片(STM32)和外围电路构成。在该模块中，我们用到STM32芯片的一路AD采集（对应插孔调制输入）和两路DAC输出（分别对应插孔P03.P04）。抽样脉冲形成电路（P09）信号由STM32时钟配置PWM模式输出，调幅、调频信号通过向STM32写入相应的采样点数组，由时钟触发两路DAC同步循环分别输出其已调信号与载波信号。对于外加信号的AM调制，由STM32的AD对外加音频信号进行采样，在时钟触发下当前采样值与载波信号数组的相应值进行相应算法处理，并将该值保存输出到DAC，然后循环进行这个过程，就实现了对外部音频信号的AM调制。实验箱的DDS信号源能够输出抽样脉冲（PWM）、正弦波、三角波、方波、扫频信号、调幅波（AM）、双边带（DSB）、调频波（FM）及对外部输入信号进行AM调制输出。2.DDS信号源使用及信号生成表。DDS信号源主要包含以下几个部分：LCD：显示输出信号的频率。P03：DDS各种信号输出铆孔。P04：20KHZ载波输出铆孔。P09：抽样脉冲输出铆孔。SS01：复合式按键旋纽。按键用来选择输出信号种类；旋纽用来改变信号频率。W01（幅度调节）：用来调节输出信号的幅度。DDS信号产生的种类如下表所示：初始时输出序号为0001，对应“抽样”输出状态。按下复合式按键旋纽SS01，可切换不同的信号输出状态，按一次输出序号递增，DDS最大序号为9，正好与l0种输出信号状态对应。序号10为内置误码仪测试功能，序号11为USB转串口数据通道。序号为11后，继续按复合按键旋纽，则返回初始序号1。D0l、D02.D03.D04四个指示灯将显示输出的序号状态。（1）信号输出类型调节通过按下复合旋钮SS01，调节P03的输出类型，使其分别输出1.正弦波，2.三角波， 3.方波，4.扫频信号，5.调幅信号，6.双边带信号，7.调频信号等。（2）信号频率调节旋转复合式按键旋纽SS01，在“抽样”、“正弦波”、三角波”、“方波”等输出状态时，可步进式调节输出信号的频率，顺时针旋转频率每步增加100HZ，逆时针减小100HZ；在其它DDS信号源序号，旋转复合式按键旋纽SS01无操作。.对于调幅、双边带、调频信号，载波频率固定为20KHz,内部产生调制信号频率固定为2KHz，由外部“调制输入”的调制信号频率由外部输入信号决定。扫频信号的扫频范围是300Hz50KHz。（3）输出信号幅度调节调节调幅旋钮W01，可改变P03.P04输出的各种信号幅度。C.用户电话接口本模块提供用户模拟电话接口，图1-3是其电路结构示意图。J02A是电话机的水晶头接口，U01是PBL38614专用电话集成电路。它的工作原理是：当对电话机的送话器讲话时，该话音信号从PBL38614的TR对应的引脚输入，经U01内部二四线转换处理后从T端输出。T端的模拟电话输出信号经P05铜铆孔送出，可作为语音信号输出用。当接收对方的话音时，送入U01芯片R端的输入信号可由P06铜铆孔送入。此时，在电话听筒中即可听到送入信号的声音。J02A：用户电话的水晶头接口。P05:用户电话语音发送信号输出铆孔。P06:用户电话语音接收信号输入铆孔。D.接收滤波器与功放模块本实验模块位于底板的右下侧，由低通滤波器、低频功放、喇叭等组成。可作为PAM、PCM、CVSD等通信模块的接收终端。其组成结构示意图，如图1-5所示。外加信号通过P14铆孔送入低通滤波器电路，低通滤波带宽有2.6KHZ和5KHZ两种，由K601拔动开关上位、中位人工手动设置，经过低通滤波器滤波后的信号，可在P15测试点进行观测。滤波后的信号接着送入LM386构成的低频功率放大器，驱动小喇叭播放出声音，W09可调节喇叭音量大小,K601拔动开关下位可断开喇叭。实验者通过本模块喇叭播放功能，可感性的判断音频信号经编解码信道的传输质量。K601：上位，低通滤波器带宽为2.6KHZ，中位，低通滤波器带宽为5KHZ，下位，断开喇叭。W09：音频功率放大器输出功率的调节电位器，注意音量不可调节太大。P14：外加模拟信号输入连接铆孔。P15：经滤波器滤波后输出连接铆孔。四、实验内容及步骤1.用示波器观察DDS信号源产生的信号，并记录波形。完成下面的实验任务：P03输出2k正弦波，调节使Vp-p（峰峰值）=2V；P09输出8k抽样信号；P03输出4k三角波,调节Vp-p（峰峰值）=3V；P09输出12k抽样信号；P03输出6.8k方波，调节Vp-p（峰峰值）=2.5v；P03输出扫频信号；P03输出调幅信号；P03输出双边带信号；P03输出调频信号；P09输出12K抽样信号。备注：(1)对于调幅、双边带、调频信号，载波频率固定为20KHz,内部产生调制信号频率固定为2KHz，由外部“调制输入”的调制信号频率由外部输入信号决定。2.测试电话接口发送接收信号将电话单机插入用户电话模块水晶接头，对着单机送话器说话或按住某个数字键不放，用示波器测试用户电话发端(P05输出铆孔)波形。用信号连接线连接P03与P06铆孔，将DDS信号送入用户电话的接收端，调节信号输出为正弦信号，并调节信号的频率和幅度，听单机受话器输出的声音。答：调节信号的频率和幅度分别体现在听筒中声音的频率和响度的变化，在转动频率计旋钮时，可在听筒中听到频率明显的变化由低沉到高音，而在示波器上可以看出正弦波的变化。幅度旋钮旋转时，听筒中响度的变化由低到高，在示波器上显示为正弦波的幅度变化。3测试接收滤波器与功放将“时钟与基带数据发生模块”插到底板“G”号的位置插座上;用专用导线将“P03”（底板）和“P14”（底板）两铆孔连接。将测试信号送入后面的“接收滤波器与功放”。打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯不亮或闪烁，请立即关闭电源，查找异常原因。采用DDS信号源输出，将信号源调节到正弦波档，用示波器监测P03测试点，调节SS01使其频率最低，峰峰值2V左右。如用其它音频信号源亦可。K601：上位，低通滤波器带宽为2.6KHZ,用示波器监测P15测试点，旋转调节SS