通信原理实验指导书(简)

1、通信原理实验指导书1、液晶显示模块显示实验模块及其工作方式以供选择。2、键盘控制模块（1）选择实验模块及其工作方式。（2）学生可自己编制数字信号输入，进行编码或调制实验。3、模拟信号源模块提供同步正弦波、非同步信号（正弦波、三角波、方波）、音乐信号等模拟信号可通过连接线发送到各终端编码模块。5、数字信号源模块（1）CPLD可编程逻辑器件，编程输出各种数字信号；（2）通过计算机输入数字数据信号；（3）薄膜键盘键入编制数字信号；（4）EPM240芯片，学生二次开发编程输出各种数字信号、控制信号等。6、噪声源模块提供白噪声信号，可加入到调制信道中模仿信道噪声干扰。7、抽样定理与PAM实验系统完成抽样

2、定理的验证实验，及 PAM通信系统实验。注：提供多种频率的方波及窄脉冲信号抽样。8、PCM编译码系统模块完成PCM勺编码、译码实验；完成两路PCM编码数字信号时分复用/解复用实验。注：可改变时分复用的时隙位置，时分可复用路数及进行时分数据交换，加深学 生对时分复用概念的理解。11、AMI/HDB3编译码系统模块完成AMI编译码功能、HDB3编译码功能。注：提供对全“ 1 ”、全“ 0”、伪随机码、手工编制数字信号等进行编码译码。14、VCO数字频率合成器模块完成对1KHz 2KHz和外加数字信号的倍频输出。15、频移键控FSK （ASK）调制模块完成频移键控 FSK调制实验，ASK调制实验。注

3、：可对方波，伪随机码，计算机数据等信号的调制输出； 可对已调信号进行放大或衰减输出； 可在已调信号中加入噪声，模拟信道干扰； 可完成本实验箱的自环单工通信实验，也可完成两台实验箱间的双工通 信实验。16、频移键控FSK（ ASK解调模块完成频移键控FSK解调实验，ASK解调实验。17、相移键控 BPSK（ DPSK调制模块完成相移键控 BPSK（ DPSK调制实验。注：可对方波，伪随机码，及计算机数据等信号进行调制输出； 可对已调信号进行放大或衰减输出； 可在已调信号中加入噪声，模拟信道干扰； 可完成本实验箱的自环单工通信实验，也可完成两台实验箱间的双工通信实验。18、相移键控 BPSK（ D

4、PSK解调模块完成相移键控BPSK（ DPSK解调实验。实验一（一） CPLD可编程数字信号发生器实验一、实验目的1. 熟悉各种时钟信号的特点及波形；2. 熟悉各种数字信号的特点及波形。二、实验仪器1. RZ8621D实验箱1台2.20M双踪示波器1台三、实验电路的工作原理（一）、CPLD可编程模块二电路的功能及电路组成图1-1是CPLD可编程模块的电路图。CPLD可编程模块（芯片位号：U101）用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。它由 CPLD可编程器件 ALTERA 公司的EPM240（EPM7128或者是 Xilinx公司的 XC95108）、下载接口电路（J101）和一块晶

5、振（JZ101）组成。晶振用来产生 16.384MHz 系统内的主时钟。本实验要求参加实验者了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方 法，才可通过 CPLD可编程器件的二次开发（本实验箱提供专门的开发模块）生成这些信 号，理论联系实践，提高实际操作能力。（二 ）、各种信号的功用及波形1 . 12脚输入16.384MHz主时钟，方波。由晶振 JZ101产生的16.384MHz时钟，经 电阻R111，从12脚送入U101进行整形，然后分频、产生各种信号输出。2 . 27脚，输出2.048MHz时钟，方波。3. 100脚，输出1.024MHz时钟，方波。4. 6脚，输出64KHZ时钟，方波。5.

6、2脚，输出32KHZ时钟，方波。6. 1脚，输出16KHZ时钟，方波。7. 33脚，输出32KHZ伪随机码。8. 5脚，输出2KHz伪随机码。9. 69脚，输出8KHz的窄脉冲同步信号，供 PCM （一）编码模块用（时隙可变）。10. 70脚，输出8KHz的窄脉冲同步信号，供 PCM （二）编码模块用（时隙可变）。 8KHz的窄脉冲同步信号，可通过编程来改变它们的时序和脉冲宽度，学生可通过薄膜 键盘选择，供 PCM （一）模块、PCM（二）模块使用电原理示意图见如图 1 1所示，由CPLD芯片U101、下载接口电路J101、一块晶振JZ101 及外围一些电容电阻组成（有兴趣的同学，可以到网上搜

7、索相关原器件的详细资料）。注：本实验平台中所有数字信号都是由同一个信号源JZ101分频产生，所以频率相同或者频率成倍数关系的数字信号，都有相对固定的相位关系。U101EPM7128SLC84-10(84)GNDSYS CLOCK128384VCC-bi/OE2/Gc)N<NOOOOOO in/gclkE C C C C C C C IN/OE1CVV VVINPUT/GLCRtck rIO -62 TCK117IOIO28 PN32HDB3CLK49PCM1F850PCM2F851PCMXCLK52PAMCLK54PCMX55LCDRS568910111215C204816JC14NOI

8、SE18SC2K20TIME32PN22WMDATA24WMCLK2527JC25F8229F8130PAMC31TDI114TDO171TMS123HDB3PN"48IOIOIOIOIOIOIOIO4S-57 LCDRW58 CSLCD60 DB0IO IO IOIOIOIO IO IOIOIO61 DB163 DB2IOIOIOIO64 DB365 DB467 DB568 DB669 DB7IOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIO TDITDOTMSMAX7128SPLCC-84P-10DDDDDDDD NNNNNNNN GGGGGGGGGNDIOIOIO

9、IOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIOIO70 PSKTDATA73 PSKCLK74 C102475FSK32K7677798081FSK16K FSKCLKFSKDATACVSDRCLKCVSDTCLK33 CSLCD134 LCDRW135 LCDRS1 3A1537 ALE39 RD40 WR41446 PLL46GNDVCCGNDJ101SIP5X2R10133R10233VCCR103R104R1054.7K4.7K4.7KTCK1TDO1TMS1TDI1图1-1 CPLD可编程模块电路示意图四、实验内容1 熟悉CPLD可编程数字信号发生器各测量点信号波形。2

10、. 查阅CPLD可编程技术的相关资料，了解这些信号产生的方法。五、实验步骤1 打开电源总开关，电源指示灯亮，系统开始工作。2用示波器测出下面所列各测量点波形，并对每一测量点的波形加以分析。GND为接地点，测量各点波形时示波器探头的地线夹子应先接地。各测量点波形如图1-2所示，具体说明如下：以下信号均由CPLD可编程器件EPM240芯片编程产生并送往各测量点。 TP301: 1024KHZ的时钟信号，作为 PSK调制模块中产生载频信号用。 TP901: 32KHZ的时钟信号，作为 FSK调制模块中产生载频信号用。TP602 :方波信号，作为抽样定理模块中抽样时钟用。可由薄膜键盘选择“抽样定理模块

11、”中不同的抽样时钟信号（默认为2KHz方波）。TP503: 8KHz的窄脉冲同步信号，可通过薄膜键盘选择不同时隙。测量时将示波器通道 1的探头放在TP509上（固定0时隙和脉冲宽度）， 将通道2的探头放在TP503上，调整通道1为触发通道，通过薄膜键盘选 择“ PCM编译码模块”中不同选项，对比两路波形可以看到8KHz的窄脉冲同步信号不同的时序关系和脉冲宽度。TP110: 15位的伪随机序列码，码元速率为32Kb/S，码型为111100010011010,可对比TP901的32KHz的时钟信号读出它的码型序列。该波形用来输岀 到PSK调制等模块单元，作为数字基带信号。TP905: K901开关

12、的1-2脚短接，15位的伪随机序列码，码元速率为2Kb/S，码型为111100010011010,可对比TP001的2KHz的时钟信号读出它的码型序 列。该波形用来输岀到 FSK调制模块单元，作为 FSK调制的数字基带信 号（默认2KHz PN ）,也可通过薄膜键盘选择2KHz方波。本实验平台中CPLD可编程器件EPM240芯片产生的信号还有很多，学生可 在以后实验过程中逐步遇到。TP3011024KHz 方波TP110TP901TP10932KHz方波8Hz窄脉冲1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 032Kb/S伪随机图1-2 CPLD可编程模块产生的部分信号波形示意图五

13、、实验报告要求1 分析各种时钟信号及数字信号产生的方法，叙述其功用。2 画出各种时钟信号及数字信号的波形。3了解CPLD可编程技术方面的知识。实验一（二）各种模拟信号源实验'、实验目的：1. 熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途;2. 观察分析各种模拟信号波形的特点。、实验仪器1. RZ8621D实验箱1台2.20M双踪示波器1台3. 铆孔线1根4. 小平口螺丝刀1只5. 电话单机1台（选用）三、电路工作原理模拟信号源电路用来产生实验所需的各种音频信号：同步正弦波信号、非同步简易信 号、话音信号、音乐信号，白噪声等。（一）同步信号源（同步正弦波发生器）1 .功用同步信号源用来产生与编码数

14、字信号同步的2KHz正弦波信号，可作为抽样定理PAM、增量调制CVSD编码、PCM编码实验的输入音频信号。在没有数字存贮示波器的条件下， 用它作为编码实验的输入信号，可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号波形。2. 电路原理图2-1为同步正弦信号发生器的电路图。它由2KHz方波信号产生器（图 2-1中SC2K表示）、低通滤波器和输出放大电路三部 分组成。2KHz方波信号（SC2K ）由CPLD可编程器件 U101内的逻辑电路通过编程产生。TP001为其测量点。U001A及周边的阻容网络组成一个截止频率为3L的低通滤波器，用以滤除各次谐波，只输出一个2KHz正弦波，TP002 “同步输出”铜铆

15、孔为其输出点。2K正弦波通过铜铆孔输出可供 PAM、PCM、CVSD（ M模块使用。W001用来改变输出同步正弦波的幅度。（二）非同步信号源1 .功用非同步信号源是一个简易信号发生器，它可产生频率为0.34KHz频率可调的正弦波信号、三角波信号和方波信号，输出幅度为010V （一般使用范围04V ）连续可调（注：可改变某些器件参数调整频率、幅度的输出范围）。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用做PAM、PCM、CVSD（ M）模块的音频信号源，信号波形见图2-7所示。2.工作原理非同步信号源的电路图如图2-2所示。它由集成函数发生器 ICL8038 （或者XR2206 ,这里不做介绍）

16、和一些外围电路组成。ICL8038是大规模集成电路，它的内部电路主要有矩形波、三角波或正弦波发生器电路，正弦波由管脚2输出，三角波由管脚 3输出，矩形波管脚9输出。管脚8为频率调节（简称调频）电压输入端。振荡频率与调频电压成正比， 其线性度约为 0.5% （详细用法可到网上查找）。一般情况下，正弦波信号（频率在0.33.4KHz间）易于观察和分析，且完全满足本平台通信原理实验的需要，所以我们建议使用正弦波输出作为非同步信号源。信号形式可由K002选择输出，调节W003可使其振荡频率 在0.33.4KHz间变化，幅度由 W002调节（可在04V§间无失真变化），占空比由 W004 调节

17、。TP003 “非同步输出”铜铆孔为其输出点。非同步正弦波通过铜铆孔输出可供PAM、PCM、CVSD（ M）模块使用。TP0011图2-1RevisionDD同步正弦信号发生器电Numbe图ADate:11-Jan-2005Sheet ofFile:教材文档HD8621教材新改版Hd8621Da4W1cB621D-4.ddb（三）音乐信号产生电路1 .功用音乐信号产生电路用来产生音乐信号送往音频终端电路，以检查话音信道的开通情况及通话质量。2.工作原理音乐信号产生电路见图 2-3。音乐信号由U004音乐片厚膜集成电路产生。该片的 1脚 为电源端，2脚为控制端，3脚为输出端，4脚为公共地端。Vc

18、c经R018、D003向U004 的1脚提供3.3V电源电压，当2脚通过SW001接触开关触发输入控制电压 +3.3V时，音 乐片即有音乐信号从第 3脚输出，经TP005 “音乐输出”铜铆孔送往各实验模块。（四）外加模拟信号输入电路在一些特殊情况下，简易正弦波信号形式不能满足实验要求，就要用外加信号源提供 所需信号。例如要定量地测试通信话路的频率特性时需要使用频率、电平与输出阻抗都很 稳定的频率范围很宽的音频测试信号，这就需要外接音频信号产生器或函数信号发生器。 外加模拟信号输入电路为它们提供了连接到实验的接口电路。外加模拟信号加入 S02接口，转接后由P01铜铆孔“外加模拟输出”输出送往各实

19、验模块。（五）模拟电话输入电路图2-4是专用电话集成电路组成的电话模块电路。J01是电话机的水晶头接口，D001为摘机检测显示，U003是PBL38710/1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PBL38710/1的TIPX和RINGX弓I脚输入， 经U003内部话音信号传输处理后从第 19引脚（VTX ）输出。由VTX引脚来的模拟电话 输出信号经“电话模拟发” TP004T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U003第16引脚（RSN）的对方模拟电话输入信号可由 “电 话模拟收” TP004R铜铆孔送入。有时输入信号需要先经过右下脚

20、的“音频功放”，再由TP007处通过铆孔线连接送入铜铆孔 TP004R （功放电原理图，如图 2-5 ）。（六）音频功放电路如图2-5,U005为NE555芯片。在接收端，各种信号经过连接线接入TP006 “输入”后，进入功放电路。信号幅度可由W005进行调节，最后由扬声器输出，其测量铆孔为TP107。在TP007处用示波器观察话音输出波形，通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音信号的 传输质量。U002 ICL8038W004+ 12VTRI345+ 12V6SIN-7SINADNCSINOUTNCTRIOUTSINADJDUCFA1GNDDUCFA2TIMCAPV+SQUOUTFMBIASF

21、M IN109814.13.1211-12VR023SQUR024R026+ 12V7C006W003GND图2-2 非同步正弦波信号发生器电路图U00411通信原理实验指导书#通信原理实验指导书图2-3 音乐信号产生电路图2345DC015J01R008-5VTIPXC012C013RINGX-12VD002C014-12V21"23"26272二 3101724问 mRS-UNGADNGB护D亦 収HRRRDCRINGXVRVBAT2C1VBATC2VBATDETVBATE1VBATHBC C CEgN N NV R12VCC119VCC5GNDD001#通信原理实验指

22、导书#通信原理实验指导书图2-4 电话模块电原理图345#通信原理实验指导书图2-5 音频功放电原理图四、实验内容1 用示波器在相应测试点上测量并熟悉各点波形：4同步正弦波信号、勻非同步简易信号电话语音输出信号、音乐信号及外加模拟信号输入电路等。2 熟悉上述各种信号的产生方法，并了解信号流程。五、实验步骤1 打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮。2 .用示波器测量 TP001、TP002、TP003、TP004T、TP004R、TP005 等各点波形。3 将各模拟信号由相应铜铆孔输出，通过连接线接入TP006铜铆孔，此时模拟信号可由喇叭输出（K001的1-2连通），学生可直观地感受各模拟信号间

23、的差别4 模拟信号源模块有关器件接口介绍TP002:同步正弦波输出，频率 2KHZ幅度可调（一般峰峰值2V）。TP003:非同步信号输出，一般使用范围0.33.4KHZ,幅度可调（一般峰峰值2V）。TP005:音乐信号输出，SW001触发后产生。TP004T:模拟电话信号发。TP004R模拟电话信号收。TP006:功放输入。TP007:功放放大后输出。TP108:高斯白噪声。SW001音乐信号触发按钮（有些无需触发）。K002:非同步信号形式选择。S01:外加数字信号输入。S02:外加模拟信号输入。S03:误码测试时钟输出接口。S04:误码测试数据输入接口。SW03误码测试时钟模块选择，1-2

24、 : FSK 2-3 : PSK电位器调节W001同步正弦波信号幅度调节。W002非同步信号幅度调节。W003非同步信号频率调节。W004非同步信号直流分量调节（一般调节支流分量为0）。W005功放放大幅度调节。W101噪声幅度调节。六、各测量点波形TP001 : 2KHz方波，由EPM240芯片编程产生。TP002 :与TP001工作时钟同步输出的 2KHz的正弦波信号。TP003 : 0.33.4KHz的非同步信号，可通过 K002选择正弦波、三角波和方波，通过 W003来改变频率，通过 W002来改变其幅度。TP004T :电话电路送往各编码器模块的模拟话音信号。作为电话电路的去话信号。

25、TP004R :作为电话电路的来话信号输入接口。TP005 :音乐电路模块输出音乐信号，通过SW001触发产生。P01 :外加模拟信号输出。外加模拟信号由S02接口加入本实验箱，再由P01 “外加模拟输出”铜铆孔输出送往各实验模块。TP108 :高斯白噪声，噪声幅度由W101调节。本模块产生的原理这里就不做详细介绍。七、实验报告要求1 画出各测量点波形，并进行分析。2 画出各模拟信号源的电路框图，叙述其工作原理。记录实验过程中遇到的问题并进行分析。13通信原理实验指导书14通信原理实验指导书实验二FSK(ASK)调制解调实验、实验目的1. 掌握FSK(ASK)调制的工作原理及电路组成；2. 掌

26、握利用锁相环解调 FSK的原理和实现方法。、实验仪器1. RZ8621D实验箱1台2.20M双踪示波器1台3. 小平口螺丝刀1只三、实验电路工作原理TP901TP903TP90932KH方 波TP907TP908D/ATP90216KH方波D/ATP904FSK整解调形(4046输锁相环岀解调)FS碉制输出SW0132K H选频输出时钟TP910TP905噪声源数字基带信号12P(机数据3K901图9-1 FSK调制解调电原理框图数字频率调制是数据通信中使用较早的一种通信方式。由于这种调制解调方式容易实 现，抗噪声和抗群时延性能较强，因此在无线中低速数据传输通信系统中得到了较为广泛 的应用。数

27、字调频又可称作移频键控FSK,它是利用载频频率变化来传递数字信息。数字幅度调制 ASK本实验箱没有做成专门的 ASK单元，因为只接通 FSK调制单元电路 中相加开关K902的“对1调制”信号，即为 ASK调制。(一) FSK调制电路工作原理FSK 调制解调电原理框图，如图9-1所示；图9-2是它的调制电路电原理图。输入的基带信号分成两路，一路控制fi=32KHz的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为“ 1 ”时，模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出fi=32KHz, 当基带信号为“ 0”时，模拟开关1关闭，模拟开关2开通。此时输出f2=16KHz于是可在 输出端得到

28、已调的 FSK信号。电路中的两路载频（f 1、f 2）由内时钟信号发生器产生，两路载频分别经射随、 选频滤波、射随、再送至模拟开关 U902A与U901B（4066）。（二） FSK解调电路工作原理FSK集成电路模拟锁相环解调器由于性能优越，价格低廉，体积小，所以得到了越来 越广泛的应用。解调电路电原理图如图9-3所示。FSK集成电路模拟锁相环解调器的工作原理是十分简单的，只要在设计锁相环时， 使 它锁定在FSK的一个载频如f1上，对应输出高电平，而对另一载频f2失锁，对应输出低电平，那末在锁相环路滤波器输出端就可以得到解调的基带信号序列。FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了MC14046压

29、控振荡器的中心频率设计在32KHZ。图9-3中R924、R925 CA901主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R929 C916构成外接低通滤波器，其参数选择要满足环路性能指标 的要求。从要求环路能快速捕捉、迅速锁定来看，低通滤波器的通带要宽些；从提高环路 的跟踪特性来看，低通滤波器的通带又要窄些。因此电路设计应在满足捕捉时间前提下， 尽量减小环路低通滤波器的带宽。当输入信号为16KHZ时，环路失锁。此时环路对 16KHZ载频的跟踪破坏。可见，环路对32KHZ载频锁定时输出高电平，对 16KHZ载频失锁时就输出低电平。只 要适当选择环路参数，使它对 32KHZ锁定，对16KHZ失锁，则在解调器

30、输出端就得到解调 输出的基带信号序列。关于 FSK调制原理波形见图9-4所示。四、实验内容测试FSK调制解调电路TP901TP910各测量点波形，并作详细分析。1 按下实验箱右测电源开关，电源指示灯亮。2 跳线开关设置：K901: 1- 2:码元速率为2KB/S的111100010011010伪随机码或 2KHz方波，由薄 膜键盘选择输入；2 3: PC数据。K902: 1-2和3-4均相连时，调制波形叠加合成开关。K903: 1 2 :在已调信号中加入噪音（模仿实际通信中的信道噪声 ,可在噪声模块 中TP108处测得噪声波形， W101调节噪声幅度，幅度不宜过大）;2 3:不加入噪音（或者跳

31、线拔掉不连）。SW01 1 2: FSK自环；2 3:断开FSK自环，FSK可通过 MODE接口实现两个实验平台间的双工通信（此实验将在后续章节中完成）。3 .电位器调节：W901 :调节32KHz正弦波幅度大小。W902 :调节16KHz正弦波幅度大小。W903调节FSK已调信号幅度大小。W904:调节解调电路压控振荡器时钟的中心频率。4 .调节 W904电位器使压控振荡器工作在32KHz（ 16 KHz行不行？）。5 注意：当基带信号的码元速率与载频信号的频率相差太近时,FSK解调端输出测量点TP910输出应为不稳定的输出波形。6 .接通开关SW01的 1-2脚（自环）或2-3脚（断开自环

32、），输入FSK信号给解调电路，注意观察“ 1 ”、“ 0”码内所含载波的数目。7.观察FSK解调输出TP908TP910波形，并作记录，并同时观察FSK调制端的基带 信号，比较两者波形，观察是否有失真。FSK频移键控原理波形示意图（如图9-4 ）。TP901TP903=.口C901AC902R906GNDR901R904C901U901AU901BR902FSK32KC9044hC905C912C903W901IC907R907U901CC906U902B12C911卜13W902TC913+12V3FSKDATA 1TP902TP906口+12V-r1R903U902A3C908TP900U

33、901DTP904C910U 03AU903BR9171FSKOI 341-R918IF NOISE 1TP907117通信原理实验指导书#通信原理实验指导书图9-2 FSK调制电路电原理图#通信原理实验指导书18通信原理实验指导书TP909图9-3 FSK解调电路电原理图TP903TP904TP905对“1 调制对“0调制TP907/908TP909TP910FSK频移键控原理波形图（如图9-4 ）WWWWWVWWbA A p, A A A A AA ! VTnA/AA .V V/ ' /VvUUoo V VV I;' v vvuVVU vUV v1图9-4 FSK频移键控原

34、理波形图19通信原理实验指导书五. 测量点说明TP901 : 32KHZ方波信号，由 U101芯片(EPM7128)编程产生。TP902 : 16KHZ方波信号，由 U101芯片(EPM7128)编程产生。TP903: 32KHZ载波信号，可调节电位器W901改变幅度TP904: 16KHZ载波信号，可调节电位器W902改变幅度TP905 :作为数字基带信码信号输入，由开关 K901决定。K901的1与2相连：码元速率为 2KHz的111100010011010码或2KHz方波由 薄膜键盘选择输入；K901的2与3相连：PC数据输入。TP906 : FSK调制信号输出，此测量点需使用双踪对比测

35、量，另一踪(触发)测量TP905。K902的1-2相连、3-4断开时，TP906为32KHz载波FSK调制信号输出；K902的1-2断开、3-4相连时，TP906为16KHz载波FSK调制信号输出；K902的1-2和3-4均相连时，TP906为FSK调制信号叠加输出。TP907:衰减或放大的FSK调制信号输出。K903的1-2脚相连时，在调制信号中加入噪声，电位器W101调整噪声幅度(可在TP108处测得波形)，模拟实际通信中的信道传输。TP908: FSK解调信号输入。SW01 的 1 2脚相连时：FSK自环，即同一平台上调制解调；SW01的2 3相连时：FSK自环断开，FSK可通过MODE

36、接口实现两个实验平 台间的双工通信。TP909 : FSK解调电路中压控振荡器输出时钟的中心频率，正常工作时应为 32KHz左右，频偏不应大于2KHz,若有偏差，可调节电位器W904TP910 : FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同TP905。注：在FSK解调时，数字基带信号的频率与载频的频率应满足4F < fc2的关系，否则它们的频谱重叠，FSK解调电路解调不出此时的数字基带信码信号。六、实验报告要求1. 若输入数字信号为序列：01001000110111，画出FSK ASK各主要测试点波形。2. 写出改变4046的哪些外围元件参数对其解调正确输出有影响？3. 分析其输

37、出数字基带信号序列与发送数字基带信号序列相比有否产生延迟，什么情况下会出现解调输出的数字基带信号序列反向的问题？20通信原理实验指导书实验三 二相BPSK（ DPSK调制解调实验1、实验目的1. 掌握二相BPSK（ DPSK调制解调的工作原理及电路组成;2. 了解载频信号的产生方法；3. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。、实验仪器1. RZ8621D实验箱1台2.20M双踪示波器1台3. 小平口螺丝刀1只三、实验电路工作原理（一）调制实验：在本实验中，绝对移相键控（PSK是采用直接调相法来实现的，也就是用输入的基带 信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相移键控。PSK调制在数字通信系统中

38、是一种极重要的调制方式，它具有优越的抗干扰噪声性能 及较高的频带利用率。因此，PSK在许多场合下得到了十分广泛的应用。本实验中PSK调制模块原理框图（如图 10-1）。从图10-1可见，二相PSK（DPSK载波 为1.024MHz,数字基带信号有32Kbit/s伪随机码、2KHz方波、CVSD编码信号、PC数据等。1. 载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放来实现。 电路由U301B等组成，来自1.024MHz载波信号 输入到U301的反相输入端6脚，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即相载波信号。为了使0相载波与 相载波的幅度相等，在电路中加了电位器 W301和W3022. 模拟开关相乘器对

39、载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与 相载波分别加到模拟开关 1:U302:A的输入端（1脚）、模拟开关2: U302: B的输入端（11脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关1的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关 2的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的 通断。当信码为“ 1”码时，模拟开关1的输入控制端为高电平，模拟开关1导通，输出0相载波，而模拟开关 2的输入控制端为低电平，模拟开关2截止。反之，当信码为“ 0”码时，模拟开关1的输入控制端为低电平，模拟开关1截止。而模拟开关 2的输入控制端却为高电平，模拟开关 2导通。输出 相载波，两

40、个模拟开关的输出通过载波输出开关K301合路叠加后输出为二相 PSK调制信号，如图10-2所示。在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有较强的抗干扰噪声能力，在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK FSK更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。相对移相，就是利用前后码元载波相位相对变化来传递信息，所以也称为“差分移22通信原理实验指导书23通信原理实验指导书1 124CF 一一飞载相zMXOl冬-11?24通信原理实验指导书#通信原理实验指导书路#通信原理实验指导书25通信原理实验指导书TP3020相载波0TP303冗相载波TP304信码01AUTP305U1出1, 1

41、; A1VM 1V V11 hU入U1出1h1!即A p, .! !-1f i1; ijI ! 叫0U2入U2出T信码输入TP305TP305U合#通信原理实验指导书#通信原理实验指导书图10-2 模拟开关相乘器工作波形相”。DPSK调制是采用码型变换加绝对调相来实现，即把数据信息源（如伪随机码序列、增 量调制编码器输出的数字信号）作为绝对码序列 an，通过码型变换器变成相对码序列bn，然后再用相对码序列 bn，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSKB调信号。DPSK是利用前后相邻码元对应的载波相对相移来表示数字信息的一种相移键控方式。绝对码是以基带信号码元的电平直接表示数字信息的，如

42、规定高电平代表“1 ”，低电平代表“ 0”。相对码是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规 定：相对码中有跳变表示1,无跳变表示0。绝对码相对码绝对码数字信息相对码数字信息TP110伪随机码波形TP1TP304相对码转换波形PSK实验中选择DPSK对绝对码调制波形对相对码调制波形26通信原理实验指导书#通信原理实验指导书图10-3 BPSK、DPSK编码波形#通信原理实验指导书图10-4 (a)是相对码编码器电路，可用模二加法器延时器(延时一个码元宽度Tb)来实现这两种码的互相转换。TTP304亠 +TP304anbn-1延迟-码元bn当选择KD?022-3时图10

43、-4( a) 相对码编码器电路TP304bn-1TP30427通信原理实验指导书#通信原理实验指导书设输入的相对码an为1110010码，则经过相对码编码器后输出的相对码bn为1011100,即bn= an bn-。 图10-4 ( b)是它的工作波形图。(二)解调实验二相BPSK(DPSK解调器的总电路方框图如图10-5所示。该解调器由三部分组成：载波提取电路、位定时恢复电路与信码再生整形电路。载波恢复和位定时提取，是数字载波 传输系统必不可少的重要组成部分。载波恢复的具体实现方案是和发送端的调制方式有关 的，以相移键控为例， 有：N次方环、科斯塔斯环(Constas环)、逆调制环和判决反馈

44、环等。 近几年来由于数字电路技术和集成电路的迅速发展，又出现了基带数字处理载波跟踪环， 并且已在实际应用领域得到了广泛的使用。但是，为了加强学生基础知识的学习及对基本 理论的理解，我们从实际出发，选择科斯塔斯环解调电路作为基本实验。1. 二相(BPSK DPSK信号输入电路由BG701(3DG6组成射随器电路，对发送端送来的二相(BPSK DPSK信号进行前后级隔离，由U701(LM311)组成模拟信号放大电路，进一步对输入小信号的二相(PSK、DPSK信号进行放大后送至鉴相器1与鉴相器2分别进行鉴相。PSI调制信号入TP702TP704TP703TP7012至时钟再生电路PSI解调输岀TP7

45、05图10-5解调器总方框图2. 科斯塔斯环提取载波原理科斯塔斯环由 U701(LM311)模拟运放放大后的信号分两路输出至两鉴相器的输入端，鉴相器1与鉴相器2的控制信号输入端的控制信号分别为0相载波信号与n /2相载波信号。这样经过两鉴相器输出的鉴相信号再通过有源低通滤波器滤掉其高频分量，再由两比较判 决器完成判决解调出数字基带信码，由U706A与U707A构成的相乘器电路，去掉数字基带信号中的数字信息。得到反映恢复载波与输入载波相位之差的误差电压Ud, Ud经过环路低通滤波器R718 R719 C706滤波后，输出了一个平滑的误差控制电压，去控制VCO压控振荡器 74S124。它的中心振荡

46、输出频率范围从1Hz到60MHz工作环境温度在 070 C,当电源电压工作在+5V、频率控制电压与范围控制电压都为+2V时，74S124的输出频率表达式为：f0 = 5 X 10-4/Cext，在实验电路中，调节精密电位器W701(100KQ )的阻值，使频率控制输入电压(74LS124的2脚)与范围控制输入电压(74LS124的3脚)基本相等，此时，当电 源电压为+5V时，才符合：f 0 = 5 X 10-4/Cext,再变改电容 CA701(80Pf110Pf),使74S124 的7脚输出为2.048NHZ方波信号。74S124的6脚为使能端，低电平有效，它开启压控振 荡器工作；当74S1

47、24的第7脚输出的中心振荡频率偏离2.048MHz时，此时可调节 W701用频率计监视测量点TP702上的频率值，使其准确而稳定地输出2.048MHz的载波信号。该2.048MHz的载波信号经过分频(十2)电路：U709一次分频变成1.024MHz载波信号， 并完成n /2相移相。由U709B的9脚输出n /2相去鉴相器2的控制信号输入端 U302D(4066) 的6脚，由U709A的5脚输出0相载波信号去鉴相器 1的控制信号输入端 U302C(4066)的5 脚。这样就完成了载波恢复的功能，此时K701需选择1-2脚。图10-6是该解调环各输出测量点波形图，从图中可看出该解调环路的优点是：

48、该解调环在载波恢复的同时，即可解调出数字信息。 该解调环电路结构简单，整个载波恢复环路可用模拟和数字集成电路实现。 但该解调环路的缺点是：存在相位模糊。四、实验内容1.二相PSK调制实验调整好载波幅度，观察TP301TP306各测量点的波形。如图10-7 BPSK调制模块波 形示意图。2. P SK解调实验3. PSK解调载波提取实验将PSK的电路调整到最佳状态，逐一测量TP701TP705各点处的波形，画出波形图并作记录，注意相位、幅度之间的关系。五、实验步骤及注意事项1 打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮。2 跳线开关、键盘设置功能如下：J301 (数字基带信号的设置)：1-2脚相连(键

49、盘控制输出)，伪随机码 32KB/S码型为111100010011010的BPSK（ 01项）或其相对码 DPSK或 2KHz的0101码（02项），由薄膜键 盘选择确认后输出。当薄膜键盘选择“ 03 D32KHZ ”时，可将TP304波形 与TP110点波形进行对比，观测绝对码与相对码的转换关系；K703选择“PSK”，可在TP711点观测到由TP705点DPSK解调波形的再生、 相绝转换 后的绝对码波形，应同 TP110。5-6脚相连，输入CVSD（A M）编码的数字输出信号；9-10脚相连，传输PC机数据，可为PC机文件或短消息数据。K301:调制载波的设置。1-2和3-4均相连，“0”

50、、“1”调制载波的叠加合成开关。 K302 （信道噪声的设置）：1-2 :在已调信号中加入噪音，电位器W101调整噪声电平（左上角），可在噪声模块中TP108处测得波形（仿真通信中的信道噪声，噪声幅度不要太大）；2 3:不加入噪音。SW02（信道选择的设置）：1 2: PSK自环（自环实验时必须选择）;2 3:断开自环，PSK可通过MODEM接口实现两个实验平台间的双工通信（此实验将在后续章节中完成）。3. 将本实验电路调整到最佳状态，逐一测量TP301TP306、TP701TP705各点处的波形，画出波形图并作记录，注意相位、幅度之间的关系。TP701*1JII1 1 10 01 10 T

51、1ti丨ttt+1V0-1VTP7030相载波0TP704n/2相载波0TP7050图10 6同相正交解调环各点波形图六、测量点说明TP301 :频率为1.024MHz方波信号，由 U101芯片（EPM240）编程产生，TP302 : 1.024MHZ载波正弦波信号，可调节电位器W301改变幅度（一般2V左右）。TP303: 1.024MHZ载波正弦波信号，与 TP302反n相，可调节电位器 W302改变幅度。TP304 :作为数字基带信码信号输入波形，由开关J301和薄膜键盘选择决定。1-2脚相连，伪随机码 32KB/S码型为111100010011010 BPSK或其相对码 DPSK 或2KHz的方波，由薄膜键盘选择输出；5-6脚相连，输入CVSD（A M编码模块的数字编码信号输出；9-10脚相连，PC机数据。TP305: PSK调制信号输出波形。由开关 K301决定。1- 2相连3-4断开时，TP305为0相载波输出；1-2断开3-4相连时，TP3