通信原理实验报告.docx
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通信原理实验报告.docx
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通信原理实验报告
通信原理实验报告
学号:
姓名:
2012年12月25日
实验1抽样定理与PAM通信系统实验
一、实验内容
1、抽样定理实验
2、脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
二、实验电路工作原理
1、电路组成
抽样定理与PAM脉冲幅度调制实验系统如图1-1所示。
图1-1抽样定理与PAM脉冲振幅调制原理框图
由CPLD产生的等于8KHz抽样脉冲、大于8KHz抽样脉冲、小于8KHz抽样脉冲这三种抽样脉冲通过开关J601来选择。
可在TP62处很方便地观测到脉冲频率变化情况和输出的脉冲波形。
2、PAM解调与滤波电路
该电路即为前面介绍的话路终端接收滤波电路,解调滤波电路由集成运放电路TL084组成。
即一个二阶有源低通滤波器,其截止频率设计在3.4KHz左右,因为该滤波器有着解调的作用,因此它的质量好坏直接影响着系统的工作状态。
三、实验步骤及注意事项
1、脉冲幅度调制实验步骤
用示波器在TP61处观察,以该点信号输出幅度不失真时为好,如有削顶失真则减小外加信号源的输出幅度或调节W03。
在TP62处观察其抽样时钟信号。
2、PAM通信系统实验步骤
分别将J601的第1排、第2排和第3排相连,即改变抽样频率fs,使fc=2fs、fc>2fs、fc<2fs,在TP63、TP64处用示波器观测系统输出波形,以判断和验证抽样定理在系统中的正确性,同时做详细记录和绘图。
四、测量点说明
TP61:
若外加信号幅度过大,则该点信号波形被限幅电路限幅成方波了,因此信号波形幅度尽量小一些。
方法是:
减小外加信号幅度或调节通信话路终端发送放大电路中的电位器W03。
TP62:
抽样时钟输出,有三种抽样时钟:
等于8KHz抽样脉冲、大于8KHz抽样脉冲、小于8KHz抽样脉冲。
由J601的选择决定。
TP63:
抽样信号输出。
TP64:
收端PAM解调信号输出。
六、实验报告要求
绘出三种抽样时钟情况下测得各点的波形、频率,对所测波形做简要分析说明。
各点波形如下:
TP61
抽样频率:
4kHz
TP62
TP63TP64
抽样频率:
8kHz
TP62
TP63TP64
抽样频率:
16kHz
TP62
TP63 TP64
说明:
在不同的抽样频率下,可以看见波形的失真程度不同,由抽样频率大于等于2倍的信号最高频率,可以验证,抽样频率在满足条件的基础上,越大,失真程度越小。
实验2FSK调制实验
一、实验目的
1.理解FSK调制的工作原理及电路组成。
2.理解利用锁相环解调FSK的原理和实现方法。
二、实验电路工作原理
FSK调制电原理方框图如图2-1所示。
图2-1FSK调制电原理方框图
数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。
数字调频信号可以分为相位离散和相位连续两种情形。
若两个振荡频率分别由不同的独立振荡器提供,它们之间相位互不相关,这就叫相位离散的数字调频信号;若两个振荡频率由同一振荡信号源提供,只是对其中一个载频进行分频,这样产生的两个载频就是相位连续的数字调频信号。
本实验电路中,由实验一提供的载频频率经过本实验电路分频而得到的两个不同频率的载频信号,则为相位连续的数字调频信号。
输入的基带信号由跳线开关J901接入后分成两路,一路控制f1=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f1=32KHz的载频,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的载频,于是可在输出端得到已调的FSK信号。
电路中的两路载频(f1、f2)由CPLD可编程数字信号发生器产生。
三、实验内容
1、测试FSK调制电路TP91—TP96各测量点波形,并作详细分析。
2、J901:
编译码时钟选择开关
第一排:
码元速率为2KHz的伪随机码
第二排:
码元速率为4KHz的1010交替码
第三排:
外部开放输入接入点
第四排:
未用
3、电位器调节:
W91:
调节16KHz正弦波幅度大小。
(注:
32KHz正弦波中幅度大小可由电路板反面电位器W调节,建议一般不调节)
四、测量点说明
TP91:
32KHZ方波
TP92:
16KHZ方波
TP93:
32KHz载频信号
TP94:
16KHz载频信号,可调节电位器W01改变幅度。
TP95:
码元速率为2KHz的伪随机码;
TP96:
FSK调制信号输出。
五、实验报告
画出测试点的波形。
TP91:
32KHZ方波TP92:
16KHZ方波
TP93:
32KHz载频信号TP94:
16KHz载频信号
TP95:
码元速率为
2KHz的伪随机码TP96:
FSK调制信号输出
实验3二相PSK调制实验
一、实验目的
1.掌握二相PSK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
二、实验电路工作原理
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位键控。
图3-1是二相PSK调制器电路方框图。
图3-1二相PSK调制器电路方框示意图
在绝对相移方式中,由于发端是以两个可能出现的相位之中的一个相位作基准的。
因而在收端也必须有这样一个相同的基准相位作参考,如果这个参考相位发生变化(0相变相或相变0相),则恢复的数字信息就会发生0变1或1变0,从而造成错误的恢复。
在实际通信时参考基准相位的随机跳变是有可能发生的,而且在通信过程中不易被发现。
如,由于某种突然的骚动,系统中的触发器可能发生状态的转移,锁相环路稳定状态也可能发生转移,等等。
出现这种可能时,采用绝对移相就会使接收端恢复的数据极性相反。
如果这时传输的是经增量调制的编码后话音数字信号,则不影响话音的正常恢复,只是在相位发生跳变的瞬间,有噪声出现,但如果传输的是计算机输出的数据信号,将会使恢复的数据面目全非。
为了克服这种现象,通常在传输数据信号时采用二相相对移相(DPSK)方式。
三、实验内容
观察TP31~TP34各测量点的波形。
四、测量点说明
TP31:
输入频率为32KHz载波信号。
TP32:
波形同TP31反相,波形不好时,可调节电位器W31。
TP33:
数字基带信号伪随机码输入波形。
TP34:
PSK调制信号输出波形。
五、实验报告要求
根据实验测试记录(波形、频率、相位、幅度以及时间对应关系)依次画出调制解调器各测量点的工作波形,并给以必要的说明。
TP3132kHz载波:
TP32:
波形同TP31反相:
TP33:
数字基带信号TP34:
PSK调制信号输出波形
伪随机码输入波形:
说明:
由图形可以看出:
调制信号是由TP31和TP32分别与数字基带信号TP33相乘再相加的结果。
实验4二相PSK解调实验
一、实验目的
1.掌握二相PSK调制解调的工作原理及电路组成
2.了解PSK解调载波提取的产生方法
二、实验电路工作原理
二相PSK解调器的总电路方框图如图4-1所示。
二相BPSK的载波为32KHz,数字基带信号的码元速率有2Kbit/s。
一个完整的解调器应由三部分组成:
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,以相位键控为例,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,选择同相正交环解调电路作为基本实验。
图4-1相位键控PSK解调器总方框图
1.同相正交环锁相环提取载波电路
在这种环路里,误差信号是由两个鉴相器提供的。
VCO压控振荡器给出两路互相正交的载波信号分别送至两鉴相器,输入的二相PSK信号经过两个鉴相器分别鉴相后,由低通滤波器滤除载波频率以上的高频分量,分别送入两判决器进行判决后得到基带信号Ud1与Ud2,其中Ud1中包含着码元信息,但无法对VCO压控振荡器进行控制。
只有将Ud1、Ud2经过基带模拟相乘器相乘后,就可以去掉码元信息,得到反映VCO输出信号与输入载波间的相位差的误差控制电压,从而实现了对VCO压控振荡器的控制。
包括鉴相器1鉴相器2低通滤波器1、低通滤波器2、比较判决器1、比较判决器2、相乘器环路滤波器、VCO压控振荡器、数字分频、移相器等电路组成。
2.具体工作过程如下:
由PSK调制电路输出的相位键控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π/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,去相乘器电路,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。
该128KHz的载波信号经过分频(÷4)电路,两次分频变成32KHz载波信号,并完成π/2相移相。
这样就完成了载波恢复的功能。
该解调环路的优点是:
①该解调环在载波恢复的同时,即可解调出数字信息。
②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。
当解调出的数字信息与发端的数字信息相位反相时,即相干信号相位和载波相位反相,则按一下按键开关SW701,迫使它的置“1”端送入高电平,使电路Q端输出为“1”,迫使相干信号的相位与载波信号相位同频同相,以消除相位误差。
然而,在实际应用中,一般不用绝对移相,而用相对移相,采用相位比较法克服相位模糊。
三、实验内容
1.二相PSK调制实验
观察TP31~TP34各测量点的波形。
2.二相PSK解调实验
将PSK的调制电路调整好后,再将本实验电路调整到最佳状态,逐一测量TP71~TP74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。
四、测量点说明
TP31:
输入频率为128KHz载波信号。
TP32:
波形同TP31反相,波形不好时,可调节电位器W31。
TP33:
数字基带信号伪随机码输入波形,速率为2KHz的绝对码。
TP34/TP71:
PSK调制信号输出波形。
TP72:
压控振荡器输出128KHz的载波信号。
TP73:
频率为32KHz的0相载波输出信号。
TP74:
频率为32KHz的π/2相载波输出信号。
TP75:
PSK解调输出波形,即数字基带信号。
五、实验报告要求
根据实验测试记录(波形、频率、相位、幅度以及时间对应关系)依此画出调制解调器各测量点的工作波形,并给以必要的说明。
各点波形如下:
TP73:
频率为32KHz的0相载波输出信号
TP75:
PSK解调输出波形,即数字基带信号
说明:
解调时需要本地振荡2cos2πft,它必须与载频同频同相,以消除相位误差。
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