JH5001通信原理实验系统ppt课件.ppt
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1、南京捷辉科技有限公司,http:/ Email:,通信原理实验,捷 辉 科 技,南京捷辉科技有限公司依托中国人民解放军理工大学全军卫星重点实验室雄厚师资和科研队伍,围绕当前高等院校通信实验室改革的核心问题,着眼现代通信技术高素质人才的培养,坚持“源于教育、服务教育、追求卓越、争创一流”的宗旨,不断开发新产品,为我国高校提供一流的通信教学仪器。,JH5001型通信原理综合实验系统,实验内容 第一部分 锁相环实验第二部分 数字调制技术 第三部分 语音编码技术第四部分 码型变换技术第五部分 数字复接技术第六部分 电话接口技术第七部分 数据接口技术 第八部分 通信系统及综合测试第九部分 二次开发,第一
2、部分 锁相环实验,实验一 模拟锁相环模块实验二 数字锁相环模块,返回,实验一 模拟锁相环模块,实验目的1. 熟悉模拟锁相环的基本工作原理2.掌握模拟字锁相环的基本参数及设计,实验内容1.VCO自由振荡频率测量2.锁定状态测量3.锁定频率测量和分频比计算4.环路锁定过程观测5.锁定检测信号观测6.同步带测量7.捕捉带测量8.VCO压控灵敏度测量,返回,VCO自由振荡频率测量,实验步骤: 1. 将J007接地,把函数信号发生器方式设置为计数,闸门时间放在100ms或1s,测量TPP04点的VCO输出振荡频率f0 .记录闸门每次闪动的频率读数(其读数不太稳定). 2. 求VCO在频率512KHZ时的
3、短期频率稳定度f/ f0 .,返回,锁定状态测量,实验步骤: 1.用函数信号发生器从测试信号输入端口J007送入一个256 KHz的TTL方波信号。测量TPP03、TPP05的相位关系。环路锁定该两信号将不存在相差。 2.将KP01设置在1_2位置,重复上述测量步骤。,返回,锁定频率测量和分频比计算,实验步骤: 将函数信号发生器设置在记数状态(频率计)参见右图模拟锁相环模块的框图测量各频率。记录测量结果计算分频比。,返回,环路锁定过程观测,实验步骤: 用函数信号发生器从J007送入一256KHz的TTL方波信号。观测TPP03、TPP05的相位关系,并用TPP03同步;反复断开和接入测试信号,
4、让锁相环进行重新锁定状态。此时,观察它们的变化过程(锁相过程)。,返回,锁定检测信号观测,实验步骤: 将KP01设置在2_3位置,用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入J007,观测锁定检测点TPP07的波形。调整函数信号发生器输出频率使环路失锁和锁定,记录TPP07点的波形变化。,返回,同步带测量,实验步骤1.用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入J007。测量J007、TPP04的相位关系,用J007同步;正常时环路锁定,该两信号应为同步。 2. 缓慢增加函数信号发生器输出频率,直至J007、TPP04两点波形失步,记录下失步前的频率。3.调整函数信号发生器频率
5、为256KHz,使环路锁定。缓慢降低函数信号发生器输出频率,直至J007TPP04两点波形失步,记录下失步前的频率。 4. 计算同步带。,返回,捕捉带测量,实验步骤1. 用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入J007测量J007、TPP04的相位关系,用J007同步;正常时环路锁定,该两信号应为同步。2. 增加函数信号发生器输出频率,使J007、TPP04两点波形失步;然后缓慢降低函数信号发生器输出频率,直至J007、TPP04两点波形同步。记录下同步一刻的频率。3.降低函数信号发生器输出频率,使J007、TPP04两点波形失步;然后缓慢增加函数信号发生器输出频率,直至J007、
6、TPP04两点波形同步。记录下同步一刻的频率 4.计算捕捉带。,返回,VCO压控灵敏度测量,实验步骤 用函数信号发生器产生一个256KHz的TTL信号送入J007,将示波器放在DC输入位置,设置500mv/DIV用示波器检测VCO输入的压控电压(TPP06)。缓慢增加函数信号发生器输出频率到276KHz,记录此时TPP05的电压值V1;缓慢降低函数信号发生器输出频率到236KHz,记录此时TPP05的电压值V2。计算压控灵敏度40KHz/(V1-V2)。,返回,VCO自由振荡频率测量,测量TPP04点的VCO输出振荡频率为549.4KHZ到549.6KHZ f/ f0 0.2/549.5=3.
7、6 10-4,返回,锁定状态测量,存在一定的相差,不存在相差,返回,锁定频率测量和分频比计算,这一部分的具体点频率测量请学生自己完成,并可将测得的各点频率与学生用书上的图2.1.1参考来对比.,返回,环路锁定过程观测,注释:上左图是断开测试信号,存在相差未锁定;上右图是接入信号锁定后,总是上升沿对齐,返回,锁定检测信号观测,锁定状态TPP07,失锁状态TPP07,注释:上左图是锁定状态时,VCO的压控输出电压为最小;当失锁时,失锁频率偏离中心频率越大,VCO的输出电压越大,TPP07的幅度也就越大.,返回,同步带测量,注释:上左图是锁定状态,右图则是当频率加到278.7KHZ时失锁图,左下图则
8、是减少到149.7KHZ时失锁图,同步带=278.7-149.7=129KHZ,返回,捕捉带测量,注释:上左图是由低频往上增加正要锁定时的状态,此时频率为191KHZ,右图则是由高频率向下减时正要锁定的状态,此时频率为276KHZ,所以捕捉带=276-191=85KHZ,返回,VCO压控灵敏度测量,根据测量可得出V1=0.56v,V2=0.08v.则压控灵敏度=40KHZ/(0.56-0.08) =83.33KHZ/V,返回,实验二 数字锁相环模块,实验目的1.了解数字锁相环的基本概念 2.熟悉数字锁相环与模拟锁相环的指标 3.掌握全数字锁相环的设计,实验内容1.数字锁相环锁定状态测量 2.数
9、字锁相环的相位抖动特性测量 3.数字锁相环锁定频率测量和分频比计算4.数字锁相环锁定过程观测5.数字锁相环同步带测量 6.数字锁相环捕捉带测量 7.调整信号脉冲观测,返回,数字锁相环锁定状态测量,实验步骤: 测量TPMZ03、TPMZ02的相位关系,用TPMZ03同步;在理论上,环路锁定时该两信号应为上升沿对齐.,返回,数字锁相环的相位抖动特性测量,实验步骤: 以TPMZ03为同步信号,测量TPMZ02,调整示波器时基,使示波器刚好容纳TPMZ02的一个半周期,观察其上升沿。可以观察到其上升较粗(抖动),其宽度与TPMZ02周期的比值的一半即为数字锁相环的时钟抖动。,返回,数字锁相环锁定频率测
10、量和分频比计算,实验步骤: 将函数信号发生器设置在记数状态(频率计)。参见数字锁相环的结构如图的结构,测量各点频率。记录测量结果,计算分频比。,返回,数字锁相环锁定过程观测,实验步骤:1. 观测TPMZ03、TPMZ02的相位关系,用TPMZ03同步;复位通信原理综合实验系统,则FPGA进行初始化,数字锁相环进行重锁状态。此时,观察它们的变化过程(锁相过程)。 2. 测量TPMZ05波形,复位通信原理综合实验系统,观察调整的变化过程。,返回,数字锁相环同步带测量,实验步骤:1.用函数信号发生器产生一个64KHz的TTL信号送入J007。测量TPMZ03、TPMZ02的相位关系,用TPMZ03同
11、步;正常时环路锁定,该两信号应为上升沿对齐2.缓慢增加函数信号发生器输出频率,直至TPMZ03、TPMZ02两点波形失步,记录下失步前的频率。 3.调整函数信号发生器频率,使环路锁定。缓慢降低函数信号发生器输出频率,直至TPMZ03、TPMZ02两点波形失步,记录下失步前的频率。 4.计算同步带。,返回,数字锁相环捕捉带测量,实验步骤:1.用函数信号发生器产生一个64KHz的TTL信号送入J007。测量TPMZ03、TPMZ02的相位关系,用TPMZ03同步;在理论上,环路锁定时该两信号应为上升沿对齐。 2.增加函数信号发生器输出频率,使TPMZ03、TPMZ02两点波形失步;然后缓慢降低函数
12、信号发生器输出频率,直至TPMZ03、TPMZ02两点波形同步。记录下同步一刻的频率。 3.降低函数信号发生器输出频率,使TPMZ03、TPMZ02两点波形失步;然后缓慢增加函数信号发生器输出频率,直至TPMZ03、TPMZ02两点波形同步。记录下同步一刻的频率。 4.计算捕捉带。,返回,调整信号脉冲观测,实验步骤: 1. 用函数信号发生器产生一个64KHz的TTL信号送入J007。观测数字锁相环调整信号TPMZ05处波形。 2. 增加或降低函数信号发生器输出频率,观测TPMZ05处波形的变化规律。,返回,数字锁相环锁定状态测量,TPMZ03与TPMZ02上升沿,返回,用示波器观测时,存在相位
13、抖动,返回,数字锁相环锁定频率测量和分频比计算,这一部分的具体点频率测量请学生自己完成,并可将测得的各点频率与学生用书上的图2.2.1参考来对比.,返回,数字锁相环锁定过程观测,锁定后,TPMZ03与TPMZ02,锁定后,TPMZ05波形,返回,数字锁相环同步带测量,注释:上左图为降低频率至62KHZ时刚失步图形,右图为增加频率至66KHZ时刚失步的图形,同步带宽为:66-62=4KHZ,返回,数字锁相环捕捉带测量,注释:上左图为低频率提高至62KHZ时刚要同步图形,右图为高频率调至66KHZ时刚要同步的图形,捕捉带宽为:66-62=4KHZ,数字锁相环的同步带和捕捉带是一样的.,返回,调整信
14、号脉冲观测,注释:上左图是64KHZ时TPMZ05的波形,上右图是提高信号发生器发频率后TPMZ05的图形,左下图则是降低频率后TPMZ05的图形.,返回,第二部分 数字调制技术,实验一 FSK传输系统实验 实验二 BPSK传输系统实验 实验三 DBPSK传输系统实验 实验四 汉明码系统,返回,实验一 FSK传输系统实验,一.FSK调制1.FSK基带信号观测2.发端同相支路和正交支路信号时域波形观测3.发端同相支路和正交支路信号的李沙育(x-y)波形观测4.连续相位FSK调制基带信号观测5.FSK调制中频信号波形观测,二.FSK解调1.解调基带FSK信号观测2.解调基带信号的李沙育(x-y)波
15、形观测3.接收位同步信号相位抖动观测4.抽样判决点波形观测5.解调器位定时恢复与最佳抽样判决点波形观测6.位定时锁定和位定时调整观测7.观察在各种输入码字下FSK的输入/输出数据,返回,FSK基带信号观测,实验步骤: 1.选择1码,观察测试点TPi03,测量FSK基带波形周期 2.选择0码,再测一次.,返回,发端同相支路和正交支路信号时域波形观测,实验步骤: 观测TPi03与TPi04两点的波形,分别输入全1(或全0码),测量其两信号是否满足正交关系.,返回,发端同相支路和正交支路信号的李沙育(x-y)波形观测,实验步骤: 将示波器设置在(x-y)方式,可从相平面上观察TPi03和TPi04的
16、正交性,其李沙育应为一个圆。 通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量。,返回,连续相位FSK调制基带信号观测,实验步骤:1. TPM02是发送数据信号,TPi03是基带FSK波形。通过菜单选择为0/1码输入数据信号,以TPM02作为同步信号。观测TPM02与TPi03点波形应有明确的信号对应关系。并且,在码元的切换点发送波形的相位连续。2. 通过菜单选择为特殊序列码输入数据信号,重复上述测量步骤.,返回,FSK调制中频信号波形观测,实验步骤: 1. 选择0/1码输入数据信号,以TPM02作为同步信号,观测TPM02与TPK03点波形有明确的信号对应关系。 2. 选择特殊序列码输入数据信号,重复
17、上述测量步骤。 3. 断开跳线器Ki01或Ki02,重复上述测量步骤。观测信号波形的变化,分析变化原因。,返回,FSK基带信号观测,1码的基带 信号.,0码的基带信号,返回,发端同相支路和正交支路信号时域波形观测,TPi03和TPi04满足正交关系,返回,发端同相支路和正交支路信号的李沙育(x-y)波形观测,李沙育图形,返回,连续相位FSK调制基带信号观测,0/1码,特殊码序列,返回,FSK调制中频信号波形观测,0/1码,断开ki01或ki02,特殊码序列,返回,解调基带FSK信号观测,实验步骤: 用中频电缆连结KO02和JL02,测量解调基带信号测试点TPJ05,用TPM02作同步. 1.
18、选择1码(或0码),观测TPJ05测量其信号周期。 2. 选择为0/1码(或特殊码),观测TPJ05, 根据观测结果,分析解调端的基带信号与发送端基带波形(TPi03)不同的原因.,返回,解调基带信号的李沙育(x-y)波形观测,实验步骤: 将示波器设置在(x-y)方式,观察TPJ05和TPJ06的波形。 1. 选择1码(或0码),仔细观测其李沙育信号波形。2. 选择为0/1码(或特殊码),仔细观测李沙育信号波形,返回,接收位同步信号相位抖动观测,实验步骤: 用发送时钟TPM01信号作同步,选择不同的测试序列测量接收时钟TPMZ07的抖动情况。 思考:为什么全0或全1码下观察不到位定时的抖动?,
19、返回,抽样判决点波形观测,实验步骤: KL01设置在2_3位置,调整电位器WL01, 观察抽样判决点TPN04波形的变化。观察时,示波器的扫描时间取大于2ms级较为合适,观察效果较好。,返回,解调器位定时恢复与最佳抽样判决点波形观测,实验步骤: TPMZ07为接收端DSP调整之后的最佳抽样时刻输入m序列,观察TPMZ07 (以此信号作同步)和TPN04波形的之间的相位关系.,返回,位定时锁定和位定时调整观测,实验步骤: 1. 输入为m序列时,观察TPM01(以此信号作同步)和TPMZ07(收端最佳判决时刻)之间的相位关系。 2.不断按确认键,观察TPMZ07的调整过程和锁定后的相位关系。 3.
20、 输入全1或全0码时重复该实验,解释原因。断开JL02接收中频环路,观测TPM01和TPMZ07之间的相位关系,并解释测量结果的原因。,返回,观察在各种输入码字下FSK的输入/输出数据,实验步骤: 通过菜单选择为不同码型输入数据信号,观测TPM04点输出数据信号是否正确。观测时用TPM02点信号同步。,返回,解调基带FSK信号观测,1码(或0码),特殊码,0/1码,返回,解调基带信号的李沙育(x-y)波形观测,李沙育图形,返回,接收位同步信号相位抖动观测,TPMZ07抖动图.全0和全1下接收数据没有跳变沿,译码器无论从何时开始译码均能正确译码,译码器无须译码,当然就看不到位定时的抖动了.,返回
21、,抽样判决点波形观测,抽样判决点波形,返回,解调器位定时恢复与最佳抽样判决点波形观测,TPMZ07在TPN04的中间点.,返回,位定时锁定和位定时调整观测,全0或全1时可能的相位关系,全0或全1时可能的相位关系,m序列时,TPMZ07与TPM01相位关系按确认也如此.,注释:全0或全1时也存在上左图的相位关系.在断开JL02时,TPMZ07与TPM01的相位关系是不固定的,收端不能从发端过来的信号提取时钟信号,所以是随机的.,返回,观察在各种输入码字下FSK的输入/输出数据,0/1码,全0或全1,特殊码,返回,实验二 BPSK传输系统实验,实验目的:1. 掌握BPSK调制和解调的基本原理 2.
22、 掌握BPSK数据传输过程,熟悉典型电路 3. 了解数字基带波形时域形成的原理和方法,掌握滚降系数的概念 4. 掌握BPSK眼图观察的正确方法,能通过观察接收眼图判断信号的传输质量 5. 熟悉BPSK调制载波包落的变化 6. 掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法 7. 了解BPSK/DBPSK在噪声下的基本性能,调制部分:1.BPSK调制基带信号眼图观测2. I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察 3. BPSK调制信号0/相位测量 4. BPSK调制信号包络观察解调部分请按右下脚的按钮,返回,BPSK传输系统实验,解调部分:1.接收端解调器眼图信号观测 2.解调器失锁时的眼图
23、信号观测 3.接收端I路和Q路解调信号的相平面(矢量图)波形观察 4.解调器失锁时I路和Q路解调信号的相平面(矢量图)波形观察 5.判决反馈环解调器鉴相特性观察 6.解调器PLL环路鉴相器差拍电压和锁定过程观察 7.解调器抽样判决点信号观察,8.解调器失锁时抽样判决点信号观察 9.差分编码信号观测 10.解调数据观察 11.解调器相干载波观测12.解调器相干载波相位模糊度观测 13.解调器相干载波相位模糊度对解调数据的影响观测 14.解调器位定时恢复信号调整锁定过程观察15.解调器位定时信号相位抖动观测,返回,BPSK调制基带信号眼图观测,实验步骤:1. 选择不激活“匹配滤波”方式(未打勾),
24、以TPM01作同步,观测TPi03的波形。2. 菜单选择激活“匹配滤波”方式(打勾),此时系统构成收发匹配滤波最佳接收机,重复上述实验步骤。仔细观察和区别与上述两种方式下发送信号的眼图(TPi03)的波形。,返回,I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察,实验步骤:1. 测量TPi03和TPi04的李沙育(x-y)波形,将示波器设置在(x-y),通过菜单选择不同的输入码型下进行测量;结合BPSK调制器原理分析测试结果。 2. 通过菜单选择“匹配滤波”方式设置,重复上述实验步骤仔细观察和区别两种方式下矢量图信号。,返回,BPSK调制信号0/相位测量,实验步骤: 输入01码, 观察TPK03,
25、并作为同步信号;另一路连接到TPK06/或TPK07。仔细调整示波器同步观察和验证调制载波在数据变化点发生相位0/翻转,返回,BPSK调制信号包络观察,实验步骤:将模拟锁相环模块内的跳线开关KP02设置在TEST位置 1. 选择0/1码观测TPK03的信号波形。调整示波器同步,注意观测调制载波的包落变化与基带信号(TPi03)的相互关系。画下测量波形。 2. 用特殊码序列重复上一步实验,返回,BPSK调制基带信号眼图观测,不匹配,匹配,返回,I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察,不匹配,匹配,返回,BPSK调制信号0/相位测量,0/1码时TPK03与TPK06波形,反相,同相,注释:同
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