第一次实验.ppt

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1、,通信原理实验平台模块简介,解复用NRZ码输入,PN序列输出,信号源,同步正弦波信号输出,非同步信号输出,时钟1输出,帧同步输出,时钟2输出,NRZ码输出,NRZ码位同步,NRZ码帧同步,音乐片输出,信源编码1,PAM抽样时钟(16K),音频信号(2K同步正弦波输入),CVSD编码时钟输入(32K),音频信号(2K同步正弦波输入),译码输入端,抽样输出测试点及插孔,CVSD编码输出测试点及插孔,信号恢复输出观测点及插孔,CVSD译码时钟输入插孔,CVSD译码输出测试点及插孔,CVSD译码输入插孔,ADPCM译码信号输出插孔及测试点,ADPCM编码信号输出插孔及测试点,PCM译码位同步信号输入插

2、孔,信源编码2,A路模拟信号输入,A路PCM编码帧同步输入,A路PCM编码输出,A路PCM译码输入,A路PCM译码输出,A路PCM译码帧同步输入,主时钟2.048M,PCM编码位同步信号输入插孔,B路测试点及插孔参考A路,进行ADPCM编码信号输入孔,ADPCM译码信号输入插孔及测试点,译码信号送入耳机连接孔,话筒语音信号放大输出,话筒与耳机插座,调制电路,ASK载波输入测试点及插孔(64K),NRZ码输入测试点及插孔(8K),FSK载波输入(128K、64K),载波输入(128K),DPSK时钟输入测试点及插孔(32K),NRZ码输入测试点及插孔(8K),NRZ码输入(32K),ASK调制输

3、出测试点及插孔,FSK调制输出测试点及插孔,PSK/DPSK调制输出测试点及插孔,解调电路,ASK解调信号输入测试点及插孔,FSK解调信号输入测试点及插孔,经同步提取出来的载波输入(128K),PSK/DPSK解调信号输入测试点及插孔,ASK解调输出测试点及插孔,抽样判决后ASK解调输出测试点及插孔,FSK解调输出测试点及插孔,抽样判决后FSK解调输出测试点及插孔,PSK/DPSK解调输出测试点及插孔,抽样判决后PSK/DPSK解调输出测试点及插孔,DPSK解调位时钟测试点及插孔,Q路QPSK调制信号观测点,I路NRZ码输出测试点,QPSK调制电路,Q路NRZ码输出测试点,I路QPSK调制信号

4、观测点,QPSK调制信号合路输出观测点,NRZ码输入(16K),时钟输入(16K),QPSK解调出来的基带信号,QPSK解调信号输入测试点,I路定时判决输出,Q路定时判决输出,I路解调输出未数字化前的模拟信号,I路解调输出未数字化前的模拟信号,载波输入(512K),HDB3/AMI电平变换输出,编译码位时钟,基带传输信号输入,基带传输编码两路输出,码型变换,基带传输译码信号输出点,基带传输译码两路输入,电平变换两路信号输入,电平变换后两路信号输出,HDB3/AMI电平变换输入,载波同步,PSK调制信号输入测试点及插孔,误差电压观测点,PSK同步载波输出,PSK调制信号和0相载波相乘滤波后的波形

5、观测点,PSK调制信号和/2相载波相乘滤波后的波形观测点,压控晶振输出,滤波法位同步提取单元基带信号,基带信号经微分后波形测试点,基带信号经整流后波形测试点,波形变换后经低通滤波器输出,位同步输出观测点及插孔,锁相环法位同步提取单元基带信号输入点,位同步提取,E1帧同步信号,NRZ码帧同步输出,24分频输出,巴克码识别器输出,相位误差极性,相位误差绝对值,控制指令电平观测点,锁相环主时钟,一路PCM解复接输出信号所在时隙的帧同步,串口数据输入2,串口数据输入,PCM时分复用,串口数据输出1,主时钟(2048K),帧同步码所在0、1、2时隙的帧同步信号,一路PCM信号输入,二路PCM信号输入,二

6、路PCM信号所在时隙的帧同步信号(时隙232可选),复用信号输出,解复用位时钟,解复用帧同步,复用信号输入,解复用输出的帧同步码,一路解复用输出,二路解复用输出,二路PCM解复接输出信号所在时隙的帧同步信号,串口数据输出,方波输出插孔及测试点,锁相环,时钟/正弦信号输入(1K),锁相环输出,通过拨码开关S1、S2、S3改变分频比,通过拨码开关S4改变锁相环的振荡频率,汉明码,输入数据显示,输出数据显示,汉明码显示,误码显示,通过拨码开关插入误码,信道模拟、眼图及最佳抽样,NRZ IN：数字信号输入,BS IN：为输入信号NRZ IN的位时钟,NRZ OUT：将Filter OUT信号抽样判决后

7、恢复出的数字信号,BS OUT：NRZ OUT信号的位时钟,Filter OUT：NRZ OUT经信道传输后的信号,一、CPLD可编程数字信号发生器,一、实验目的二、实验内容三、实验仪器四、实验原理五、实验框图六、实验步骤七、实验结果,一、CPLD可编程数字信号发生器,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、实验内容,1、熟悉CPLD可编程信号发生器各测量点波形；2、测量并分析各测量点波形及数据；3、学习 CPLD可编程器件的编程操作。,一、CPLD可编程数字信号发生器,1、信号源模块 一块2、连接线 若干3、20M 双踪示波器 一台,三、实验仪

8、器,一、CPLD可编程数字信号发生器,CPLD可编程模块用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和各种数字信号。它由CPLD可编程器件ALTERA公司的EPM240T100C5、下载接口电路和一块晶振组成。晶振JZ1用来产生系统内的32.768MHz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生成这些信号，理论联系实验，提高实际操作能力。1、CPLD数字信号发生器，包括以下五个部分：时钟信号产生电路；伪随机码产生电路；帧同步信号产生电路；NRZ码复用电路及码选信号产生电路；终端接收解复用电路。,四、实验原理,一、CPLD可编程数字信

9、号发生器,2、24位NRZ码产生电路 本单元产生NRZ信号，信号速率可根据输入时钟不同自行选择，帧结构如下图所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16路为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。LED亮状态表示1码，熄状态表示0码。,四、实验原理,一、CPLD可编程数字信号发生器,五、实验框图,一、CPLD可编程数字信号发生器,CPLD数字信号产生,时钟信号,伪随机码,帧同步信号,NRZ码产生,复用与解复用电路,六、实验步骤,一、CPLD可编程数字信号发生器,1、将信号源模块固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，

10、确保电源接触良好，打开电源；2、观测时钟信号输出波形。信号源输出两组时钟信号，对应输出点为“CLK1”和“CLK2”，拨码开关S4的作用是改变第一组时钟“CLK1”的输出频率，拨码开关S5的作用是改变第二组时钟“CLK2”的输出频率。拨码开关拨上为1，拨下为0。查看信号源模块点击（1）根据码型与频率对照表改变S4，用示波器观测第一组时钟信号“CLK1”的输出波形；（2）根据码型与频率对照表改变S5，用示波器观测第二组时钟信号“CLK2”的输出波形；查看码型与频率对照表点击,六、实验步骤,一、CPLD可编程数字信号发生器,3、用示波器观测帧同步信号输出波形 信号源提供脉冲编码调制的帧同步信号，在

11、点“FS”输出，一般时钟设置为2.048M、256K，在后面实验中有用到。将拨码开关S4分别设置为“0100”、“0111”，用示波器观测“FS”的输出波形。4、用示波器观测伪随机信号输出波形 伪随机信号码型为111100010011010，码速率和第一组时钟速率相同，由S4控制。根据码型与频率对照表改变S4，用示波器观测“PN”的输出波形。,六、实验步骤,一、CPLD可编程数字信号发生器,5、观测NRZ码输出波形 信号源提供24位NRZ码，码型由拨码开关S1，S2，S3控制，码速率和第二组时钟速率相同，由S5控制。（1）将拨码开关S1，S2，S3设置为01110010 11001100 10

12、101010，S5设为1010，用示波器观测“NRZ”输出波形；（2）保持码型不变，改变码速率（改变S5），用示波器观测“NRZ”输出波形；（3）保持码速率不变，改变码型（改变S1、S2、S3），用示波器观测“NRZ”输出波形。查看数字信号源输出波形点击6、实验结束关闭电源，整理数据完成实验报告。,一、CPLD可编程数字信号发生器,二、模拟信号源实验,图2-1 同步正弦波产生电路,二、模拟信号源实验,图2-2 非同步信号源产生电路,二、模拟信号源实验,图2-3 音乐信号产生电路,二、模拟信号源实验,图2-4 64K载波产生电路,二、模拟信号源实验,图2-5 128K载波产生电路,一、实验目的二

13、、实验内容三、实验仪器四、实验原理五、实验步骤六、实验结果,二、模拟信号源实验,一、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。,二、实验内容,1、测量并分析各测量点波形及数据；2、熟悉几种模拟信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程。,二、模拟信号源实验,1、信号源模块 一块2、连接线 若干3、20M 双踪示波器 一台,三、实验仪器,二、模拟信号源实验,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、非同步正弦波信号、话音信号、音乐信号等。1、同步信号源（同步正弦波发生器）功用：同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2KHz正弦波信号，

14、可用在PAM抽样定理、增量调制编码、PCM编码实验，作为模拟输入信号。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。,四、实验原理,二、模拟信号源实验,电路原理：图2-1为同步正弦信号发生器的电路图，点击 查看。它由2KHz方波信号产生器（图中省略了）、同向放大器和低通滤波器三部分组成。2KHz的方波信号由CPLD可编程器件U8内的逻辑电路通过编程产生。“2K同步正弦波”为其测量点。U19A及周边的电阻组成一个同相放大电路，起到隔离放大的作用，U19C及周边的阻容网络组成一个截止频率为2K的二阶低通滤波器，滤除方波信号中的高次谐波和杂波

15、。得到正弦波信号。调节W1改变同相放大器增益，从而改变输出正弦波的幅度（05V）。,四、实验原理,二、模拟信号源实验,2、非同步信号源（非同步正弦波发生器）非同步信号源利用混合信号SoC型8位单片机C8051F330，采用DDS(直接数字频率合成)技术产生。通过按键S6选择输出波形，对应发光二极管亮。它可产生频率为180Hz18KHz的正弦波、180Hz10KHz的三角波和250Hz250KHz的方波信号。按键S7、S8分别可对各波形频率进行增减调整。非同步信号源的电路图如图2-2所示，点击 查看，非同步信号输出幅度为04V，通过调节W4改变输出信号幅度。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，

16、同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的模拟输入信号。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的模拟输入信号。,四、实验原理,二、模拟信号源实验,3、音乐信号产生电路功用 音乐信号产生电路用来产生音乐信号，作模拟输入信号检查话音信道的开通情况及通话质量。工作原理 音乐信号产生电路见图2-3，点击 查看。音乐信号由U21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。VCC经R34、D4向U21的1脚提供3.3V电源电压，当2脚通过K1输入控制电压+3.3V时，音乐片即有音乐信号从第3脚输出，经低通滤波器输出，输出端口为“音乐输

17、出”。,四、实验原理,二、模拟信号源实验,4、载波产生电路功用：载波产生电路用来产生数字调制所需的正弦波信号，频率有64KHz和128KHz两种。工作原理：64K载波产生电路如图2-4所示，点击 查看；128K载波产生电路如图2-5所示，点击 查看。64KHz（128KHz）方波信号由CPLD可编程器件U8内的逻辑电路通过编程产生。“64K同步正弦波”（“128K同步正弦波”）为其测量点。U17A（U18A）及周边的电阻组成一个同相放大电路，起到隔离放大的作用，U17D（U18D）及周边的阻容网络组成一个截止频率为64K(128K)的二阶低通滤波器，滤除方波信号中的高次谐波和杂波。得到正弦波信

18、号。调节W2（W3）改变同相放大器增益，从而改变输出正弦波的幅度（05V）。,四、实验原理,二、模拟信号源实验,1、将信号源模块固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好，打开电源；2、用示波器测量“2K同步正弦波”、“64K同步正弦波”、“128K同步正弦波”各点输出的正弦波波形，对应的电位器W1，W2，W3可分别改变各正弦波的幅度；3、用示波器测量“非同步信号源”输出波形。1）按键S6选择为“正弦波”，改变W4，调节信号幅度（调节范围为04V），用示波器观察输出波形。2）保持信号幅度为3V，改变S7、S8，调节信号频率（调节范围为180Hz18KHz），用示波器观察输出波形。3）

19、将波形分别选择为三角波、方波，重复上面两个步骤。查看信号源模块点击,五、实验步骤,二、模拟信号源实验,（3）将波形分别选择为三角波，方波，重复上面两个步骤。4、将控制开关K1设为“ON”，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出，用示波器在“音乐输出”端口观察音乐信号输出波形；查看模拟信号源输出波形点击5、实验结束关闭电源，整理波形完成实验报告。,五、实验步骤,二、模拟信号源实验,二、模拟信号源实验,二十五 信道模拟实验（选做）,一、实验目的二、实验内容三、实验仪器四、实验原理六、实验步骤,二十五 信道模拟实验（选做）,一、实验目的,1.了解噪声的分类。2.了解噪声对眼图及数字信号接收的影响。,

20、二、实验内容,1.观测信道带宽对眼图及数字信号接收的影响。2.观测加性噪声对眼图及数字信号接收的影响。,二十五 信道模拟实验（选做）,三、实验仪器,信号源模块 一块 11号模块 一块20M双踪示波器 一台连接线 若干,二十五 信道模拟实验（选做）,四、实验原理,信道是指以传输媒质为基础的信号通道，它与发送设备、接收设备一起组成通信系统，信道的好坏直接影响通信的质量。因此，有必要研究信道，根据信道的特点，正确地选用信道，合理地设计收发设备，使通信系统达到最佳。1、恒参信道由于恒参信道对信号传输的影响是固定不变的或者是变化极为缓慢的，因而可以等效为一个非时变的线性网络。从理论上讲，只要得到这个网络

21、的传输特性，则利用信号通过线性系统的分析方法，就可求得已调信号通过恒参信道后的变化规律。,二十五 信道模拟实验（选做）,四、实验原理,2、随参信道随参信道的特性比恒参信道要复杂得多，对信号的影响也要严重得多。其根本原因在于它包含一个复杂的传输媒质。虽然，随参信道中包含着除媒质外的其它转换器，自然也应该把它们的特性算作随参信道特性的组成部分。但是，从对信号传输影响来看，传输媒质的影响是主要的，而转换器特性的影响是次要的，甚至可以忽略不计。因此，本节仅讨论随参信道的传输媒质所具有的一般特性以及它对信号传输的影响。,二十五 信道模拟实验（选做）,信道的噪声能够干扰通信效果，降低通信的可靠性。从不同的

22、方面，噪声有着不同的分类：噪声按其产生的原因可以分为外部噪声和内部噪声。外部噪声即指系统外部干扰以电磁波或经电源串进系统内部而引起的噪声。如电气设备，天体放电现象等引起的噪声。内部噪声一般包括由光和电的基本性质所引起的噪声，电器的机械运动产生的噪声，器材材料本身引起的噪声，系统内部设备电路所引起的噪声。噪声从统计理论观点可以分为平稳和非平稳噪声两种。这两种噪声可以理解为：其统计特性不随时间变化的噪声称其为平稳噪声。其统计特性随时间变化而变化的称其为非平稳噪声。,四、实验原理,二十五 信道模拟实验（选做）,四、实验原理,另外，按噪声和信号之间关系可分为加性噪声和乘性噪声：假定信号为s(t),噪声

23、为n(t)，如果混合迭加波形是s(t)+n(t)形式，则称此类噪声为加性噪声；如果迭加波形为s(t)1+n(t)形式，则称其为乘性噪声。加性噪声虽然独立于有用信号，但它却始终存在，干扰有用信号，因而不可避免地对通信造成危害。乘性噪声随着信号的存在而存在，当信号消失后，乘性噪声也随之消失。在通信系统的理论分析中常常用到的噪声有：白噪声，高斯噪声，高斯型白噪声，窄带高斯噪声，正弦信号加窄带高斯噪声。,二十五 信道模拟实验（选做）,1.插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，将“信号源模块”和“奈奎斯特模块”的电源开关拨下 2.如果电源指示灯正常显示，将“信号源模块”和“奈奎斯特模块”的电源开关拨上。

24、按如下方式连线:3.将“信号源模块”和11号板固定在实验箱上，将朔封螺钉拧紧，确保电源接触良好。连线如下：,4.将“信号源模块”上的拨码开关S4设为1011，使测试点“PN”输出16K时钟。,六、实验步骤,二十五 信道模拟实验（选做）,六、实验步骤,5.将“信号源模块”和11号板的电源开关拨下。轻按“奈奎斯特模块”的“选择”按键，直到上面的“16K”的指示灯亮。用示波器的CH1通道观测“奈奎斯特模块”测试点“BS OUT”，用CH2通道观测“奈奎斯特模块”的测试点“Filter OUT”。调节示波器的触发释抑直到观测到眼图。6.多次轻按“眼合”按键（此时即减小信道的传输带宽），观测CH2波形的变化。7.用示波器观测“NRZ IN”和“NRZ OUT”，观测数字接收是否有误码出现。8.重复实验步骤6、7。9.多次轻按“眼开”按键，使眼图张开度最大。轻按“噪声”按键（LED6灯亮），观测加入噪声后CH2的波形变化。,二十五 信道模拟实验（选做）,触发按钮 看连线,拨为“1011”,返回,波形,二十五 信道模拟实验（选做）,拨为“1011”,