南理工通信原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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試驗(yàn)一

抽樣定理試驗(yàn)33

試驗(yàn)七

3HDB3碼型變換試驗(yàn)14

試驗(yàn)十一

KBPSK調(diào)制與解調(diào)試驗(yàn)21

試驗(yàn)十九

濾波法及數(shù)字鎖相環(huán)法位同步提取試驗(yàn)29

試驗(yàn)一

抽樣定理試驗(yàn)

一、

試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解抽樣定理在通信系統(tǒng)中的重要性。

2.把握自然抽樣與平頂抽樣的實(shí)現(xiàn)方法。

3.理解低通采樣定理的原理。

4.理解實(shí)際的采樣系統(tǒng)。

5.理解低通濾波器的幅頻特性與對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。

6.理解帶通采樣定理的原理。

二、

試驗(yàn)器材

1.主控信號(hào)源、3號(hào)模塊。

各一塊2.雙蹤示波器

一臺(tái)3.連接線

若干三、

試驗(yàn)原理

1.試驗(yàn)原理框圖

2.試驗(yàn)框圖說明抽樣信號(hào)由抽樣電路產(chǎn)生。將輸入的被抽樣信號(hào)與抽樣脈沖相乘就可以得到自然抽樣信號(hào),自然抽樣信號(hào)經(jīng)過保持電路得到平頂抽樣信號(hào)。平定抽樣與自然抽樣信號(hào)就是通過S1切換輸出的。

抽樣信號(hào)的恢復(fù)就是將抽樣信號(hào)經(jīng)過低通濾波器,即可得到恢復(fù)的信號(hào)。這里濾波器可以選用抗混疊濾波器(8階3、4khz的巴特沃斯低通濾波器)或fpga數(shù)字濾波器(有FIR、IIR

兩種)。反sinc濾波器不就是用來恢復(fù)抽樣信號(hào)的,而就是用來應(yīng)對(duì)孔徑失真現(xiàn)象。

要注意,這里的數(shù)字濾波器就是借用的信源編譯碼部分的端口。在做本試驗(yàn)室與信源編譯碼的內(nèi)容沒有聯(lián)系。

四、

試驗(yàn)結(jié)果與波形觀測(cè)

試驗(yàn)工程一

抽樣信號(hào)觀測(cè)及抽樣定理驗(yàn)證

概述::通過不同頻率的抽樣時(shí)鐘,從時(shí)域與頻域兩方面觀測(cè)自然抽樣與平頂抽樣的輸出波形,以及信號(hào)恢復(fù)的混疊狀況,從而了解不同抽樣方式的輸出差異與聯(lián)系,驗(yàn)證抽樣定理。

注:通過觀測(cè)頻譜可以瞧到當(dāng)抽樣脈沖小于2倍被抽樣信號(hào)頻率時(shí),信號(hào)會(huì)產(chǎn)生混疊。

1.關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線。

源端口

目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源:MUSIC模塊3:TH1(被抽樣信號(hào))

將被抽樣信號(hào)送入抽樣單元信號(hào)源:A-OUT

模塊3:TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3:TH3(抽樣輸出)模塊3:TH5(LPF-IN)送入模擬低通濾波器2、

開電,設(shè)臵主控菜單,選擇。調(diào)理主控模塊的W1使A-out輸出峰峰值為3V。

3、

此時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為:被抽樣信號(hào)MUSIC為幅度4V、頻率3K+1K正弦合成波。抽樣脈沖A-OUT為幅度3V、頻率9khz、占空比20%的方波。

4、

波形觀測(cè)(1)主控MUSIC波形(2)自然抽樣輸出

(3)平頂抽樣輸出

(4)LPF-OUT(此時(shí)采樣頻率為7、9khz)思考:理論上當(dāng)采樣頻率低于2倍的信號(hào)最高頻率時(shí)恢復(fù)的波形會(huì)失真。試驗(yàn)中當(dāng)抽樣脈沖頻率為7、9khz時(shí),輸出波形剛好有失真,從而驗(yàn)證了奈奎斯特采樣定理。

試驗(yàn)二

濾波器幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響

概述::該工程就是通過改變不同抽樣時(shí)鐘頻率,分別觀測(cè)與繪制抗混疊低通濾波與FIR數(shù)字濾波的幅頻特性曲線,并對(duì)比抽樣信號(hào)經(jīng)過兩種濾波器后的恢復(fù)效果,從而了解與探討不同了不起幅頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。

1.測(cè)試抗混疊濾波器的幅頻特性曲線(1)關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線。

源端口

目標(biāo)端口

連線說明

信號(hào)源:A-OUT模塊3:TH5(LPF-IN)將信號(hào)送入模擬濾波器

(2)開電,設(shè)臵主控模塊,選擇與,通過調(diào)理相應(yīng)旋鈕,使A-OUT主控信號(hào)源輸出頻率5khz、峰峰值為3V的正弦波。

(3)此時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為:抗混疊低通濾波器的輸入信號(hào)為頻率5khz、幅度3V的正弦波。

(4)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表格A-OUT的頻率/khz54、94、84、74、64、5基頻幅度/V0、540、6120、70、8240、941、084、34、24、143、93、83、71、41、591、822、182、342、483、63、53、43、33、23、132、62、72、762、82、842、862、84

2、521、512、92、922、923(5)幅頻特性曲線思考:對(duì)于3khz低通濾波器,為了更好的畫出幅頻特性曲線,我們可以如何調(diào)整信號(hào)源輸入頻率的步進(jìn)值大?。看?當(dāng)輸入波形頻率遠(yuǎn)離3、4khz時(shí)增大頻率間隔,當(dāng)輸入波形頻率接近3、4khz時(shí)減小頻率間隔。低通濾波器的截止頻率為3、4khz,則選取0、68khz的整數(shù)倍測(cè)幅頻得到的曲線會(huì)更接近理論曲線,可將信號(hào)源輸入頻率的步進(jìn)值調(diào)整為680hz。

2.測(cè)試FIR數(shù)字濾波器的幅頻特性曲線(1)關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線。

源端口

目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源:A-OUT模塊3:TH13(編碼輸入)將信號(hào)送入數(shù)字濾波器

(2)開電,設(shè)臵主控菜單:選擇。調(diào)理,使A-OUT輸出頻率5khz、峰峰值為3V的正弦波。

(3)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表格A-OUT的頻率/khz54、54、44、34、24、1基頻幅度/V0、040、0760、1190、170、2030、37643、93、83、73、63、53、40、5120、670、8761、11、351、641、923、33、23、132、92、82、72、222、52、843、123、43、643、922、62、52、42、32、22、124、124、44、564、684、84、884、961、5

5(4)幅頻特性曲線

思考:對(duì)于3khz低通濾波器,為了更好的畫出幅頻特性曲線,我們可以如何調(diào)整信號(hào)源輸入頻率的步進(jìn)值大?。看?在測(cè)量頻率特性曲線時(shí),當(dāng)輸入波形頻率遠(yuǎn)離3khz時(shí)增大頻率間隔,當(dāng)輸入波形頻率接近3khz時(shí)減小頻率間隔。調(diào)整信號(hào)源輸入頻率的步進(jìn)值為600hz,能更好的畫出幅頻特性曲線。

3.分別利用上述兩個(gè)濾波器對(duì)被抽樣信號(hào)進(jìn)行恢復(fù),對(duì)比被抽樣信號(hào)的恢復(fù)效果。

(1)關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線:

源端口

目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源:MUSIC模塊3:TH1(被抽樣信號(hào))提供被抽樣信號(hào)信號(hào)源:A-OUT模塊3:TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3:TH3(抽樣輸出)模塊3:TH5(LPF-IN)送入模擬低通濾波器模塊3:TH3(抽樣輸出)模塊3:TH13(編碼輸入)送入FIR數(shù)字低通濾波器(2)開電,設(shè)臵主控菜單,選擇。調(diào)理W1主控信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。

(3)此時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為:待抽樣信號(hào)MUSIC為3K+1K正弦合成波,抽樣時(shí)鐘信號(hào)A-OUT為頻率9khz、占空比20%的方波。

當(dāng)設(shè)臵采樣頻率為7、5khz時(shí),抗混疊濾波器(CH1)在電壓為負(fù)值時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重失真,而FIR數(shù)字濾波器(CH2)的恢復(fù)結(jié)果說明采樣后的信號(hào)發(fā)生了混疊。

思考:不同濾波器的幅頻特性對(duì)抽樣恢復(fù)有何影響？答:模擬濾波器的恢復(fù)結(jié)果理論上更接近幅頻特性,實(shí)際中會(huì)受到元件因素的影響;FIR數(shù)字濾波器可以實(shí)現(xiàn)相位的匹配。

試驗(yàn)三

濾波器相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響

概述::該工程就是通過改變不同抽樣始終頻率,從時(shí)域與頻域兩方面分別觀測(cè)抽樣信號(hào)經(jīng)過FIR濾波與IIR濾波后的恢復(fù)失真狀況,從而了解與探討不同濾波器相頻特性對(duì)抽樣信號(hào)恢復(fù)的影響。

觀測(cè)被抽樣信號(hào)經(jīng)過fir低通濾波器與iir低通濾波器后,所恢復(fù)信號(hào)的頻譜。

1.關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線。

源端口

目標(biāo)端口連線說明信號(hào)源:MUSIC模塊3:TH1(被抽樣信號(hào))提供被抽樣信號(hào)信號(hào)源:A-OUT模塊3:TH2(抽樣脈沖)提供抽樣時(shí)鐘模塊3:TH3(抽樣輸出)模塊3:TH13(編碼輸入)將信號(hào)送入數(shù)字濾波器2.開電,設(shè)臵主控菜單,選擇。調(diào)理W1主控信號(hào)源使信號(hào)A-OUT輸出峰峰值為3V左右。

3、

此時(shí)試驗(yàn)系統(tǒng)初始狀態(tài)為:待抽樣信號(hào)MUSIC為3K+1K正弦合成波,抽樣時(shí)鐘信號(hào)A-OUT為頻率9khz、占空比20%的方波。

4、

試驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。

a、觀測(cè)信號(hào)經(jīng)fir濾波后波形恢復(fù)效果:設(shè)臵主控模塊菜單,選擇;設(shè)臵使A-OUT輸出的抽樣時(shí)鐘頻率為7、5khz;用示波器觀測(cè)恢復(fù)信號(hào)譯碼輸出3#的波形與頻譜。

b、觀測(cè)信號(hào)經(jīng)iir濾波后波形恢復(fù)效果:設(shè)臵主控模塊菜單,選擇;設(shè)臵使A-OUT輸出的抽樣時(shí)鐘頻率為7、5khz;用示波器觀測(cè)恢復(fù)信號(hào)譯碼輸出3#的波形(CH1)與頻譜。

c、探討被抽樣信號(hào)經(jīng)不同濾波器恢復(fù)的頻譜與時(shí)域波形:

被抽樣信號(hào)與經(jīng)過濾波器后恢復(fù)的信號(hào)之間的頻譜就是否一致？假如一致,就是否就就是說原始信號(hào)能夠不失真的恢復(fù)出來？用示波器分別觀測(cè)fir濾波恢復(fù)與iir濾波恢復(fù)狀況下,譯碼輸出3#的時(shí)域波形就是否完全一致,假如波形不一致,就是失真呢？還就是有相位的平移呢？假如相位有平移,觀測(cè)并計(jì)算相位移動(dòng)時(shí)間。

答:恢復(fù)出的信號(hào)與被抽樣信號(hào)不完全一致,同時(shí)同一信號(hào)經(jīng)FIR與IIR濾波器恢復(fù)出的波形也不一致,同時(shí)兩種濾波器輸出波形都大約相對(duì)于原始波形延遲1ms。

五、

問題分析

1、濾波器的幅頻特性就是如何影響抽樣恢復(fù)信號(hào)的？簡述平頂抽樣與自然抽樣的原理與實(shí)現(xiàn)方法。

答:抗混疊濾波器的截止頻率等于源信號(hào)譜中最高頻率fn,將高頻分量濾除。經(jīng)濾波后得到的信號(hào)包含了原信號(hào)頻譜的全部內(nèi)容,故在低通濾波器輸出端可以得到恢復(fù)后的原信號(hào)。當(dāng)抽樣頻率小于2倍的原信號(hào)的最高頻率即濾波器的截止頻率時(shí),抽樣信號(hào)的頻譜會(huì)發(fā)生混疊現(xiàn)象,從發(fā)生混疊后的頻譜中無法用低通濾波器獲得信號(hào)頻譜的全部內(nèi)容,從而導(dǎo)致失真。

平頂抽樣原理:抽樣脈沖具有一定持續(xù)時(shí)間,在脈寬期間其幅度不變,每個(gè)抽樣脈沖頂部不隨信號(hào)變化。實(shí)際應(yīng)用中就是采用抽樣保持電路來實(shí)現(xiàn)的。

自然抽樣原理:抽樣脈沖具有一定持續(xù)時(shí)間,在脈寬期間其幅度不變,每個(gè)抽樣脈沖頂部隨信號(hào)幅度變化。用周期性脈沖序列與信號(hào)相乘就可以實(shí)現(xiàn)。

2、

思考一下,試驗(yàn)步驟中采用3K+1K正弦合成波作為被抽樣信號(hào),而不就是單一頻率的正弦波,在試驗(yàn)過程中波形變化的觀測(cè)上有什么區(qū)別？對(duì)抽樣定理理論與實(shí)際的研究有什么意義？

答:觀測(cè)波形變化時(shí)可以便利地通過對(duì)比兩個(gè)極大值的大小來查瞧失真狀況,觀測(cè)波形變化時(shí)更穩(wěn)定,使抽樣定理理論的驗(yàn)證結(jié)果更可靠。

試驗(yàn)七

3HDB3碼型變換試驗(yàn)

一．試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解幾種常用的數(shù)字基帶信號(hào)的特征與作用2.了解HDB3碼的編譯規(guī)矩3.了解濾波法位同步在碼變換過程中的作用二．試驗(yàn)器材

1、主控＆信號(hào)源、2號(hào)、8號(hào)、13號(hào)模塊

各一塊2、雙蹤示波器

一臺(tái)3、連接線

若干三．試驗(yàn)原理

數(shù)字通信系統(tǒng)中,有時(shí)不經(jīng)過數(shù)字基帶信號(hào)與信道信號(hào)之間的變換,只由終端設(shè)備進(jìn)行信息與數(shù)字基帶信號(hào)之間的變換,然后直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)。在基帶傳輸中經(jīng)常采用AMI碼(符號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼)與HDB3碼(三階高密度雙極性碼)。適合線路上傳輸?shù)拇a型,以下幾點(diǎn)考慮:1、在選用的碼型的頻譜中應(yīng)當(dāng)沒有直流分量,低頻分量也應(yīng)盡量少。這就是由于終端機(jī)輸出電路或再生中繼器都就是經(jīng)過變壓器與電纜相連接的,而變壓器就是不能通過直流分量與低頻分量的。

2、傳輸型的頻譜中高頻分量要盡量少這就是由于電纜中信號(hào)線之間的串話在高頻部分更為嚴(yán)重,當(dāng)碼型頻譜中高頻分量較大時(shí),就限制了信碼的傳輸距離或傳輸質(zhì)量。

3、碼型應(yīng)便于再生定時(shí)電路從碼流中恢復(fù)位定時(shí)。若信號(hào)中連"0'較長,則等效于一段時(shí)間沒有收脈沖,恢復(fù)位定時(shí)就困難,所以應(yīng)當(dāng)使變換后的碼型中連"0'較少。

4、設(shè)備簡單,碼型變換簡單實(shí)現(xiàn)。(5)選用的碼型應(yīng)使誤碼率較低。雙極性基帶信號(hào)波形的誤碼率比單極性信號(hào)的低。根據(jù)這些原則,在傳輸線路上尋常采用AMI碼與HDB3碼。

3HDB3碼((三階高密度雙極性碼))

①編碼規(guī)矩:連0串4時(shí),進(jìn)行AMI編碼,即傳號(hào)極性交替;連0串=4時(shí),將第4個(gè)0變?yōu)榉?符號(hào)(+V或-V),稱破壞脈沖V碼;當(dāng)相鄰V之間有偶數(shù)個(gè)(含0個(gè))非0符號(hào)時(shí),再將該小段的第1個(gè)0變換成B,稱附加脈沖B碼。

極性規(guī)矩:極性交替規(guī)矩"1'碼與"B'碼一起作極性交替,"V'碼也作極性交替;極性破壞規(guī)矩"V'碼必需與前一個(gè)"1'碼或"B'碼同極性。

例:基帶二進(jìn)制:10000

1000

0

11000

011

AMI碼:-10000+1000

0-1+1000

0-1+1

HDB3碼:-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1

②特點(diǎn):無直流分量,且只有很小的低頻分量;HDB3中連0串的數(shù)目至多為3個(gè),易于提取定時(shí)信號(hào);編碼規(guī)矩繁雜,但譯碼較簡單。

③解碼規(guī)矩:尋覓兩個(gè)相鄰的同極性碼,后者即為"V'碼;把"V'碼連同其前3位碼均改為"0',所有的"〒1'均改為"1',即恢復(fù)信號(hào)。

AMI碼:我們用"0'與"1'代表傳號(hào)與空號(hào)。AMI碼的編碼規(guī)矩就是"0'碼不變,"1'碼則交替地轉(zhuǎn)換+1與-1。

當(dāng)碼序列就是100100011101時(shí),AMI碼就變?yōu)?+100-1000+1-1+10-1。這種碼型交替出現(xiàn)正、負(fù)極脈沖,所以沒直流分量,低頻分量也很少。這種碼的反變換也很簡單,在再生信碼時(shí),只要將信號(hào)整流,即可將"-1'轉(zhuǎn)換成"+1',恢復(fù)成單極性碼,這種未能解決信號(hào)中的長"0'的問題。

四．試驗(yàn)步驟與波形

1、編碼輸入數(shù)據(jù)TH3

2.編碼輸出數(shù)據(jù)TH1

3.編碼輸入數(shù)據(jù)及基帶碼元奇數(shù)位波形(黃色:編碼輸入數(shù)據(jù))

(藍(lán)色:基帶碼元基數(shù)位波形)

4.碼元輸入數(shù)據(jù)及基帶碼元偶數(shù)位波形(黃色:編碼輸入數(shù)據(jù))(藍(lán)色:基帶碼元偶數(shù)位波形)

5.TP2與TP3相減后的波形

6.編碼輸入數(shù)據(jù)與譯碼輸出數(shù)據(jù)(黃色:編碼輸入數(shù)據(jù))(藍(lán)色:譯碼輸出數(shù)據(jù))

思考:譯碼過后的信號(hào)波形與輸入信號(hào)波形相比延時(shí)多少？答:波形相比延遲了五個(gè)時(shí)鐘周期

7.TP4(HDB3-A2)及TP8(HDB3-B2)

8.TP5(HDB3輸入)頻譜分量

9.TP3(單極性碼)頻譜分量

10.編碼輸入時(shí)鐘及譯碼輸出時(shí)鐘(黃色:編碼輸入時(shí)鐘)(藍(lán)色:譯碼輸出時(shí)鐘)

五．問題分析

分析電路的試驗(yàn)原理,表達(dá)其工作過程

(1)先將消息代碼變換成AMI碼,若AMI碼中連0的個(gè)數(shù)小于4,此時(shí)的AMI碼就就是HDB3碼(2)若AMI碼中連0的個(gè)數(shù)大于4,則將每4個(gè)連0小段的第4個(gè)0變換成與前一個(gè)非0符號(hào)(+或-)同極性的符號(hào),用V表示(前一非零符號(hào)極性為+,則第4個(gè)0轉(zhuǎn)換成+V;同理若極性為-,則轉(zhuǎn)換為-V);(3)為了不破壞極性交替反轉(zhuǎn),當(dāng)相鄰V符號(hào)之間有偶數(shù)個(gè)非0符號(hào)時(shí),再將該小段的第1個(gè)0變換成＋B或-B,B符號(hào)的極性與前一非零符號(hào)的極性相反,并讓后面的非零符號(hào)從V符號(hào)開始再交替變化。

試驗(yàn)十一

BPSK調(diào)制與解調(diào)試驗(yàn)

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、把握BPSK調(diào)制與解調(diào)的基本原理;2、把握BPSK數(shù)據(jù)傳輸過程,熟悉典型電路;3、了解數(shù)字基帶波形時(shí)域形成的原理與方法,把握滾降系數(shù)的概念;

4、熟悉BPSK調(diào)制載波包絡(luò)的變化;5、把握BPSK載波恢復(fù)特點(diǎn)與位定時(shí)恢復(fù)的基本方法;二、試驗(yàn)器材

1、主控信號(hào)源、9號(hào)、13號(hào)模塊

各一塊

2、雙蹤示波器

一臺(tái)3、連接線

若干三、試驗(yàn)原理

1.試驗(yàn)原理框圖

2、試驗(yàn)框圖說明基帶信號(hào)的1電平與0電平信號(hào)分別與256KHz載波及256KHz反相載波相乘,疊加后得到BPSK調(diào)制輸出;已調(diào)信號(hào)送入到13模塊載波提取單元得到同步載波;已調(diào)信號(hào)與相干載波相乘后,經(jīng)過低通濾波與門限判決后,解調(diào)輸出原始基帶信號(hào)。

四、試驗(yàn)現(xiàn)象及波形觀測(cè)

試驗(yàn)工程一

BPSK調(diào)制信號(hào)觀測(cè)

概述::BPSK調(diào)制試驗(yàn)中,信號(hào)就是用相位相差180的載波變換來表征被傳遞的信息。本工程通過比較觀測(cè)基帶信號(hào)波形與調(diào)制輸出波形來驗(yàn)證BPSK調(diào)制原理。

1、關(guān)電,按表格所示進(jìn)行連線。

源端口

目的端口連線說明信號(hào)源:PN模塊9:TH1(基帶信號(hào))調(diào)制信號(hào)輸入信號(hào)源:256KHz模塊9:TH14(載波1)載波1輸入信號(hào)源:256KHz模塊9:TH3(載波2)載波2輸入模塊9:TH4(調(diào)制輸出)模塊13:TH2(載波同步輸入)載波同步模塊信號(hào)輸入模塊13:TH1(SIN)模塊9:TH10(相干載波輸入)用于解調(diào)的載波模塊9:TH4(調(diào)制輸出)模塊9:TH7(解調(diào)輸入)解調(diào)信號(hào)輸入2、開電,設(shè)臵主控菜單,選擇。將9號(hào)模塊的S1撥為0000,調(diào)理信號(hào)源模塊W3使256KHz載波信號(hào)峰峰值為3V。

3、此時(shí)系統(tǒng)初始狀態(tài)為:PN序列輸出頻率32KHz。

4、試驗(yàn)操作及波形觀測(cè)。

(1)以9號(hào)模塊"NRZ-I'(CH1)為觸發(fā),觀測(cè)"I'(CH2);

(2)以9號(hào)模塊"NRZ-Q'(CH1)為觸發(fā),觀測(cè)"Q'(CH2)。

(3)以9號(hào)模塊"基帶信號(hào)'(CH1)為觸發(fā),觀測(cè)"調(diào)制輸出'(CH2)。

思考:分析以上觀測(cè)的波形,分析與ASK有何關(guān)系？答:BPSK的基帶信號(hào)為雙極性碼,ASK的基帶信號(hào)為單極性碼。

試驗(yàn)工程二

BPSK解調(diào)觀測(cè)9(9號(hào)模塊)

概述::本工程通過比較觀測(cè)基帶信號(hào)波形與解調(diào)輸出波形,觀測(cè)就是否有延時(shí)現(xiàn)象,并且驗(yàn)證BPSK解調(diào)原理。觀測(cè)解調(diào)中間觀測(cè)點(diǎn)TP8,深入理解BPSK解調(diào)原理。

1、保持試驗(yàn)工程一中的連線。將9號(hào)模塊的S1撥為"0000'。

2、以9號(hào)模塊測(cè)13號(hào)模塊的"SIN',調(diào)理13號(hào)模塊的W1使"SIN'的波形穩(wěn)定,即恢復(fù)出載波。

恢復(fù)的載波如CH2所示。

3、以9號(hào)模塊的"基帶信號(hào)'(CH1)為觸發(fā)觀測(cè)"BPSK解調(diào)輸出'(CH2),屢屢單擊13號(hào)模塊的"復(fù)位'按鍵。觀測(cè)"BPSK解調(diào)輸出'的變化。

恢復(fù)出的波形與原信號(hào)有時(shí)同相,有時(shí)反響。

4、以信號(hào)源的CLK為觸發(fā),測(cè)9號(hào)模塊LPF-BPSK,觀測(cè)眼圖。

思考:"BPSK解調(diào)輸出'就是否存在相位模糊的狀況？為什么會(huì)有相位模糊的狀況？答:BPSK解調(diào)輸出存在相位模糊的狀況,由于恢復(fù)的本地載波與相干載波可能同相也可能反相。

五、問題分析

1、分析試驗(yàn)電路的工作原理,簡述其工作過程。

輸入的基帶信號(hào)由轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)接后分成兩路,一路經(jīng)過差分編碼操縱256KHz的載頻,另一路經(jīng)倒相去操縱256KHz的載頻。解調(diào)采用鎖相解調(diào),只要在設(shè)計(jì)鎖相環(huán)時(shí),使它鎖定在FSK的一個(gè)載頻上此時(shí)對(duì)應(yīng)的環(huán)路濾波器輸出電壓為零,而對(duì)另一載頻失鎖,則對(duì)應(yīng)的環(huán)路濾波器輸出電壓不為零,在鎖相環(huán)路濾波器輸出端就可以獲得原基帶信號(hào)的信息。

2、分析BPSK調(diào)制解調(diào)原理。

調(diào)制原理:基帶信號(hào)先經(jīng)過差分編碼得到相對(duì)碼,再根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)調(diào)相,

即將相對(duì)碼的1電平與0電平信號(hào)分別與256K載波及256K反相載波相乘,疊加后得到DBPSK調(diào)制輸出。

解調(diào)原理:對(duì)2DPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào),恢復(fù)出相對(duì)碼,再經(jīng)碼反變換器變換為絕對(duì)碼,進(jìn)而恢復(fù)出發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字信息。

試驗(yàn)十九

濾波法及數(shù)字鎖相環(huán)法位同步提取試驗(yàn)

一．試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.把握濾波法提取位同步信號(hào)的原理及其對(duì)信息碼的要求2.把握用數(shù)字鎖相環(huán)提取位同步信號(hào)的原理及其對(duì)信息代碼的要求

3.把握位同步器的同步建立空間、同步保持時(shí)間、位同步信號(hào)同步抖動(dòng)等概念二．試驗(yàn)器材

1.主控＆信號(hào)源、13、8模塊

各一塊2.雙蹤示波器

一臺(tái)3.連接線

若干三．試驗(yàn)原理1、位同步的重要性

數(shù)字通信中,除了有載波同步的問題外,還有位同步的問題。由于信息就是一串相繼的信號(hào)碼元的序列,解調(diào)時(shí)常需知道每個(gè)碼元的起止時(shí)刻。因此,接收端必需產(chǎn)生一個(gè)用作抽樣判決的定時(shí)脈沖序列,它與接收碼元的終止時(shí)刻應(yīng)對(duì)齊。我們把在接收端產(chǎn)生與接收碼元的重復(fù)頻率與相位一致的定時(shí)脈沖序列的過程稱為碼元同步或位同步,而稱這個(gè)定時(shí)脈沖列為碼元同步脈沖或位同步脈沖。要使數(shù)字通信設(shè)備正常工作,離不開正確的位同步信號(hào)。假如位同步脈沖發(fā)生嚴(yán)重抖動(dòng)或缺位,則使數(shù)字通信產(chǎn)生誤碼;嚴(yán)重時(shí)使通信造成中斷。影響位同步恢復(fù)的主要原因:①輸入位同步電路的信號(hào)質(zhì)量;②②信號(hào)的編碼方式:碼元中存在長連"0'或長連"1'。

在實(shí)際通信系統(tǒng)中為了節(jié)省傳輸頻帶與減小對(duì)鄰近頻道的干擾,一般采用限帶傳輸。也就就是將調(diào)制信號(hào)在基帶中進(jìn)行滾降處理或在中頻將已調(diào)信號(hào)進(jìn)行中頻濾波器成形。這樣的信號(hào)經(jīng)過傳輸與解調(diào)器解調(diào),如QPSK系統(tǒng)則輸出就是I、O二路模擬信號(hào),由于其外形的原因,因此稱為眼圖。位同步取樣位臵對(duì)眼圖的開啟位臵影響很大。

2.位同步的主要技術(shù)指標(biāo):(1)靜態(tài)相差在相干解調(diào)系統(tǒng)中,接收到的信號(hào)眼圖就是由調(diào)制器成型濾波器的衰降系統(tǒng)決定的。為了充分利用接收到的信號(hào)能量,尋常把位同步的抽樣脈沖相位調(diào)到眼圖最大開啟位臵。在這個(gè)位臵進(jìn)行判決認(rèn)為就是最正確,稱靜態(tài)相差為零。相反位同步的抽樣脈沖相位偏離了眼圖的最大開啟位臵,就會(huì)造成誤碼或接收機(jī)門限特性下降。尋常好多位同步提取電路都存在著一個(gè)固定靜態(tài)相差。要通過電路補(bǔ)償及移相方法來調(diào)正位同步的最正確取樣點(diǎn)。

(2)相位抖動(dòng)

數(shù)字通信中相位抖動(dòng)就是隨著傳輸距離、中繼次數(shù)及復(fù)接/分接數(shù)目的增加而積累,它對(duì)數(shù)字通信的影響類似于噪聲對(duì)模擬通信的影響。因此相位抖動(dòng)也常被稱為數(shù)字噪聲。

當(dāng)考慮抖動(dòng)對(duì)數(shù)字網(wǎng)的影響時(shí),常用相位抖動(dòng)最大峰峰值概念。它表示相位抖動(dòng)時(shí)間函數(shù)的最大值與最小值之間的差值。在數(shù)字網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)我們要求位同步提取能夠有較好的承受最大輸入抖動(dòng)與最小輸出抖動(dòng)能力。

(3)同步建立時(shí)間

由于位同步恢復(fù)一般要采用帶有時(shí)間常數(shù)的電路。例如采用鎖相環(huán)提取同步信號(hào)方法。因鎖相環(huán)中的頻分器的時(shí)間常數(shù)取值不一樣,同步的建立時(shí)間也不一樣。對(duì)于常規(guī)的數(shù)字通信系統(tǒng),同步建立時(shí)間都能滿足一定的要求。但對(duì)于突發(fā)模式或跳數(shù)模式的數(shù)字通信,同步建立時(shí)間就是一項(xiàng)十分重要的技術(shù)指標(biāo)。

(4)同步保持時(shí)間

從接收信號(hào)消失起,到位同步電路輸出的位同步信號(hào)中斷為止的這段時(shí)間稱位同步保持時(shí)間。在數(shù)字通信中我們要求位同步提取電路要求建立時(shí)間短,保持時(shí)間長。這樣可以盡量

減少由于信道衰減造成位同步的中斷。

3.數(shù)字通信位同步恢復(fù)的各種方法

一類方法就是發(fā)端專門發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào),而另一類就是直接從數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)的方法,后者就是數(shù)字通信中經(jīng)常采用的一種方法。

1)濾波法

已經(jīng)知道,對(duì)于不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制序列,不能直接從其中濾出位同步信號(hào)。但就是,若對(duì)該信號(hào)進(jìn)行某種變換,例如,變成歸零脈沖后,則該序列中就有f=1/T的位同步信號(hào)分量,經(jīng)一個(gè)窄帶濾波器,可濾出此信號(hào)分量,再將它通過一移相器調(diào)整相位后,就可以形成位同步脈沖。這種方法的方框圖如圖34-1所示。它的特點(diǎn)就是先形成含有位同步信息的信號(hào),再用濾波器將其濾出。下面,介紹幾種具體的實(shí)現(xiàn)方法。窄帶法同步提取法就是其中的一種。

另一種常用的波形變換方法就是對(duì)帶限信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢波。在某些數(shù)字微波中繼通信系統(tǒng)中,經(jīng)常在中頻上用對(duì)頻帶受限的二相移相信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)檢波的方法來提取位同步信號(hào)。頻帶受限的二相PSK信號(hào)波形如圖34-3(a)所示。因頻帶受限,在相鄰碼元的相位變換點(diǎn)附近會(huì)產(chǎn)生幅度的平滑"陷落'。經(jīng)包絡(luò)檢波后,可得圖34-3(b)所示的波形。

可以瞧出,它就是一直流與圖34-3(c)所示的波形相減而組成的,因此包絡(luò)檢波后的波形中包含有如圖34-3(c)所示的波形,而這個(gè)波形中已含有位同步信號(hào)分量。因此,將它經(jīng)濾波器后就可提取出位同步信號(hào)。

2)鎖相法

位同步鎖相法的基本原理與載波同步的類似。在接收端利用鑒相器對(duì)比接收碼元與本地產(chǎn)生的位同步信號(hào)的相位,若兩者相位不一致(超前或滯后),鑒相器就產(chǎn)生誤差信號(hào)去調(diào)整位同步信號(hào)的相位,直到獲得確切的位同步信號(hào)為止。前面探討的濾波法原理中,窄帶濾波