通信系统基础实验实验指导书1精

通信系统基础实验实验指导书通信系统基础实验计算机与通信学院2011年3月课程说明一、先修课程：模拟电路、数字电路、高频电子线路、通信原 理等二、课程的性质和任务：本课程是与通信原理等课程配套的一门实验课程 ，通过本课程的学习，使学 生进一步加深对通信原理基本概念的理解和基本理论的掌握，培养学生通信系统原 理实验的基本技能，提高学生的专业综合素质和工程实践的能力，为深入学习通信后 续各门课程打下良好基础。序111实船顼11轨称学时N怙駅理樹坤估寸时卜艮通仃话粘博闊衲卄伯B竹懈筮2斡2壮RF无胖冲編训调，甜FCM1誉舱2酉料FST谒制K询实螫2fi4ti*ft?2指L.忖；!冲，洌帕成蠱字诩羊f;威笳垂扯真鸭2链JL1*Z GIJ再!吐悴抵腐再电IB遵计2:雄制棚移養捽调爭盟汁J仏嘱咄潞以理D丄门饰底11A5坤丰十屁茂电搐吐计16有6ftMllW%生帰设汁otir拥銓总樹玄唯脚理汁8轉範G号发勺球电 邸連计9jmwiftiirr?训訓 11 務吃计10共躬-央肛申谶灣縱人器过il兰州理工大学2011年春季学期通信系统基础实验课程实验报告资料袋姓名:胡家琪学号：08250405专业班级:通信工程（08级（4班指导教师:陈昊成绩：内装资料:序 号实验报告实验类型1交换原理及数字程控交换综合实验报告综合2脉冲编码调制（PCM）实验报告验证3FSK调制解调实验报告综合4通信系统综合实验报告综合5数字同步技术实验报告验证6频率合成器电路设计设计目录实验一通信原理多种信号的产生和通信话路终端语音信号传输实验（1实验二脉冲幅度调制（PAM及系统实验（5实验三脉冲编码调制（PCM及系统实验（8实验四FSK调制解调实验（11实验五通信系统综合实验（15第一部分增量调制编译码系统实验（编码部分（16第二部分增量调制编译码系统实验（译码部分（19第三部分二相BPSK（DPSK调制解调实验（调制部分（21第四部分二相BPSK（DPSK调制解调实验（解调部分（25实验六数字同步技术(29实验七基本锁相环、锁相式数字频率合成器系统实验(35STA , a I PC恫切捫|_STBT |-fiFCM 如码|Bsj Jst.R兰州理工大学学生实验报告课程名称：通信系统基础实验实验名称:专业:通信工程学生姓名：学生学号：指导教师:陈昊实验一通信原理多种信号的产生和通信话路终端语音信号传输实验验证性实验实验2学时实验内容1多种数字信号产生及形成实验2帧同步信号识别、提取与分析实验3. 伪随机码观察测量分析实验4正弦波信号产生实验一. 实验目的1了解多种时钟信号的产生方法。2. 掌握用数字电路产生伪随机序列码的实现方法。3了解PCM编码中的收、发帧同步信号的产生过程。4了解通信话路终端语音信号的传输过程5.掌握滤波器电路在通信话路终端接收电路中的作用二. 多种信号产生电路工作原理时钟信号乃是其它各级电路的重要组成部分，在通信电路及其它电路中，若没有 时钟信号,则电路基本工作条件将得不到满足而无法工作。（一电路组成信号发生器电路是供给实验箱各实验系统的各种时钟信号和其他有用信号与测 试信号，由以下电路组成：1内时钟信号源。2多级分频及脉冲编码调制PCM系统收发帧同步信号产生电路。3伪随机序列码产生电路。4. 简易正弦信号发生器电路TP107TPiOLi iKH: ACHii内时坤淵 t.O96RHaK10L2JZtHz1KH：PCI 时种1. 02 vtizP C K IH ft 输5121Hz2 屈 KH?l：Wk5-KHz33HzTP 102iKhHHI产宅业窗32KHz|PSXH22 1FSK)；6KHz伪融机码;P10dTPI06TFKHa时电K产电TPW3iKMi图1-1 GK-TSCLK申跆就理张用图理原电路电器生发号信2-1图三. 通信话路终端语音信号传输实验电路工作原理在本实验中，话路终端语音传输电路方框图如图1-3可知：1. PAM脉冲幅度调制电路2. PCM脉冲编码调制电路3. 增量调制编译码电路三部分都共用一个发送通道和接收通道，其中PAM、PCM、 M三部分电路在后面实验中分别介绍處用*PI隊您UL IC ntnfLM我申刊 HlfHX. A财dUINL iA*碍观如Z.nnkl!业曲：I1U7 A4. AMf；. ； KWH/t MUCH/.v ；cithw mm由开次ID5H&cthimUM)图1-5接收通逍电原理图四. 实验报告要求1绘出所做实验的电路、仪表连接调测图。并列出所测各点的波形、频率、电 压等有关数据，对所测数据做简要分析说明、解释通信话路终端语音信号的传输过 程。2. 绘出通信话路终端接收滤波器的带宽与幅频特性曲线。3. 若实验内容做不出来，请将其原因、现象、处理的过程在实验报告中加以说 明。有何实验体会？五. 讨论思考题1、实验电路中内时钟信号源产生是由两级非门、晶振、电阻电容元件组成反 馈式振荡器。能否用其它形式的电路产生时钟信号 ，举例说明。2、时钟信号的分频电路能否用其它方法产生，要求电路尽量简要、清楚。有哪 些方法？画出原理图。3、理解并分析正弦波信号发生器电路后，试再用其它方法产生正弦波信号。举例说明，并画出电路图实验二脉冲幅度调制（PAM及系统实验验证性实验实验2学时实验内容1抽样定理实验尖验目的L通过族冲幅皮酉删实聆，便学生醜册澤理懈躲冲幅度调制的特点.2.逢过寒检对电端组戒、波附和晰喇麹据的井折.加聲理解这神谓期方式帕忧缺点*实验电幡工作扳理j电埒紺成制真鲨尿址如斫示由输入放玄电臥 调制电瓶 脉冲笈生也踣、解M谴漩电時卷 MN1I 成.XW1S2011 2 I 咕 旅I电將调2 2廉卜一 祈昼葩i： 一W2-1 就冲扳幅调制啦路融理柿阳LSftA电路该电踣由话音人*境送镇火、限緇电踣等爼磴由陨幅 戕怖D6CU D602御成耐向隈鰹电舞紡 加諭入倚号幅度独大rti樹那后囱酬制电陆申的场效晦耆髀件岖悴H国切42所小调制电路见图2-2,图中的BG601这是一种单管调制器，采用场效应管3DJ6F利 用其阻抗高的特点和控制灵敏的优越性，能很好的满足调制要求。取样脉冲由该管 的S极加入,D极输入音频信号，由于场效应管良好的开关特性，在TP602处可以测到 脉冲幅度调制信号，该信号为双极性脉冲幅度信号，不含直流分量。3DJ6的G极为输出负载端，接有取样保持电路，由R601、C601以及R602等组 成,由开关K601来控制,在做调制实验时,K601的2端与3端相连，能观察其取样定理 的波形。在做系统实验时，将K601的1端与2端相连,即与解调滤波电路连通。3. 脉冲发生电路主要由555振荡器及其它元件组成，这是一个单谐振荡器电路，能产生极性、脉 宽、频率可调的方波信号，可通过改变CA601的电容来实现输出脉冲振荡频率的变 化，以便用来验证取样定理。可在 TP606处观测到脉冲振荡频率变化情况和输出的 脉冲波形。4. 解调与滤波电路解调滤波电路由集成运放电路 TL084组成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，因此它的质量直接影响着系 统的工作状态。该电路还用在接收通道电路中，即PCM译码、增量调制译码电路中 可在TP605处观测滤波器解调后的信号波形。TUO三实验内容1抽样定理实验2. 脉冲幅度调制（PAM及系统实验四.实验步骤及注意事项1. 在S201处，送2KHz正弦波信号。将K601的1端和2端相连,用示波器观测 TP601TP606各点波形。2. 将输入信号频率固定在2KHz,然后改变CA601的电容,即改变抽样频率fsample使 fsample2f、fsample =2f、fsample2f,用双踪示波器同步观察 TP601 处 与TP605处的信号波形比较，以判断和验证取样定理在系统中的正确性，同时做详细 记录和绘图，记下在系统通信状态下的奈奎斯特速率。并分析比较。五.测量点说明1. TP601在S201输入端输入一个2000Hz的小幅度正弦波信号，若幅度过大，则 被限幅电路限幅成方波了，因此信号波形幅度尽量小一些。2. TP602抽样脉冲波形输出，其抽样脉冲波形由抽样电路（测量点TP606决定，在 抽样电路里，在CA601中插上电容，可改变抽样频率。3. TP603抽样脉冲波形保持输出。4. TP604收端PAM信号,由发端PAM调制信号送入，由开关K601的1脚与2 脚相接。5. TP605收端PAM解调信号输出，由通信话路终端接收滤波器输出，输出幅度的 大小可由通信话路终端接收滤波器电路中的电位器 W003进行调节。6. TP606抽样信号输出，其抽样频率由CA601上的电容决定。六. 实验报告要求1. 绘出下表中所列的各观测点的波形、频率等有关数据，并对所测数据做简要 分析说明。TP601调制怙号波形2KH3 正弦波(0. lms/div)CA601所捕电样(8号)无电容103101所插电(pf)TP606抽样信弓颔率fKHi)moe抽样営号波形TP602 PAM已灣佶号渡務TP605WMV；波形|信宿)2. 从频域的角度分析说明实验电路中调制与解调的过程。 实验三脉冲编码调制(PCM及系统实验验证性实验实验2学时实验内容1. 脉冲编码调制(PCM及系统实验2. PCM编码时分多路复用时序分析实验.实验目的1加深对PCM编码过程的理解。2. 熟悉PCM编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。3. 了解PCM系统的工作过程。.实验电路工作原理（一 PCM基本工作原理脉冲编码调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取 值离散的数字信号后在信道中传输。脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。PCM的原理如图3-1所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变 成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号，然后将幅度连续的PAM信号用9舍五入I办法量化为有限个幅度取值的信号,再经编码,转换成二进制 码。对于电话，ITU规定抽样率为8KHz,每抽样值编8位码,即共有28=256个量化值, 因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。为解决均匀量化时小信号量化误買星的间题*在实际中采用不罚匀选取匱化同隔前菲线性星化方法，BP董化特性往 用隔小.而木大信号时分层疏.蚩化间附大。审舟输入FCM信兮 彳试化|*编码-信道-4国3-1 PCI的原理HE图为容1用同步信号源TP106的输出波形观察A律PCM八比特编码的实验2. 脉冲编码调制（PCM及系统实验3. PCM编码时分多路复用时序分析实验具体内容方法如下：a. 在不加信号的情况下，用二踪示波器测量TP501-TP508各点处的波形，仔细观 察。b. 从实验一中的信号发生器TP106输入一单音频正弦信号至S201单音频正弦 信号的幅度大小可由 W102、W001进行调节，再测量TP501-TP508各点波形,仔细测 量TP505的输出PCM数字信号，观察PCM输出的8比特码并作详细记录，画出各点 波形并分析其相位关系。c. 外加信号输入一正弦信号至S201中，重复上述一2的过程及步骤进行实验。d. 用音频夹子线连接，将外加广播信号源接入S201信号插座中，用二踪示波器观 察输入、输出波形。喇叭接在 K001的1、2脚，仔细鉴别话音传输质量与效果N I * pM 3-z PdtitsAiihafTllII四.测量点说明1. TP501在S201输入端输入一个3003400Hz的正弦波信号，若幅度过大，则被 限幅电路限幅成方波了，因此信号波形幅度尽量小一些，方法是改变外部信号源的幅度大小。2. TP502波形同TP501但幅度可能被放大,也可能被减小，幅度可由通信话路终 端发送滤波器电路中的电位器W001进行调节。3. TP503频率为 2.048MHz 的主时钟信号。TP503 = TP101。4. TP504频率为8KHz的分帧同步信号,TP504 = TP1045. TP505:PCM编码输出数字信号，数据的速率是64KHZ,为8比特编码，其中第位为语音信号编码后的符号位,后七位为语音信号编码后的电平值6. TP506:PCM译码输入数字信号，波形同TP505,由开关K501的1与2相连。7. TP507:PCM译码输出模拟信号，波形同TP501。8. TP508:PCM译码输出模拟信号，波形同TP507但幅度可能被放大，也可能被减 小，幅度可由通信话路终端接收滤波器电路中的电位器 W003进行调节。五.实验报告要求1画出实验电路的实验方框图，并叙述其工作过程。2.画出实验过程中各测量点的波型图，注意对应相位关系。测试点实验规象绘眉TP501： 3003400Hz 正弦波TP503频率为2.048MHz的主时禅信号TP504：频率为8KHz的分蝴可歩信号TP505： PCM编码信号TP508： PCM译码输出模拟信号实验四FSK调制解调实验综合性实验实验2学时实验内谷1频率键控（FSK调制实验2.频率键控（FSK解调实验一. 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. 实验电路工作原理丁州们TP9US32KHz 遽？ 2 |T卩昭用幕出匕：t-TP9G2：卩新1F髯脚创护出 m4TP907FSK4M 汁出扛 屣调）TP.11 :CLii电跻UnO y 卩T-伪ItI机码输出开关门图4-1 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，抗噪声和抗衰减性能较强，因此在中低速数据传输通信系统中得到了较为 广泛的应用。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。（一 FSK调制电路工作原理FSK调制解调电原理框图,如图4-1;图4-2是它的调制电路电原理图。由图4-1可知,输入的基带信号由转换开关 K904转接后分成两路，一路控制f1=32KHz的载频，另一路经倒相去控制f2=16KHz的载频。当基带信号为一1时,模拟开关1打开，模拟开关2关闭，此时输出f仁32KHz,当基带信号为一（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已调的FSK信号。电路中的两路载频（f1、f2由内时钟信号发生器产生，经过开关K901,K902送 入。两路载频分别经射随、选频滤波、射随、再送至模拟开关U901 : A与U901 : B（4066。图4-2 FSK调制电路原理图。（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。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fl上，对应输出高电平，而对另一载频 f2失锁,对应输出低电平，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。解调电路电原理图如图4-3所示。FSK锁相环解调器中的集成锁相环选用了 MC14046。MC14046集成电路内有 两个数字式鉴相器（PDI、PDU、一个压控振荡器（VCO,还有输入放大电路等，环路 低通滤波器接在集成电路的外部。压控振荡器的中心频率设计在 32KHZ。图4-3中R917、R918、CA901主要用来确定压控振荡器的振荡频率。R919、C904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、图4-3 FSK解调电路原理图迅速锁定来看，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。由图4-3可知当锁相环锁定时，环路对输入FSK信号中的32KHZ载波处于跟踪 状态,32KHz载波(正弦波经输入整形电路后变成矩形载波。此时鉴相器PDU输出端(引脚13为低电平,锁定指示输出(引脚1为高电平,鉴相器PD I输出(引脚2为低 电平,PD I输出和锁定指示输出经或非门 U903 : A(74LS32和U904 : B(74LS04后 输出为低电平，再经积分电路和非门U904 : C(74LS04输出为高电平。再经过 U904 : D(74LS04整形电路反相后从输出信号插座 S902输出。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,鉴相 器输入端的两个比较信号存在频差，经鉴相器PD I后输出一串无规则矩形脉冲，而 锁定指示(第1引脚输出为低电平，PD I输出和锁定指示输出经或非门 U903 : A与 U904 : B后，输出仍为无规则矩形脉冲，这些矩形脉冲经积分器和非门 U904 : C后输 出为低电平。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，则在解调器输出端 就得到解调输出的基带信号序列。三. 实验内容1测试FSK调制电路TP901TP907各测量点波形，并作详细分析。2测试FSK解调电路TP908TP910各测量点波形,并作详细分析。设置K9041 接通，随机码码序列为:1110010数字基带信号的速率2KHZ。(一 FSK调制实验(1按下按键开关：K2、K100、K900。(2按一下开始与一FSK功能键，显示代码一3d |(3 跳线开关设置:K1011 2 K9011 2 K9021 (4在CA901上插电容,使锁相环中的压控振荡器工作在 32KHz,电容在1800Pf 2400pf 之间。(二 FSK解调实验1接通跳线开关K9031 -脚，输入FSK信号给解调电路，注意观察一1 115(内所含载波的数目2. 观察FSK解调输出TP910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，观察是否有延迟、失真。四. 讨论思考题1.测星点实验现象绘闍TP901； 32kHz方波信号TP902： 16kHz WfH vTP903： 32kHk载波信号TP904； 16kHz 4波信号TPQ0勺数字皋悄倍源TP907： FSK信号输出TP910：数字基帯倍宿2改变4046的哪些外围元件参数对其解调正确输出有影响3. 如有可能用Mutilsim软件仿真本次实验,并分析实验现象 实验五通信系统综合实验综合性实验实验4学时实验内容单台实验箱实现单工通信系统实验一.实验目的1. 熟悉数字通信系统各级信号的波形。2. 理解信号在信道传输过程中的变换原理和方法。3了解数字通信系统性能的测试方法。.实验电路工作原理图5-1单台实验箱实现单工通信系统实验三. 实验内容单台实验箱实现单工通信系统实验。四. 实验步骤及注意事项1. 认真领会本次实验的指导思想，仔细分析实验电路的工作过程及原理。在动手 之前做到实验系统基本概念清楚。综合实验目的明确。2. 对实验箱中的各部分电路元器件所在位置看准确、清楚。3. 根据实验内容中提到的步骤逐一进行。五. 实验报告要求根据系统方框图，将2000Hz单音频信号作信号源输入，逐一进行通信系统综合 实验。根据实测记录，增鱼调制编码PSK调制PSK解调增量调制译码TP2O1TP305TP703TP802TP202TP309 (BPSK)TP803 或 TP8CHTP2O3TP309 (BPSK)第一部分增量调制编译码系统实验（编码部分-实It目的1黛界调4WSW離也獻卅片円利实誓点冊的门V林 2.率的酢町 规肚低着率覘时时险悄出沁时.二宾se电海工伟厚遲屯踣削血用F4T址JN 珂刑曲書总怡卿刖臥 圈&4-2址岖牍冲张帼，M -1-3 M4KHM1 5-1-1 !.习： 規、:忙岸艸 | .：电黯l.f卜也峙1.席星谓制谢H h嵐丹JHtaw是由re*輩軽*束和拥飛仃号戰竽优的 和a网厂；： ； pci mwitoiMR Jtt-&f.；HJUlff的It翰& UIXHI fci- Ht -O-来黑系苗号複恫14劉间血IH时尸曹许拙柞町鳴的怖足曲人逶垦涯少4 別血出-1*眛 审曲NHI出-ftp吐 出的讥-旷AW-flhMffjmMn平携1反營电rt i ft ilhiliJlU rftil ih fiiL rdELZdflVl H - I *#孔AT貞吟 比14初i订臺 飢主一也 比1咄曲纽.巴部分是MC34115大规模集成电路。1芯片内部电路组成由图5-1-2可知,MC34115集成电路内部电路由下列八个部分组成：模拟输入运 算放大器、数字输入运算放大器、V-I电压/电流转换运算放大器、积分运算放大器、斜率过载检测电路、斜率极性控制电路、工作状态选择开关电路、Vcc/2稳压电源。2编码电路的工作过程由图5-1-3可知，音频模拟输入信号由输入插座 S201进入,经过发送通道电路输 出到电解电容E201,经过耦合至MC34115的模拟信号输入端 第1引脚，因为本实验 是编码工作方式。因此，CPU输出高电平送至本级U201（MC34115的第15引脚。此 时芯片内的模拟输入运算放大器与移位寄存器接通 ，从第1引脚（ANI输入的音频模 拟信号与第2引脚（ANF输入的本地解码信号相减并放大得到误差信号，然后根据该 信号极性编成数据信码从第9引脚（DOT输出。该信码在片内经过3级或4级移位 寄存器及检测逻辑电路。检测过去的 3位或4位信码中是否为连续一1或连续一0的 出现。一旦当移位寄存器各级输出为全 一1码或全一C码时，表明积分运算放大器增 益过小，检测逻辑电路从第11引脚（COIN端输出负极性一致脉冲，经过外接音节平滑 滤波器后得到量阶控制电压输入到第 3引脚（SYL端，由内部电路决定,GC端电压与 SYL端相同，这就相当于量阶控制电压加到 GC端。在没有音频模拟信号输入时，话路是空闲状态,则编码器应能输出稳定的一1、 0交替码，这需要一最小积分电流来实现，该电流可通过增大调节电位器来获得。由 于极性开关的失配，积分运算放大器与模拟输入运算放大器的电压失调，此电流不能太小，否则无法得到稳定的一1、 0交替码。该芯片总环路失调电压约为1.5mv（注:IGC=12?0y A,Vcc=12V,TA=25? C所以量阶可选择为3mv。当本地积分 时间常数1ms时，则最小积分电流取10卩A就可得到稳定的一1、一0交替码。如果输 出不要求有稳定的一1、一0交替码，量阶可减小到0.1mv,而环路仍可正常工作。MC34115是采用3位数字检测控制的可变斜率方式，即通常所讲的三连一1 三, 连一0检测算法。CHJ ；|,jKS.115诂音1 -r_1WA蚁逋 ttM如码；.比壮衣,IIt-dt6 1232Ez-i-j MlTcc/2 J 丐电I、I：riMi枚大器r?oi图5-1-2增量调制编码器电原理框图.实验内容1. 增量调制CVSD(?M编码实验2. 工作时钟可变状态下？M编码比较实验详细内容具体如下：1. 从实验一中信号发生器实验电路的测量点 TP106处输出一简易正弦信号，频 率为2000Hz,加到信号输入插座S201上,再测量TP201TP207各点波形，并画出波 形。2. 改变工作时钟频率，即由开关K201来选择时钟信号，即:1脚与2脚相连为64KHz;2脚与3脚相连为32KHz;4脚与5脚相连为16KHz;5脚与6脚相连为8KHz;再观测TP201TP207各点波形。并分析测试结果。同时要注意时间相位关 系。图5-1-3 CVSD编码电路电原理图四. 实验步骤及注意事项1. 按一下开始 与一M编码 功能键,显示代码一1o|2. 跳线开关接通设置:K101的1、2脚、K201的1、2脚或K201的2、3脚或K201的4、5脚或K201的5、6脚。3. 外加正弦波300Hz3400Hz的信号从S201进入。五. 测量点说明1. TP201在S201输入端输入一个3003400Hz的正弦波信号，若幅度过大，则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，可改变外部信号源的幅度大小，或调节 通信话路终端发送滤波器电路中的电位器 W001。2. TP202:增量调制编码电路的本地译码信号输出波形。其输出波形与TP201相近似，但它的上升斜率和下降斜率不同。它是由一次积分电路输出波形TP206,再经过二次积分后输出波形到TP202中，因此测量点TP202的波形也称为二次积分波形。3. TP203:增量调制编码电路的数字信号输出波形，工作频率为64KHZ或32KHz 或16KHZ,它由开关K201的选择来决定。4. TP204:增量调制编码电路的控制信号，高电平有效，由CPU的控制决定。5. TP205:增量调制编码电路的工作时钟输入波形，工作频率为64KHZ或32KHz 或16KHZ,它由开关K201的选择来决定时钟信号：1脚与2脚相连为64KHz;2脚与3脚相连为32KHz;4脚与5脚相连为16KHz;5脚与6脚相连为8KHz;6. TP206一次积分信号输出波形，它再经过二次积分网络后输出二次积分波形到 TP202中,因此测量点TP202的波形也称为二次积分波形。7. TP207:一致脉冲信号输出波形，它随输入信号波形的变化而变化T P第二部分增量调制编译码系统实验（译码部分实验内容1连续可变斜率增量调制（?M译码实验2. 增量调制（?M系统特性、指标测试实验3同等条件下的PCM与增量调制（?M系统性能比较实验一. 实验目的1. 加深理解连续可变斜率增量调制系统的电路组成与基本工作原理。2. 熟悉对增量调制编译码电路工作过程的检测和测试方法。3. 熟悉该系统在不同工作频率，不同信号频率和不同信号幅度下跟踪输入信号的情况一低通濾波器电路.|料率过雯性测电路斜审量值控制电路4. 掌握测量系统的过载特性、编码动态范围以及最大化信噪比等三大指标的测试方法。二. 实验电路工作原理图5-2-1是增量调制译码电路结构方框图。1实验电路基本工作过程由发端送来的编码数据信号加至信号开关 K802的引脚，通过该开关的作用，把 信号送到U801(MC34115芯片的第13引脚，即接收数据输入端。本系统因为是译码 电路，故CPU送低电平至U801(MC34115的15引脚,使模拟输入运算放大器与移位 寄存器断开，而数字输入运算放大器与移位寄存器接通，这样，接收数据信码经过数字 输入运算放大器整形后送到移位寄存器，后面的工作过程与编码时相同，只是解调信 号不再送回第2引脚(ANF端，而是直接送入后面的积分网络中，再通过接收通道低通 滤波电路滤去高频量化噪声，然后送出话音信号，推动喇叭。系统工作时钟P(l) 亠 接收数字箱f阳5如增lit调制系统译码器电蹄结构方推图虽然増嶽调制系统的话音质摄不如脉冲编码调制POE数字系统的音质.但是由于增量调制电路比能从较低的数叫率进行编卩打通常为16-32kbit/s,在用单路数字电话iffiC訂或 不盅坐收发端b 曾量调制系统仍然广泛应用于数字话音通倍系统中，如应用在传输数码率的军事，野外及保密数？ t*古 A-yr rrl衣*Mi腳*京一口 口 ：茴厂皿右如卜血 * Hi 甘箱 知站#红皿门工立坯Err独 曰.rtr E FiM-XSJ、顾 阳电路MC3417,MC3418的连续可变斜率增量调制方式三. 实验内容1连续可变斜率增量调制（?M译码实验2. 增量调制（?M系统特性、指标测试实验图5-2-2增量调制译码电路电原理图四. 实验步骤1按下按键开关：K2、K3、K100、K200、K8002.按一下开始 与一？M译码 功能键，显示代码一7 |3. 必须使？M编码实验工作正常4. 跳线开关设置:K1011 -、K2011 K8011 K8021 5. 外加300Hz3400Hz信号从S201进入五. 测量点说明1. TP801 :增量调制译码电路的工作时钟输入波形，工作频率为64KHz或32KHz 或16KHz,它由开关K801的选择来决定：1脚与2脚相连为64KHz时钟信号,2脚与3脚相连为32KHz时钟信号,4脚与5脚相连为16KHz时钟信号,5脚与6脚相连为来自PSK再生时钟32KHz的时钟信号波形同TP205,即:TP801 = TP2052. TP802:增量调制译码电路的数字信号输入波形，工作频率为64KHz或32KHz 或16KHz,它由开关K802的选择来决定。开关 K802的作用：1端与2端相连，增量调制编码电路的数字信号输出波形，即:TP802 = TP2032端与3端相连，来自PSK解调电路的解调数字基带信码3. TP803:增量调制译码电路的本地译码电路模拟信号输出波形。其输出波形与TP202相近似，即经过二次积分网络后输出的波形4. TP804:波形同TP803但幅度可能被放大,也可能被减小，幅度可由通信话路终端接收滤波器电路中的电位器 W003进行调节。第三部分二相BPSK(DPSK调制解调实验(调制部分实验内容1. 二相BPSK调制实验2. 二相DPSK调制实验r wni1J.” rt 岑rl. I L-rSlL Aft n.Lt3 -fifHi Hr瞪p*ir|即甲凹 料询电Mt巾Q .二 e rnzw 刃理 i UK. 匸 /軌耳 i 天urtit.rt s = 4kk-e 静凶皀炖川利县和片畀上 A 44f!lilLiaKImj B AlLM.叫的11 * P显处务勺. MLW4MVK 申W . * 氧fl ElfUi Rrli 抵 1-处i 11h*au-rdk7.R/itii. siriiirirs aa.巾虹乩 *r4tktlk r.lIAarifcKiL.U.,酹illlKALIl4I*Trww*IT 胃丁5通信系统基础实验图5-3-2二相PSK(DPSK调制器电路图下面对图5-3-2中的电路作一分析。1. 内载波发生器来自信号发生器的1.024MHz或512KHZ方波信号输入至开关K304,经过由 U301等元件组成反相运算变换器,将方波信号变换成正弦波信号，调节W301可改变 输出信号的幅度。由BG301等元件组成的是射随器电路，它起隔离作用。2. 载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，如图8-2所示,电路由U304等组成，来 自1.024MHz载波信号输入到U304的反相输入端2脚,在输出端即可得到一个反相 的载波信号，即n相载波信号。为了使0相载波与n相载波的幅度相等，在电路中加 了电位器W302。3. 信码反相器由 U305:C（74LS04 组成。4. 模拟开关相乘器对载波的相移键控是用乘法器来实现的，常用的乘法器有环行调制器、模拟乘 法器集成电路以及模拟开关电路等，本实验用的是模拟开关4066作乘法器，如图8-2 右半部分。相对移相，就是利用载波相位的相对值来传递信息，也就是利用前后码元载波相 位的相对变化来传递信息，所以也称为-差分移相1|0理论分析和实际试验证明：在恒 参信道下，移相键控比振幅键控、频率键控，不但具有较高的抗干扰性能，而且可更经 济有效地利用频带。所以说它是一种比较优越的调制方式，因而在实际中得到了广 泛的应用。DPSK调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源（如伪随机码 序列、增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制 PCM编码器输出的数字信 号作为绝对码序列a n,通过差分编码器变成相对码序列b n,然后再用相对码序列 b n,进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是 DPSK已调信号。TP305 J教字情息序列0 0 1 1 1Il011ITPJQ? 1RKK浣形10 0Aj i *1 1 1A!00I1厂1厂1（悒对码、1TP309 1r 111 7 1i1A1A1f 3j *1jr7r ：，NZiiii/. ii/ / /p- J 1* 11 1 111J八丨1ir1_ 1基淮相位毂渡00 01 0 1II0图8-3 PSK/DPSK编码波形在绝对相移方式，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n相或n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。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:是以宽带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表一1 II, 低电平代表一0o|相对码（差分码：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0o三. 实验内容1. 二相BPSK调制实验用内载波发生器产生的信号作输入载波信号来观察TP301-TP309各测量点的波形。2. 二相DPSK调制实验加入差分编码器电路来传输二相 DPSK信号，即将开关K302置成2脚与3脚相连，其它开关设置不变，重做上述内容。四. 实验步骤及注意事项1按下按键开关：K2、K3、K100、K300、K700。2. 按一下开始 与一PSK功能键,显示代码一5。II3. 跳线开关设置：K3041 2 K3011 -、K3021 或 K3022 或 K3024 七或 K3025 6 K3031-2 与 3-4。4. 跳线开关设置功能如下：K3021-2:伪随机码，码序列为1110010速率为32KHZ的绝对码。K3022-3:伪随机码，码序列为1110010速率为32KHz的相对码。K3024-5:128KHz方波,码序列为1010码。K3025-6:64KHz方波，码序列为1010码。K3041-2:1.024MHz方波，作为载波输入。K3042-3:512KHz方波，作为载波输入。5. 做二相BPSK实验时，必须把开关K302的1脚与2脚相连接。做二相DPSK实验时，必须把开关K302的2脚与3脚相连接。五. 实验报告要求1. 简述DPSK调制电路的工作原理及工作过程2. 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 制器各测量点的工作波形，并给以必要的说明。第四部分二相BPSK（DPSK调制解调实验（解调部分实验内容1. 二相BPSK解调实验2. 二相DPSK解调实验3. PSK解调载波提取实验一.实验目的1. 掌握二相（PSK、DPSK解调器的工作原理与系统电路组成。2. 熟悉二相相对移相与绝对移相的转换方法。TP_01IP702IPTW I?7OS TP：01FWHr J 吓辛斛呻再q电总二实鲨电路工作原理柑PSK1DP5X）斛调胖的息电蹄方框图刨图5-1-1所示.朋P霍5临）时鐵潑为九喊皿阳林号的码Lil花为32Kbit/sTP11 5-1-1 沪柑聘-ULF国图5-4-2 2PSK信号的解调原理图” wwvwv/YYYYVA . . /V .f1 AXX/ aa7v图543 2PSK信号相干解调各点时域波形从图5-4-1可见，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，本次实验选择同 相正交环解调电路作为基本实验。图 5-4-4是电原理图。1. 二相(PSKQPSK信号输入电路电路见图5-4-4所示，由BG701(3DG6组成射随器电路，对发送端送来的二相 (PSK、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。2. 同相正交环锁相环提取载波电路从图5-4-3电原理方框图中可知：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(PSKQPSK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U di与U d2,其中U di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 U di、U d2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。它们的实际电路见图 5-4-3所示。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。具体工作过程如下：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U706 : A与U707 : A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它的中心振荡输出频率范围从1Hz到60MHz,工作环境温度在070C,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 W-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:f0 = 5 1%-4/Cext,再变改电容CA701(80Pf110Pf,使 74S124的7脚输出为4.096MHz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74S124的第7脚输出的中心振荡频率偏离 4.096MHz时，此时一方面可改变 CA701中的电容值，另一方面也可调节 W701和W702,用频率计监视测量点TP704 上的频率值，使其准确而稳定地输出4.096MHz的载波信号。该4.096MHz的载波信号经过分频(虫电路:U709与U710(74LS74两次分频变成1.024MHz载波信号，并完成n /2相移相。由U710 : B的9脚输出n /2相去鉴相器2的控制信号输入端U302 : D(4066的6脚，由U710 : A的5脚输出0相载波信号去鉴相器1的控制信号 输入端U302 : C(4066的5脚。这样就完成了载波恢复的功能。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：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。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,迫使它的置一1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。图5-4-4 PSK解调电路图三. 实验内容1. 二相BPSK解调实验2. 二相DPSK解调实验3. PSK解调载波提取实验详细内容如下：将本实验第三部分中二相PSK(DPSK的电路调整好后，再将本实验电路调整到 最佳状态，逐一测量TP701TP706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. 实验步骤及注意事项(1按下按键开关:K300、K700。(2按一下开始与一PSK功能键，显示代码一5。(3跳线开关设置：K304的1 2 K301的1 2 K302的12或K302的2 -或 K302 的 4 -或 K302 的 5 6 K303 的 1-2 与 34(4PSK调制时:K302的1-2:伪随机码码序列为1110010速率为32KHZ的绝对码。K302的2-3:伪随机码，码序列为1110010速率为32KHz的相对码。K302的4-5:128KHz方波,码序列为1010码。K302的5-6:64KHz方波,码序列为1100码。K304的1-2:1.024MHz方波，作为载波输入。K304的2-3:512KHz方波，作为载波输入。(5PSK解调时：A.首先要使PSK调制电路正常工作。即：K701的1-2、K702的1-2、K703的1-2、K704 的 1-2、K705 的 1-2 或 K705 的 2-3。B.在CA701上插上电容,使振荡器工作频率为4.096MHz,电容在80Pf120Pf之间。(6这里再次强调一下，先把实验八中二相PSK(DPSK调制器电路调整到最佳状 态，才能做本实验系统中的实验内容。否则，本次实验无法进行。五. 测量点说明1. TP701:PSK解调信号输入波形，当K701的1与2相接。2. TP702将 TP701的波形放大。3. TP703:PSK解调输出波形，即数字基带信码。4. TP704:压控振荡器输出