通訊系統實驗指導書

2022-06-08 16:00:06 字數 4526 閱讀 2157

1、了解通訊系統的一般模型及信源在整個通訊系統中的作用。

2、掌握訊號源模組的使用方法。

1、對應液晶屏顯示,觀測dds模擬信源輸出波形。

2、觀測各路數字信源輸出。

3、觀測正弦點頻信源輸出。

4、模擬語音信源耳機接聽話筒語音頻號。

1、訊號源模組一塊

2、帶話筒立體聲耳機一副

3、20m雙蹤示波器一台

1、通訊系統的一般模型

通訊系統的一般模型如下圖1-1所示。

圖1-1 通訊系統的一般模型

信源的作用是把各種訊息轉換成原始電訊號。根據訊息的種類不同,信源可分為模擬信源和數字信源。模擬信源輸出連續的模擬訊號,如話筒的語音頻號;數字信源則輸出離散的數碼訊號,如nrz碼訊號。

訊號源模組大致分為dds模擬信源、數字信源、正弦點頻信源和模擬語音信源幾部分。

2、dds模擬信源

dds直接數字頻率合成模擬信源輸出波形種類、頻率、幅度及方波b占空比均可通過「dds信源按鍵」調節(具體的操作方法見「實驗步驟」),並對應液晶屏顯示波形資訊。

正弦波輸出頻率範圍為1hz~200khz,幅度範圍為200mv~4v。

三角波輸出頻率範圍為1hz~20khz,幅度範圍為200mv~4v。

鋸齒波輸出頻率範圍為1hz~20khz,幅度範圍為200mv~4v。

方波a輸出頻率範圍為1hz~50khz,幅度範圍為200mv~4v,占空比50%不變。

方波b輸出頻率範圍為1hz~20khz,幅度範圍為200mv~4v,占空比以5%步進可調。

輸出波形如下圖1-2所示。

圖1-2 dds模擬信源訊號波形

3、數字信源

(1)數字時鐘訊號

24.576m:鐘振輸出時鐘訊號,頻率為24.576mhz。

2048k: 類似方波的時鐘訊號輸出點,頻率為2048 khz。

64k: 方波時鐘訊號輸出點,頻率為64 khz。

32k: 方波時鐘訊號輸出點,頻率為32khz。

8k: 方波時鐘訊號輸出點,頻率為8khz。

64k、32k、8k波形要求兩兩對應,在上公升邊沿對齊,如下圖1-3所示。

圖1-3 數字時鐘訊號波形

(2)偽隨機序列

pn15: n=15位的m序列輸出點,碼型為1111 0101 1001 000,15位一週期迴圈。

pn31: n=31位的m序列輸出點,碼型為1111 1001 1010 0100 0010 1011 1011 000,31位一週期迴圈。

pn511:n=511位的m序列輸出點,511位一週期迴圈。

(3)24位nrz碼信源

24位nrz碼型由「nrz碼型選擇」撥碼開關sw01、sw02、sw03任意設定;

碼速率由「碼速率選擇」撥碼開關sw04、sw05任意設定。

撥碼開關sw04、sw05的作用是改變分頻器的分頻比。每4位對應bcd碼的1位,來分別表示分頻比的千位、百位、十位、個位。

用於分頻的主頻是768khz,4位bcd碼最大表示為「9」,大於「9」的均認為是「9」。

例如:sw04、sw05設定為00000001 00101000,表示對768khz主頻128分頻,此時測試點「bs」輸出位同步頻率為6 khz,「nrz」碼速率為6kbps。

nrz: 24位nrz碼輸出點,碼速率數值上等於位同步訊號bs的頻率,碼型可通過撥碼開關sw01、sw02、sw03改變,24位一週期迴圈。

bs: 24位nrz碼的位同步訊號輸出點,方波,頻率由「碼速率選擇」撥碼開關確定。

2bs: 對應2倍位同步訊號頻率值的方波輸出點。

fs: 幀同步訊號輸出點,窄脈衝,高電平對應24位nrz碼第一位碼元的前半位。

nrz、fs、2bs、fs波形要求兩兩對應,在上公升邊沿對齊,如下圖1-4所示。

圖1-4 nrz碼信源輸出訊號波形

4、正弦點頻信源

1k正弦基波:1khz正弦波輸出點,波形關於地對稱,vp-p=1v±0.3v。

2k正弦基波:2khz正弦波輸出點,波形關於地對稱,調節「2k調幅」旋轉電位器p03,幅度範圍:200mv±200mv~5v±1v。

192k正弦載波:192khz正弦波輸出點,波形關於地對稱,vp-p=3.6v±0.4v。

384k正弦載波:384khz正弦波輸出點,波形關於地對稱,調節「384k調幅」旋轉電位器p04,幅度範圍:200mv±200mv~5v±1v。

5、模擬語音信源

話筒語音頻號先進入音訊放大電路,然後從「t-out」測試點輸出。

接收到的語音頻號從「r-in」測試點輸入,經音訊放大電路送入耳機中接聽。

兩個旋轉電位器「t音量調節」和「r音量調節」調節兩個音訊放大電路的放大倍數。

1、將訊號源模組小心地固定在主機箱中,確保電源接觸良好。

2、插上電源線,開啟主機箱右側的交流開關,再按下訊號源模組中的電源開關,對應的發光二極體燈亮,訊號源模組開始工作。(注意,此處只是驗證通電是否成功,在實驗中均是先連線,後開啟電源做實驗,不要帶電連線)

3、dds模擬信源

(1)按鍵「波形選擇」,「dds-out」測試點輸出波形種類在正弦波、三角波、鋸齒波、方波a、方波b間迴圈切換。

(2)按鍵「步進選擇」,「dds-out」測試點輸出波形頻率步進值在1khz、10khz、 1hz、50hz間迴圈切換。

(3)按鍵「+1」或「-1」,「dds-out」 測試點輸出波形頻率增加或減少相應的步進值。

(4)當輸出波形選擇「方波b」時,按鍵「功能切換」,此時液晶屏顯示「步進」切換為「占空比」。再按鍵「+1」或「-1」,方波b占空比由0%開始,每次增加或減少5%。再次按鍵「功能切換」,此時液晶屏顯示「占空比」切換回「步進」。

(5)按鍵「復位」,「dds」測試點輸出波形2khz正弦波,頻率步進值為1khz。

說明:按「復位」鍵後,設定的方波b的占空比資訊仍儲存;若斷電後再開電,方波b的占空比還原為0%。

(6)「dds-out」的波形資訊應與液晶屏顯示對應。

(7)「dds-out」測試點輸出波形幅度可由「dds調幅」旋轉電位器p05調節,波谷值為0,波峰值在200mv~4v間變化。

(8)對應液晶屏顯示,示波器觀測「dds-out」測試點波形,掌握dds模擬信源的使用方法。

4、數字信源

(1)示波器觀測各路數字時鐘訊號。

(2)示波器觀測各路偽隨機序列。

(3)任意設定「nrz碼型選擇」撥碼開關和「碼速率選擇」撥碼開關,示波器觀測24位nrz碼信源訊號。

5、正弦點頻信源

調節兩個「調幅」旋轉電位器,示波器觀測四路正弦點頻信源訊號波形。

6、模擬語音信源

連線測試點「t-out」與「r-in」,將耳機和話筒插入相應的音訊插座,一邊說話一邊調節兩個「音量調節」旋轉電位器p01、p02,直至耳機能聽到清晰的說話聲音。

什麼是「dds直接數字頻率合成模擬信源」?它的基本原理是什麼?

有興趣的同學可以查閱相關資料,搭建硬體電路,編寫軟體程式,自主開發,實現乙個簡單的dds模擬信源。

或在實驗箱配套的cpld二次開發模組、dsp二次開發模組的硬體平台上,完成「直接數字頻率合成實驗」。

1、掌握用眼圖來定性評價基帶傳輸系統效能。

2、掌握通道與眼圖模組的使用方法。

1、訊號送入高斯白噪通道,調節雜訊功率大小,觀測通道輸出。

2、數字基帶傳輸通道觀測眼圖。

1、訊號源模組一塊

2、通道與眼圖模組一塊

3、20m雙蹤示波器一台

4、虛擬儀器(選配一塊

5、頻譜分析儀一台

1、高斯白噪

本實驗中我們用偽隨機序列模擬高斯白雜訊。偽隨機雜訊具有類似於隨機雜訊的一些統計特性,同時又便於重複產生和處理。由於它具有隨機雜訊的優點,又避免了它的缺點,因此獲得了日益廣泛的實際應用。

目前廣泛應用的偽隨機雜訊都是由數位電路產生的週期序列(經濾波等處理後)得到的。我們把這種週期序列稱為偽隨機序列。通常產生偽隨機序列的電路為一反饋移存器。

它又可分為線性反饋移存器和非線性反饋移存器兩類。

由線性反饋移存器產生出的週期最長的二進位制數字序列稱為最大長度線性反饋移存器序列,通常簡稱為m序列。由於m序列的均衡性、遊程分布、自相關特性和功率譜與上述隨機序列的基本性質很相似,所以通常認為m序列屬於偽雜訊序列或偽隨機序列。用m序列的這一部分頻譜作為雜訊產生器的雜訊輸出,雖然這種輸出是偽雜訊,但是多次進行某一測量,都有較好的重複性。

將m序列進行濾波,就可取得上述功率譜均勻的部分作為輸出。

實驗中,「雜訊功率調節」旋轉電位器用來控制疊加在訊號上的雜訊功率的大小。

2、傳輸畸變和眼圖

乙個實際的基帶傳輸系統,儘管經過了精心的設計,但要使其傳輸特性完全符合理想情況是困難的,甚至是不可能的。因此,碼間干擾也就不可能避免。我們知道,碼間干擾問題與傳送濾波器特性、通道特性、接收濾波器特性等因素有關,因而計算由於這些因素所引起的誤位元速率就非常困難,尤其在通道特性不能完全確知的情況下,甚至得不到一種合適的定量分析方法。

眼圖就是一種能夠方便地估計系統效能的實驗手段。這種方法的具體做法是:用乙個示波器跨接在接收濾波器的輸出端,然後調整示波器水平掃瞄週期,使其與接收碼元的週期同步。

這時就可以從示波器顯示的圖形上觀察出碼間干擾和雜訊的影響,從而估計出系統效能的優劣程度。所謂眼圖就是指示波器顯示的圖形,因為在傳輸二進位制訊號波形時,它很像人的眼睛。

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