通訊原理實驗指導書 使用 課案

2023-02-07 10:27:03 字數 4762 閱讀 2984

1、了解頻率連續變化的各種波形的產生方法。

2、了解nrz碼、方波、正弦波等各種訊號的頻譜。

3、理解幀同步訊號與位同步訊號在整個通訊系統中的作用。

4、熟練掌握訊號源模組的使用方法。

1、觀察頻率連續可變訊號發生器輸出的各種波形及7段數碼管的顯示。

2、觀察點頻方波訊號的輸出。

3、觀察點頻正弦波訊號的輸出。

4、撥動撥碼開關,觀察碼型可變nrz碼的輸出。

5、觀察位同步訊號和幀同步訊號的輸出。

6、觀察nrz碼、方波、正弦波、三角波、鋸齒波的頻譜。

1、訊號源模組

2、20m雙蹤示波器一台

3、頻率計(可選) 一台

4、pc機(可選) 一台

5、連線線若干

訊號源模組可以大致分為模擬部分和數字部分,分別產生模擬訊號和數碼訊號。

1、模擬訊號源部分

模擬訊號源部分可以輸出頻率和幅度任意改變的正弦波(頻率變化範圍100hz~10khz)、三角波(頻率變化範圍100hz~1khz)、方波(頻率變化範圍100hz~10khz)、鋸齒波(頻率變化範圍100hz~1khz)以及32khz、64khz的點頻正弦波(幅度可以調節),各種波形的頻率和幅度的調節方法請參考實驗步驟。該部分電路原理框圖如圖1-1所示。

在實驗前,我們已經將各種波形在不同頻段的資料寫入了資料儲存器u04,並存放在固定的位址中。當微控制器u03檢測到波形選擇開關和頻率調節開關送入的資訊後,一方面通過預置分頻器調整u01中分頻器的分頻比(分頻後的訊號頻率由數碼管sm01~sm04顯示);另一方面根據分頻器輸出的頻率和所選波形的種類,通過位址選擇器選中資料儲存器u04中對應位址的區間,輸出相應的數碼訊號。該數碼訊號經過d/a轉換器u05和開關電容濾波器u06後得到所需模擬訊號。

圖1-1 模擬訊號源部分原理框圖

2、數字訊號源部分

數字訊號源部分可以產生多種頻率的點頻方波、nrz碼(可通過撥碼開關sw01、sw02、sw03改變碼型)以及位同步訊號和幀同步訊號。絕大部分電路功能由u01來完成,通過撥碼開關sw04、sw05可改變整個數字訊號源位同步訊號和幀同步訊號的速率,該部分電路原理框圖如圖1-2所示。

圖1-2 數字訊號源部分原理框圖

晶振出來的方波訊號經3分頻後分別送入分頻器和另外乙個可預置分頻器分頻,前一分頻器分頻後可得到1024khz、256khz、64khz、32khz、8khz的方波。可預置分頻器的分頻值可通過撥碼開關sw04、sw05來改變,分頻比範圍是1~9999。分頻後的訊號即為整個系統的位同步訊號(從訊號輸出點「bs」輸出)。

數字訊號源部分還包括乙個nrz碼產生電路,通過該電路可產生以24位為一幀的週期性nrz碼序列,該序列的碼型可通過撥碼開關sw01、sw02、sw03來改變。在後繼的碼型變換、時分復用、cdma等實驗中,nrz碼將起到十分重要的作用。

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,再按下開關power1、power2,發光二極體led01、led02發光,按一下復位鍵,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、模擬訊號源部分

① 觀察「32k正弦波」和「64k正弦波」輸出的正弦波波形,調節對應的電位器的「幅度調節」可分別改變各正弦波的幅度。

② 按下「復位」按鍵使u03復位,波形指示燈「正弦波」亮,波形指示燈「三角波」、「鋸齒波」、「方波」以及發光二極體led07滅,數碼管sm01~sm04顯示「2000」。

③ 按一下「波形選擇」按鍵,波形指示燈「三角波」亮(其它仍熄滅),此時訊號輸出點「模擬輸出」的輸出波形為三角波。逐次按下「波形選擇」按鍵,四個波形指示燈輪流發亮,此時「模擬輸出」點輪流輸出正弦波、三角波、鋸齒波和方波。

④ 將波形選擇為正弦波時(對應發光二極體亮),轉動「頻率調節」的旋轉編碼器,可改變輸出訊號的頻率,觀察「模擬輸出」點的波形,並用頻率計檢視其頻率與數碼管顯示的是否一致。轉動對應電位器「幅度調節」可改變輸出訊號的幅度,幅度最大可達5v以上。(注意:

發光二極體led07熄滅,轉動旋轉編碼器時,頻率以1hz為單位變化;按一下旋轉編碼器,led07亮,此時旋轉旋轉編碼器,頻率以50hz為單位變化;再按一下旋轉編碼器,led07熄滅,頻率再次以1hz為單位變化)

⑤ 將波形分別選擇為三角波、鋸齒波、方波,重複上述實驗。

⑥ 電位器w02用來調節開關電容濾波器u06的控制電壓,電位器w01用來調節d/a轉換器u05的參考電壓,這兩個電位器在出廠時已經調好,切勿自行調節。

4、數字訊號源部分

① 撥碼開關sw04、sw05的作用是改變分頻器的分頻比(以4位為乙個單元,對應十進位制數的1位,以bcd碼分別表示分頻比的千位、百位、十位和個位),得到不同頻率的位同步訊號。分頻前的基頻訊號為2mhz,分頻比變化範圍是1~9999,所以位同步訊號頻率範圍是200hz~2mhz。例如,若想訊號輸出點「bs」輸出的訊號頻率為15.

625khz,則需將基頻訊號進行128分頻,將撥碼開關sw04、sw05設定為00000001 00101000,就可以得到15.625khz的方波訊號。撥碼開關sw01、sw02、sw03的作用是改變nrz碼的碼型。

1位撥碼開關就對應著nrz碼中的乙個碼元,當該位開關往上撥時,對應的碼元為1,往下撥時,對應的碼元為0。

② 將撥碼開關sw04、sw05設定為00000001 00101000,sw01、sw02、sw03設定為01110010 00110011 10101010,觀察bs、2bs、fs、nrz波形。

③ 改變各撥碼開關的設定,重複觀察以上各點波形。

4 觀察1024k、256k、64k、32k、8k各點波形(由於時鐘訊號為晶振輸出的24mhz方波,所以整數倍分頻後只能得到的1000k、250k、62.5k、31.25k、7.

8125k訊號,電路板上的標識為近似值,這一點請注意)。

5 將撥碼開關sw04、sw05設定為00000001 00101000,觀察偽隨機序列pn15、pn31、pn511的波形。

6 改變撥碼開關sw04、sw05的設定,重複觀察以上各點波形。

1、輸出點說明

模擬部分輸出:

24m: 晶振24mhz時鐘訊號輸出點,峰峰值約為2.3v。

模擬輸出:波形種類、波形幅度、波形頻率均可調。

正弦波:100hz~10khz,幅度最大可達4v;

三角波:100hz~1khz,幅度最大可達4v;

鋸齒波:100hz~1khz,幅度最大可達4v;

方波:100hz~10khz,幅度最大可達4v;

數字部分輸出:

方波占空比:50%

8k: 7.8125khz方波輸出點。

32k: 31.25khz方波輸出點。

64k: 62.5khz方波輸出點。

256k: 250khz方波輸出點。

1024k: 1000khz方波輸出點。

bs: 位同步訊號輸出點,方波,頻率可通過撥碼開關sw04、sw05改變。

2bs: 2倍位同步訊號頻率的方波輸出點,頻率可通過撥碼開關sw04、sw05改變。

fs: 幀同步訊號輸出點,窄脈衝,頻率是位同步訊號頻率的1/24。

nrz: 24位nrz碼輸出點,碼型可通過撥碼開關sw01、sw02、sw03改變,碼速率和位同步訊號頻率相同。

pn15: n=24-1=15的m序列輸出點。

pn31: n=25-1=31的m序列輸出點。

pn511: n=29-1=511的m序列輸出點。

32khz正弦波: 31.25khz正弦波輸出點。(幅度最大可達4v)

64khz正弦波: 62.5khz正弦波輸出點。(幅度最大可達4v)

七、實驗報告要求

1、分析實驗電路的工作原理,敘述其工作過程。

2、根據實驗測試記錄,在座標紙上畫出各測量點的波形圖,並分析實驗現象。

1、掌握常規雙邊帶調幅與解調的原理及實現方法。

2、掌握二極體包絡檢波原理。

3、掌握調幅訊號的頻譜特性。

4、了解常規雙邊帶調幅與解調的優缺點。

5、了解抑制載波雙邊帶調幅和解調的優缺點。

1、觀察常規雙邊帶調幅的波形。

2、觀察常規雙邊帶調幅波形的頻譜。

3、觀察抑制載波雙邊帶調幅波形。

4、觀察常規雙邊帶解調的波形。

1、訊號源模組

2、pam&am模組

3、頻譜分析模組(可選)

4、20m雙蹤示波器一台

5、頻率計(可選一台

6、音訊訊號發生器(可選一台

7、立體聲單放機(可選一台

8、立體聲耳機(可選一副

9、連線線若干

(a)常規雙邊帶調幅與解調

1、常規雙邊帶調幅

所謂調製,就是在傳送訊號的一方(傳送端)將所要傳送的原始訊號(其頻率一般是較低的)「附加」在高頻振盪訊號上。所謂將原始訊號「附加」在高頻振盪上,就是利用原始訊號來控制高頻振盪的某一引數,使這個引數隨原始訊號的變化而變化。這裡,高頻振盪波就是攜帶原始訊號的「運載工具」,所以也叫載波。

而原始訊號我們一般稱之為調製訊號。在接收訊號的一方也就是接收端再經過解調(反調製)把載波所攜帶的訊號取出來,得到原有的資訊,解調過程也叫檢波。調製與解調都是頻譜變換的過程,必須用非線性元件才能完成。

通常調製的載波可以分為兩類:用連續振盪波形(正弦型訊號)作為載波;用脈衝串或一組數碼訊號作為載波。連續波調製是用調製訊號來控制正弦型載波的振幅、頻率或相位,因而分為調幅、調頻和調相三種方式;脈衝波調製是先用訊號來控制脈衝波的振幅、寬度、位置等,然後再用這已調脈衝對載波進行調製,脈衝調製有脈衝振幅、脈寬、脈位、脈衝編碼調製等多種形式。

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