《通信系统原理实验》报告模版.docx
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《通信系统原理实验》报告模版
广东工业大学华立学院
《通信系统原理实验》报告
实验目的:
通过实验,了解、熟悉通信系统及其基本构成与器件;理解并掌握数字通信的基本知识、基本理论和基本技术。
实验内容:
1.了解、熟悉JH(ZH)5001(ⅱ)实验通信原理基础实验糸统。
2.熟悉JH5001(ⅱ)实验糸统各主要实验模块及其连接。
3.测试糸统各主要测试点TP的波形并分析。
4.改变测试条件,重新测试与比较波形。
5.通过观察、测试和比较,验证、理解并掌握教材中的基本知识、基本理论和基本技术。
6.撰写并递交实验报告。
实验器材:
1.JH5001(ⅱ)实验通信原理基础实验糸统实验箱。
2.双踪示波器。
3.信号(函数)发生器
4.其他测试连接线。
实验记录:
(各有所为,下同)
1.样频率时的抽样信号及频谱(不混叠)连续信号的频谱
2.连续信号的频谱
3.锁定状态观测1)输入256KHz的TTL方波信号,用示波器测量鉴相器输入A,B脚波形相位,两信号不存在相差。
4.各码型采用矩形波作为基本波形,并统一由信号源模块提供的NRZ码基带数字信号作为各编码方式的原始码型,并以该码型作为各种方式解码输出的最终码型
图2-1各数字基带信号码型
各种编、解码方式的转换可通过拔码开关控制,编、解码方式的编号与拔码开关位置的对应关系见表2-1。
当编码方式设定后,在“解码输出”端输出的即为该编码方式进行解码后的还原波形即NRZ码型。
(每次改变编、解码方式后,或者发现编码、解码的波形不正确时,请按下码型变换模块中的复位键,然后重试,直到正确)
拓展为无限,从而造成码间串扰。
可通过实验的方法,即观察眼图的方法,了解码间串扰对传输数字信号的影响。
眼图的波形图如图2-4所示。
5、采用直接数据(非归零码)调制与成形信号调制的信号如图3.2.3所示:
直接数据调制与成形信号调制的波形
BPSK的抽样判决点波形
6、
DBPSK解调的抽样判决点波形
实验总结:
(各有所体,不少于3000字(不含图),多至5000字)
.一、用臭氧脉冲把一个连续信号变成时间上离散的样值序列,这一过程称之为抽样。
抽样后的信号称为脉冲调幅信号(PAM)。
抽样定理指出,一个频带受限信号m(t),如果它的最高频率为fh,则可以唯一地由频率等于或者大于2fh的样值序列所决定。
在满足抽样定理的条件下,抽样信号保留了原信号的全部信息,并且,从抽样信号中可以无失真的回复原始信号。
在抽样定理实验中,采用标准的8KHz抽样频率,并用函数信号发生器产生一个信号,通过改变函数信号发生器的频率,观察抽样序列和重建信号,检验抽样定理的正确性。
脉冲幅度调制原理框图
规定模拟信号进行抽样后,其抽样值还是随信号幅度连续变化的,当这些连续变化的抽样值通过有噪声的信道传输时,接收端就不能对所发送的抽样准确地估值。
如果发送端用预的有限个电平来表示抽样值,且电平间隔比干扰噪声大,则接收端将有可能对所发送的抽样准确地估值,从而有可能消除随机噪声的影响。
脉冲编码调制(PCM)简称为脉码调制,它是一种将模拟语音信号变换成数字信号的编码方式。
。
二、M主要包括抽样、量化与编码三个过程。
抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散、幅度连续的抽样信号;量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间离散、幅度离散的数字信号;编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
国际标准化的PCM码组(电话语音)是用八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM码组,经数字信道传输,在接收端,用二进制码组重建模拟信号,在解调过程中,一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300-3400Hz左右,所以预滤波会引入一定的频带失真。
PCM系统原理框图
三、SD即连续可变斜率增量调制。
CVSD编译码系统分别由CVSD发送模块和CVSD译码模块完成。
CVSD编译码模块将模拟信号进行CVSD编码,转换成数字信号在信道上进行传输。
CVSD译码模块将信道上接收到的数字信号进行CVSD译码处理。
CVSD译码模块将信道上接受到的数字信号进行CVSD译码处理,还原出模拟信号。
CVSD发送模块主要由CVSD编码集成电路、运放、本地译码器、音节滤波器和非线性网络组成。
四、环的英文全称是Phase-LockedLoop,简称PLL。
锁相环电路是一种反馈电路,其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。
因锁相环可以实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪,所以锁相环通常用于闭环跟踪电路。
锁相环在工作的过程中,当输出信号的频率与输入信号的频率相等时,输出电压与输入电压保持固定的相位差值,即输出电压与输入电压的相位被锁住,这就是锁相环名称的由来。
锁相环的工作原理:
1.压控振荡器的输出经过采集并分频;2.和基准信号同时输入鉴相器;3.鉴相器通过比较上述两个信号的频率差,然后输出一个直流脉冲电压;4.控制VCO,使它的频率改变;5.这样经过一个很短的时间,VCO的输出就会稳定于某一期望值。
锁相环路在锁定后,不仅能使输出信号频率与输入信号频率严格同步,而且还具有频率跟踪特性,所以它在电子技术的各个领域中都有着广泛的应用。
锁相环是指一种电路或者模块,它用于在通信的接收机中,其作用是对接收到的信号进行处理,并从其中提取某个时钟的相位信息。
或者说,对于接收到的信号,仿制一个时钟信号,使得这两个信号从某种角度来看是同步的(或者说,相干的)。
由于锁定情形下(即完成捕捉后),该仿制的时钟信号相对于接收到的信号中的时钟信号具有一定的相差,所以很形象地称其为锁相器。
而一般情形下,这种锁相环的三个组成部分和相应的运作机理是:
1鉴相器:
用于判断锁相器所输出的时钟信号和接收信号中的时钟的相差的幅度;
2可调相/调频的时钟发生器器:
用于根据鉴相器所输出的信号来适当的调节锁相器内部的时钟输出信号的频率或者相位,使得锁相器完成上述的固定相差功能;
3环路滤波器:
用于对鉴相器的输出信号进行滤波和平滑,大多数情形下是一个低通滤波器,用于滤除由于数据的变化和其他不稳定因素对整个模块的影响。
从上可以看出,大致有如下框图:
┌—————┐ ┌—————┐ ┌———————┐
→—┤鉴相器├—→—┤环路滤波器├—→—┤受控时钟发生器├→┬—→
└——┬——┘ └—————┘ └———————┘│
↑ ↓
└———————
五、基带传输又叫数字传输,是指把要传输的数据转换为数字信号,使用固定的频率在信道上传输。
1、信道信号形成器把原始基带信号变换成适合于信道传输的基带信号,这种变换主要是通过码型变换和波形变换来实现的。
2.信道是允许基带信号通过的媒质,通常为有线信道,信道的传输特性通常不满足无失真传输条件,甚至是随机变化的。
另外信道还会进入噪声。
3.接收滤波器滤除带外噪声,对信道特性均衡,使输出的基带波形有利于抽样判决。
在传输特性不理想及噪声背景下,在规定时刻(由位定4.抽样判决器时脉冲控制)对接收滤波器的输出波形进行抽样判决,以恢复或再生基带信号。
而用来抽样的位定时脉冲则依靠同步提取电路从接收信号中提取。
(2)奈奎斯特第一准则奈奎斯特准则提出:
只要信号经过整形后能够在抽样点保持不变,即使其波形已经发生了变化,也能够在抽样判决后恢复原始的信号,因为信息完全恢复携带在抽样点幅度上。
奈奎斯特准则要求在波形成形输入到接收端的滤波器输出的整个传送过程传递函数满足:
?
1(或其它常数)h[(j?
k)Tb+t0]=?
?
0
j=kj≠k
令k′=j-k,并考虑到k′也为整数,可用k表示:
?
1h(kTb+t0)=?
?
0
k=0k≠0
在实际应用中,理想低通滤波器是不可能实现的,升余弦滤波器是在实际中满足无码间干扰传输的充要条件,已获得广泛应用的滤波器。
升余弦滤波器满足的传递函数为:
其中,α为滚降系数,0≤α≤1
通过本次实验,理解无码间干扰数字基带信号的传输,掌握了升余弦滚降滤
波器的特性,到达了实验目的。
本实验应用了buffer模块,这在理论知识中涉及的比较少,通过本次实验,让我对缓存模块有了新的认识和新的理解。
另一方面,Systemview良好的人机界面,提供的模块丰富,要一一掌握还得通过不断的实践和应用。
基带传输是频带传输的基础,也是频带传输的等效低通信号表示。
六、在BPSK解调器中,载波恢复的指标主要有:
同步建立时间、保持时间、稳态相差、相位抖动等。
载波恢复同步时间将影响BPSK在正确解调时所需消耗的比特数,该指标一般对突发工作(解调器是一个分帧一个分帧地接收并进行解调,而且在这些分帧之间载波信息与位定时信息之间没有任何关系)的解调器有要求,而对于连续工作的解调器该指标一般不作要求。
载波恢复电路的保持时间在不同场合要求不同,例如在无线衰落信道中,一旦接收载波出现短时的深衰落,要求接收机的恢复载波信号仍能跟踪一段时间。
七、差分BPSK是相移键控的非相干形式,它不需要在接收机端恢复相干参考信号。
非相干接收机容易制造而且便宜,因此在无线通信系统中被广泛使用。
在DBPSK系统中,输入的二进制序列先差分编码,然后再用BPSK调制器调制。
差分编码后的序列﹛an﹜是通过对输入bn与an-1进行模2和运算产生的。
如果输入的二进制符号bn为0,则符号an与其前一个符号保持不变,而如果bn为1,则an与其前一个符号相反。
八、FSK调制,本实验采用的是过零检测法,FSK信号通过整形1(LM339)将信号高电平限幅在5V,这样使FSK信号变为CMOS电平即矩形波序列,然后分两路分别输入单稳1、2(74HC123)及相加器(74HC32),就得到了代表FSK信号过零点的脉冲序列,单稳1和单稳2分别被设置为上升沿触发和下降沿触发,它们与相加器(74HC32)一起共同对TTL电平的FSK信号进行微分、整流处理。
再通过低通滤波器(由TL082组成)滤除高次谐波,再依次通过整形2和抽样电路共同构成抽样判决器,便能得到FSK解调信号。
其判决电压可通过标号为“2FSK判决电压调节”的电位器进行调节,抽样判决用的时钟信号就是FSK基带信号的位同步信号
2011年12月31日(学生签字位置)
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(以下不出现在实验报告中)
附:
1.全用实验报告纸书写、画图,编页码,报告纸左上侧简单装订。
2姓名、学号不全者,不予受理。
3.不交实验报告者和实验报告完全相同者均不给予学分。
3.第十八周内由学委收齐,统一交老师,逾期的实验报告不予受理。
李化茂/2011-11
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- 通信系统原理实验 通信 系统 原理 实验 报告 模版