南邮课件通信原理通原实验报告完成版Word文档下载推荐.docx
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1、掌握BPSK调制和解调的基本原理;
2、掌握BPSK数据传输过程,熟悉典型电路;
3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法,掌握滚降系数的概念;
4、掌握BPSK眼图观察的正确方法,能通过观察接收眼图判断信号的传输质量;
5、熟悉BPSK调制载波包落的变化;
6、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法;
7、了解BPSK/DBPSK在噪声下的基本性能。
四、实验内容
测试前检查:
首先通过菜单将通信原理综合实验系统调制方式设置成“BPSK传输系统”;
用示波器测量TPMZ07测试点的信号,如果有脉冲波形,说明实验系统已正常工作;
如果没有脉冲波形,则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。
(一)BPSK调制
1.BPSK调制基带信号眼图观测
(1)通过菜单选择不激活“匹配滤波”方式(未打勾),此时基带信号频谱成形滤波器全部放在发送端。
以发送时钟(TPM01)作同步,观测发送信号眼图(TPi03)的波形。
成型滤波器使用升余弦响应,ɑ=0.4。
判断信号观察的效果。
(2)通过菜单选择激活“匹配滤波”方式(打勾),此时系统构成收发匹配滤波最佳接收机,重复上述实验步骤。
仔细观察和区别与上述两种方式下发送信号眼图(TPi03)的波形。
思考:
怎样的系统才是最佳的?
匹配滤波器最佳接收机性能如何从系统指标中反映出来?
采用什么手段测量?
答:
最佳基带系统可定义为消除码间串扰而且抗噪声性能最理想(错误概率最小)的系统。
匹配滤波器的最佳接收机性能可以通过系统传输的信噪比、信道误码率等指标反映出来。
2.I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察
(1)测量I支路(TPi03)和Q支路信号(TPi04)李沙育(x-y)波形时,应将示波器设置在(x-y)方式,可从相平面上观察TPi03和TPi04的合成矢量图,其相位矢量图应为0、π两种相位。
通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量;
结合BPSK调制器原理分析测试结果。
(2)通过菜单选择“匹配滤波”方式设置,重复上述实验步骤。
仔细观察和区别两种方式下矢量图信号。
3.BPSK调制信号0/π相位测量
选择输入调制数据为0/1码。
用示波器的一路观察调制输出波形(TPK03),并选用该信号作为示波器的同步信号;
示波器的一路连接到调制参考载波上(TPK06/或TPK07),以此信号作为观测的参考信号。
仔细调整示波器同步,观察和验证调制载波在数据变化点发生相位0/π翻转。
下图为上图过零点处的放大照片,可观察到反相到同相的变化
4.BPSK调制信号包络观察
BPSK调制为非恒包络调制,调制载波信号包络具有明显的过零点。
通过本测量让学生熟悉BPSK调制信号的包落特征。
测量前将模拟锁相环模块内的跳线开关KP02设置在TEST位置(右端)。
(1)选择0/1码调制输入数据,观测调制载波输出测试点TPK03的信号波形。
调整示波器同步,注意观测调制载波的包落变化与基带信号(TPi03)的相互关系。
画下测量波形。
0/1码
(2)用特殊码序列重复上一步实验,并从载波的包络上判断特列码序列。
特殊码
(二)BPSK解调
1.接收端解调器眼图信号观测
(1)首先用中频电缆连结KO02和JL02,建立中频自环(自发自收)。
测量解调器I支路眼图信号测试点TPJ05(在A/D模块内)波形,观测时用发时钟TPM01作同步。
将接收端与发射端眼图信号TPI03进行比较,观测接收眼图信号有何变化(有噪声)。
TPi03与TPJ05
(2)观测正交Q支路眼图信号测试点TPJ06(在A/D模块内)波形,比较与TPJ05测试波形有什么不同?
根据电路原理图,分析解释其原因。
TPJ05和TPJ06
(3)测试模块中的TPN02测试点为接收端经匹配滤波器之后的眼图信号观测点。
通过菜单选择“匹配滤波”方式设置,重复上述实验步骤。
解释为什么发端眼图已发生变化,而收端TPN02的眼图没有发生变化(仅电平变化)。
2.解调器失锁时的眼图信号观测
将解调器相干载波锁相环(PLL)环路跳线开关KL01设置在2_3位置(开环),使环路失锁。
观测失锁时的解调器眼图信号TPJ05,熟悉BPSK调制器失锁时的眼图信号(未张开)。
观测失锁时正交支路解调器眼图信号TPJ06波形。
注意:
将示波器时基从正常位置调整2~5ms/DIV对比观测。
3.接收端I路和Q路解调信号的相平面(矢量图)波形观察
测量I支路(TPJ05)和Q支路信号(TPJ06)李沙育(x-y)波形时,应将示波器设置在(x-y)方式,可从相平面上观察TPJ05和TPJ06的合成矢量图。
在解调器锁定时,其相位矢量图应为0、π两种相位。
结合BPSK解调器原理分析测试结果。
4.解调器失锁时I路和Q路解调信号的相平面(矢量图)波形观察
将解调器相干载波锁相环(PLL)环路跳线开关KL01设置在2_3位置(右端),使环路失锁。
观测接收端失锁时I路和Q路的合成矢量图。
掌握解调器时I路和Q路解调信号的相平面(矢量图)波形的变化,分析测量结果。
5.解调器抽样判决点信号观察
(1)选择输入测试数据为m序列,用示波器观察测试模块内抽样判决点(TPN04)的工作波形(示波器时基设定在2~5ms)。
(2)TPMZ07为接收端DSP调整之后的最佳抽样时刻。
用示波器同时观察TPMZ07(观察时以此信号作同步)和观察抽样判决点TPN04信号波形之间的相位关系。
6.差分编码信号观测
通信原理实验箱仅对“外部数据输入”方式输入数据提供差分编码功能。
外部数据可以来自误码仪产生或汉明编码模块产生的m序列输出数据。
当使用汉明编码模块产生的m序列输出数据时,将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中的H_EN和ADPCM开关去除,将输入信号跳线开关KC01设置在m序列输出口DT_M上(右端);
将汉明译码模块中汉明译码使能开关KW03设置在OFF状态(右端),输入信号和时钟开关KW01、KW02设置在来自信道CH位置(左端)。
通过菜单选择发送数据为“外部数据输入”方式。
(1)将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中M_SEL2跳线器插入,产生15位周期m序列。
用示波器同时观察DSP+FPGA模块内发送数据信号TPM02和差分编码输出数据TPM03,分析两信号间的编码关系。
记录测量结果。
7.解调器相干载波观测
首先建立中频自环,通过菜单选择输入测试数据为“特殊码序列”或“m序列”。
(1)用双踪示波器同时测量发端调制载波(TPK07)和收端恢复相干载波(TPLZ07),并以TPK07作为示波器的同步信号。
在环路正常锁定时,观测收发载波信号的相关关系。
(2)将解调器相干载波锁相环(PLL)环路跳线开关KL01设置在2_3位置(开环),使环路失锁。
重复上述测量步骤,观测在解调器失锁时收发载波信号的相关关系。
8.解调器相干载波相位模糊度观测
用双踪示波器同时测量发端调制载波(TPK07)和收端恢复相干载波(TPLZ07),并以TPK07作为示波器的同步信号。
反复的断开和接回中频自环电缆,观测两载波失步后再同步时之间的相位关系。
有时同相,有时反相
9.解调器相干载波相位模糊度对解调数据的影响观测
首先建立中频自环,通过菜单选择发送数据为“特殊码序列”方式。
用双踪示波器同时比较接收数据信号眼图(TPJ05)和发送数据信号眼图(TPi03),并以TPi03作为示波器的同步信号。
不断的断开和接回中频自环电缆,观测收发眼图信号。
(在“特殊码序列”方式下,重复按选择菜单的确认按键,让解调器重新锁定。
)
波形分析:
由于相位模糊,导致电平发生反转。
10.解调器位定时恢复信号调整锁定过程观察
TPMZ07为DSP调整之后的最佳抽样时刻,它与TPM01(发端时钟)具有明确的相位关系。
(1)通过菜单选择输入测试数据为m序列,用示波器同时观察TPM01(观察时以它作同步)、TPMZ07(收端最佳判决时刻)之间的相位关系。
(2)不断按确认键(此时仅对DSP位定时环路初始化),观察TPMZ07的调整过程。
不断按确认键,相位关系不变
(3)断开S002接收中频接头,在没有接收信号的情况下重复该步实验,并解释原因。
不断按确认键,共会有四种相位关系
五、实验报告
1、写出眼图正确的观察方法;
2、叙述Nyquit滤波作用;
3、画出主要测量点的工作波形;
4、说明BPSK的解调工作过程;
实验三PCM编译码器系统综合实验
二、实验仪器
1、JH5001通信原理综合实验系统一台
2、20MHz双踪示波器一台
3、函数信号发生器一台
4、音频信道传输损伤测试仪一台
1、了解语音编码的工作原理,验证PCM编译码原理;
2、熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系;
3、了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用;
4、熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法;
加电后,通过菜单选择“PCM”编码方式。
此时,系统将U502设置为PCM模式。
(一)PCM编码器
1.输出时钟和帧同步时隙信号观测
用示波器同时观测抽样时钟信号(TP504)和输出时钟信号(TP503),观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系(同步沿、脉冲宽度等)。
2.抽样时钟信号与PCM编码数据测量
将跳线开关K501设置在T位置,用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006(地)。
用示波器同时观测抽样时钟信号(TP504)和编码输出数据信号端口(TP502),观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号(同步沿、脉冲宽度)及输出时钟的对应关系。
(二)PCM译码器
将跳线开关K501设置在T位置(左端)、K504设置在LOOP位置(右端)。
此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器,构成自环。
用函数信号发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006(地)。
1.PCM译码器输出模拟信号观测
(1)用示波器同时观测解码器输出信号端口(TP506)和编码器输入信号端口(TP501),观测信号时以TP501做同步。
定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。
(2)将测试信号频率固定在1000Hz,改变测试信号电平,定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。
观测信噪比随输入信号电平变化的相关关系。
失真时
(3)将测试信号电平固定在2Vp-p,调整测试信号频率,定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。
观测信噪比与输入信号频率变化的相关关系。
失真前
失真
1、整理实验数据,画出相应的曲线和波形。
2、对PCM和△M系统的系统性能进行比较,总结它们各自的特点。
3、思考在通信系统中PCM接收端应如何获得接收输入时钟和接收帧同步时钟信号?