[工学]RZ8641通信技术实验平台讲义.doc
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1、RZ8641通信原理实验讲义目 录目 录1前 言3拨码器开关设置一览表4第一部分 基础实验6实验1 555自激多谐振荡器实验6实验2 模拟信号源实验9实验3 CPLD可编程逻辑器件实验12实验4 接收滤波放大器实验16实验5 计算机串口实验18实验6 数字光纤通信实验21第二部分 原理实验24实验1 抽样定理及其应用实验24实验2 PCM编译码系统实验29实验3 ADPCM编译码系统实验33实验4 CVSD编译码系统实验37实验5 FSK(ASK)调制解调实验42实验6 相位键控调制解调实验47实验7 数字同步技术实验53实验8 眼图观察测量实验57实验9 数字频率合成实验61实验10 卷积编
2、译码及纠错能力验证实验65实验11 汉明码编译码及纠错能力验证实验74实验12 汉明、交织码编译码及纠错能力验证实验78实验13 循环码编译码及纠错能力验证实验81实验14 软件无线电技术实验之一(FSK调制解调)85实验15 软件无线电技术实验之二(BPSK调制解调)89实验16 软件无线电技术实验之三(QPSK调制解调)92实验17 软件无线电技术实验之四(OQPSK调制解调)95实验18 软件无线电技术实验之五(MSK调制解调)98实验19 软件无线电技术实验之六101(直接序列扩频DS编解码)101实验20 软件无线电技术实验之七(AM调制)104实验21 软件无线电技术实验之八(DS
3、B调制)109实验22 软件无线电技术实验之九(SSB调制)112实验23 基带信号的常见码型变换实验116实验24 AMI/HDB3编译码实验121第三部分 综合实验125实验1 PCM、HDB3传输系统实验125实验2 PCM、汉明码传输系统实验127实验3 PCM、汉明、交织码传输系统实验129实验4 CVSD、汉明码传输系统实验131实验5 CVSD、汉明、交织码传输系统实验133实验6 时分复接/解复接系统实验135实验7 CVSD、PSK传输系统实验139实验8 通信信道误码测试实验141第四部分 开发实验143实验1 M序列产生实验143实验2 PCM时序控制实验143实验3 C
4、MI编译码实现实验143实验4 绝对/相对码转换实验143实验5 FSK系统建模与设计(VHDL)实验143154 前 言本通信原理实验平台由实验平台底板和实验模块组成,根据教学大纲对通信原理课程性质的定位,为广大院校师生提供了良好的教学实验条件。我们在多年积累的教学经验和学校使用反馈意见的基础上,保留了前几款实验箱的特色实验,扩展了实验模块的功能,加强了模块间的系统性实验,大大增加了实验内容;同时为了配合实验室设备管理,我们在各模块电路板上加有有机玻璃保护罩。整个实验平台,突出体现理论知识的系统性和教学内容的稳定性,使学生能够掌握分析研究通信系统各种部件的基本方法,强调培养学生理论联系实际和
5、研究、开发、创新的能力。本实验平台要求示波器最低配置为20M双踪模拟示波器,示波器的幅度档一般设置在2V档,探头1X无衰减。测量时黑色的接地夹子应先接地。一般情况下,本实验平台上元器件的标号都是按照模块划分的。如标号58TP01, “58TP01”中的“58”表示模块的标号,即“XXX模块”;“01”表示编号,“TP”表示常规测试点;“位:A”表示此模块需要安置在底板的标号为“A”位置,合起来即表示 “XXX模块”需安置在底板的标号为“A”位置,其中一个标号58TP01波形测量点(镀银测试针)。另外,如标号为58P01,即表示一个信号输入(输出)连接点(铜质铆孔),如铆孔边的箭头背离铆孔,即表
6、示是信号输出连接点;如箭头指向铆孔,即表示信号输入连接点。本实验平台中,所有通信信号都是通过铆孔开放出来的,实验时需在了解实验结构的基础上,用铆孔连接线连接构成所需实验系统。进行铆孔连接时,连接线接头插入铆孔后,轻轻旋转一个小角度,接头将和铆孔锁死;拔出时,回转一个小角度即可轻松拔出,切勿使用莽力拉扯,以免插头针断在铆孔中。实验操作前,务必预习实验内容,在弄清楚实验要求和各模块功能的基础上,进行实验系统的连接构建。电子元器件标号首字母的意思:TP表示信号波形测量点,P表示信号输入输出铜铆孔,U表示芯片集成电路,R表示电阻,C表示普通电容,E表示电解电容,J表示接插件,JZ表示晶振或晶体,K表示
7、选择开关等。拨码器开关设置一览表在本实验平台上,我们采用了红色的拨码器来设置各种实验的参数。拨码器的白色开关:往上,记为1;往下,记为0。一、“时钟与基带数据产生模块”5位拨码开关4SW02:S1:00000:PN15 2K,15位m序列111101011001000S2:00001:PN15 32K,15位m序列111101011001000S3:00010:PN31 2K,31位m序列31位1111100110100100001010111011000S4:00011:PN31 32K,31位m序列31位1111100110100100001010111011000S5:00100:CVS
8、D,速率8K S6:00101:CVSD,速率16K S7:00110:CVSD,速率32K S8:00111:CVSD,速率64K S9:01000:PCM,线路速率64KS10:01001:PCM,线路速率128K S11:01010:滤波器中心频率3.4K S12:01011:滤波器中心频率6K S13:01100:滤波器中心频率12KS14:01101:待用S15:01110:4SW01拨码器设置数据64KS16:01111:时分复用(4SW01拨码器设置数据64K, PCM编码64K、CVSD编码64K、滤波器3.4K)。下面是常见码型变换的开关设置:S17:1X000:单极性归零编
9、码S18:1X001:双极性不归零S19:1X010:双极性归零S20:1X011:CMIS21:1X100:曼彻斯特S22:1X101:密勒S23:1X110:PST注:编码数据选择(4P01)。X=0时为4SW01拨码器设置数据,X=1时为15位m序列。二、“汉明、交织、循环编码模块”,“汉明、交织、循环传输模块”,“汉明、交织、循环译码模块”的拨码开关设置:编码:24SW01:0XXX外部输入数据,64K 1XXX读取SW02设置数据,往上为1,往上为0 X001 汉明,可外部输入数据。24SW02四位数有效 X010 交织,可外部输入数据。24SW02四位数有效 X100 循环,不可外
10、部输入数据。24SW02后三位数有效传输:23SW01:开关往上,原编码数据取反;开关往下,原编码数据不变译码:25SW01:开关设置与编码端24SW01后三位设置同即可,第一位待用。三、“复接/解复接、同步模块”的4位拨码器开关39SW011.同步、再生和码型转换功能,数据从39P01输入0001 2K时钟提起。0010 32K DPSK时钟提起、相对码绝对码转换。39P06输出同步时钟,39P07输出再生和码型转换后信号。0011 32K PSK时钟提起、再生。39P06输出同步时钟,39P07输出再生后信号。2.复接/解复接功能1111 实现4SW02拨码器、PCM编码、CVSD编码等数
11、据的复接和分接输出功能。第一部分 基础实验实验1 555自激多谐振荡器实验一、实验目的1了解555内部结构原理和逻辑功能;2掌握555构成的各种脉冲电路;3了解PAM抽样脉冲形成模块的使用方法和有关参数。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块,位号:G2频率计1台320M双踪示波器1台 三、实验原理555定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路,其组成电路框图如图1-1所示。它的功能表见表1-1。555定时器有二个比较器A1和A2,有一个RS触发器,R和S高电平有效。三极管VT1为跟随器,对清零信号起缓冲作用。三极管VT2做为开关使用,以便提高7端的负载能力。比较器的输入端有一个由三个5kW电
12、阻组成的分压器,由此可以获得和两个分压值,一般称为阈值。555定时器的1脚是接地端GND,2脚是低触发端TL,3脚是输出端OUT,4脚是清除端Rd,5脚是电压控制端CV,6脚是高触发端TH,7脚是放电端DIS,8脚是电源端VCC。555定时器的输出端电流可以达到200mA,因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载,如继电器、扬声器、发光二极管等。图1-1 555定时器电路框图表1-1 555定时器功能表由电路框图和功能表可以得出如下结论:1555定时器有两个阈值,分别是和。 2输出端3脚和放电端7脚状态一致,输出低电平对应放电管饱和,在7脚外接有上拉电阻时,7脚为低电平。输出高电平对应放电管截
13、止,在有上拉电阻时,7脚为高电平。3输出端状态的改变有滞回现象,回差电压为。4输出与触发输入反相。掌握这四条,对分析555定时器组成的电路十分有利。本实验平台上,采用555定时器电路来产生后续实验的抽样脉冲,输出频率覆盖范围为2KHZ30KHZ。本模块位于底板的左下角。四、实验设置 W05:抽样脉冲频率调节电位器。 K02: 选择开关,“555”档,即输出555定时器产生的矩形脉冲。“C8”档,即输出与系统时钟同源的8KHZ的同步时钟。P09:抽样脉冲输出连接铆孔(注意铆孔下面标注的箭头方向。若箭头背离铆孔,说明此铆孔点为信号输出孔;若箭头指向铆孔,说明此铆孔点为信号输入孔)。五、实验内容及步
14、骤1插入有关实验模块:在关闭系统电源的条件下,将“时钟与基带数据发生模块”,插到底板“G”号的位置插座上(具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”)。注意模块插头与底板插座的防呆口一致,模块位号与底板位号的一致。2加电:打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常,请立即关闭电源,查找异常原因。3开关K02拨在“555”档。4用示波器和频率计监测P09测试点,调节W05电位器(由于本信号带负载能力有限,如果同时接示波器和频率计后,测试的波形可能会失真。5记录P09测试点波形的频率调节范围,画出最小、最大等至少三个频率点的波形,注明必要的文字说明。6. 关机拆线:实验
15、结束,关闭电源,拆除信号连线,并按要求放置好实验模块。六、实验报告要求1画出555定时器内部结构原理示意图,简明叙述其工作原理。2画出本实验模块输出脉冲波形的最小、最大等至少三个频率点的波形,注明必要的文字说明。3整理出555定时器的几种常用功能的基本电路,分析其工作原理。实验2 模拟信号源实验一、实验目的1了解本模块中函数信号产生芯片的技术参数;2了解本模块在后续实验系统中的作用;3熟悉本模块产生的几种模拟信号的波形和参数调节方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块,位号:G2频率计1台320M双踪示波器1台 4小电话单机1部三、实验原理本模块主要功能是产生频率、幅度连续可调的正弦波、三角
16、波、方波等函数信号(非同步函数信号),另外还提供与系统主时钟同源的2KHZ正弦波信号(同步正弦波信号)。在实验系统中,可利用它定性地观察通信话路的频率特性,同时用做PAM、PCM、ADPCM、CVSD(M)等实验的音频信号源。本模块位于底板的左边1. 非同步函数信号它由集成函数发生器XR2206和一些外围电路组成,XR2206芯片的技术资料可到网上搜索得到。函数信号类型由三档开关K01选择,类型分别为三角波、正弦波、方波等;峰峰值幅度范围010V,可由W03调节;频率范围约500HZ5KHZ,可由W02调节;直流电平可由W01调节(一般左旋到底)。非同步函数信号源结构示意图,见图2-1。K01
17、U01U02跟随放大器XR2206电 路三角波正弦波方波P03 图2-1 非同步函数信号源结构示意图2. 同步正弦波信号它由2KHz方波信号源、低通滤波器和输出放大电路三部分组成。2KHz方波信号由“时钟与基带数据发生模块”分频产生。U03及周边的阻容网络组成一个截止频率为2KHZ的低通滤波器,用以滤除各次谐波,只输出一个2KHz正弦波,在P04可测试其波形。用其作为PAM、PCM、ADPCM、CVSD(M)等模块的音频信号源,其编码数据可在普通模拟示波器上形成稳定的波形,便于实验者观测。18W01用来改变输出同步正弦波的幅度。同步信号源结构示意图,见图2-2。U04南京润众科技有限公司整理U
18、034U01跟随放大器P04CPLD器 件低通滤波器 图2-2 同步函数信号源结构示意图3. 模拟电话输入电路本模块提供了两路用户模拟电话接口,图2-3是其电路结构示意图。J02A/ J02B是电话机的水晶头接口,U01是PBL38614专用电话集成电路。它的工作原理是:当对电话机的送话器讲话时,该话音信号从PBL38614的TR对应的引脚输入,经U01内部二四线转换处理后从T端输出。T端的模拟电话输出信号经P05/ P07铜铆孔送出,可作为语音信号输出用。 当接收对方的话音时,送入U01芯片R端的输入信号可由P06/P08铜铆孔送入。此时,在电话听筒中即可听到送入信号的声音。南京润众科技有限
19、公司整理U01J02ABP05/P07PBL38614电话接口芯片P06/P08TRTR图2-3 用户电话结构示意图四、实验设置K01:非同步函数信号类型选择,正弦波、三角波、方波。 W01:非同步函数信号的直流电平调节,调节范围至少为02V,视信号幅度而定,一般调节为0V(左旋到底)。 W02:非同步函数信号的频率调节,一般使用频率值范围为14KHZ。 W03:非同步函数信号的幅度调节,一般使用峰峰值范围为04V。 P03:非同步函数信号的输出连接铆孔。W04: 同步函数信号的幅度调节,一般使用峰峰值范围为04V。 P04:同步正弦波信号的输出连接铆孔。 J02A:用户电话A的水晶头接口。P
20、05: 用户电话A语音发送信号输出铆孔。P06: 用户电话A语音接收信号输入铆孔。J02B:用户电话B的水晶头接口。P07: 用户电话B语音发送信号输出铆孔。P08: 用户电话B语音接收信号输入铆孔。五、实验内容及步骤1插入有关实验模块:在关闭系统电源的条件下,将“时钟与基带数据发生模块”,插到底板“G”号的位置插座上(具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”)。注意模块插头与底板插座的防呆口一致,模块位号与底板位号的一致。2加电:打开系统电源开关,底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常,请立即关闭电源,查找异常原因。3. 非同步函数信号源测试: 频率计和示波器监测P03测试点
21、,按上述设置测试非同步函数信号源输出信号波形,记录其波形参数。4同步正弦波信号源测试:频率计和示波器监测P04测试点,按上述设置测试同步正弦波信号源输出信号波形,记录其波形参数。5用户电话测试:1)电话模块接上电话单机,说话或按住某个数字键不放,用示波器测试其发端波形。2)用信号连接线连接P03与P06/P08两铆孔,即将函数信号送入电话的接收端,调节信号的频率和幅度,听听筒中发出的声音。6. 关机拆线:实验结束,关闭电源,拆除信号连线,并按要求放置好实验模块。六、实验报告要求1记录非同步、同步函数信号的幅度、频率、直流分量等参数,画出测试的波形图。2记录电话数字键波形,了解电话拨号的双音多频
22、的有关技术。实验3 CPLD可编程逻辑器件实验一、实验目的1了解ALTERA公司的CPLD可编程器件EPM240;2了解本模块在实验系统中的作用及使用方法;3掌握本模块中数字信号的产生方法。二、实验仪器1时钟与基带数据发生模块,位号:G220M双踪示波器1台 3频率计1台三、实验原理CPLD可编程模块(芯片位号:4U01)用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。它由CPLD可编程器件ALTERA公司的EPM240、下载接口电路(4J03)和一块晶振(4JZ01)组成。晶振用来产生16.384MHz系统内的主时钟,送给CPLD芯片生成各种时钟和数字信号。本实验要求实验者了解这些信号的产生
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