1、 課程: 通信原理 移相鍵控PSK解調實驗實驗報告系 電子系 專業 通信工程 班級 文通104-1 姓名 王笑 學號 201090513121 指導教師 劉美娟 學年學期 大三上學期 2012 年 12月1日一、實驗目的 1、掌握絕對碼、相對碼的概念以及它們之間的變換關系和變換方法。2、掌握用鍵控法產生PSK/DPSK信號的方法。3、掌握PSK/DPSK相干解調的原理。4、掌握絕對碼波形與DPSK信號波形之間的關系。二、實驗內容 1、觀察絕對碼和相對碼的波形和轉換關系。2、觀察PSK/DPSK調制信號波形。3、觀察PSK/DPSK解調信號波形。三、實驗模塊 1、通信原理 0 號模塊一塊2、通信

2、原理 3 號模塊一塊3、通信原理 4 號模塊一塊4、通信原理 7 號模塊一塊5、示波器一臺四、實驗原理1、2PSK/2DPSK調制原理PSK調制在數字通信系統中是一種極重要的調制方式，它的抗干擾噪聲性能及通頻帶的利用率均優先于ASK移幅鍵控和FSK移頻鍵控。因此，PSK技術在中、高速數據傳輸中得到了十分廣泛的應用。PSK信號是用載波相位的變化表征被傳輸信息狀態的，通常規定0相位載波和相位載波分別代表傳1和傳0，其時域波形示意圖如圖11-1所示。設二進制單極性碼為an，其對應的雙極性二進制碼為bn，則2PSK信號的一般時域數學表達式為： （11-1） 則（11-1）式可變為： 圖11-1 2PS

3、K信號的典型時域波形由（11-1）式可見，2PSK信號是一種雙邊帶信號。我們知道，2PSK信號是用載波的不同相位直接去表示相應的數字信號而得出的，在這種絕對移相的方式中，由于發送端是以某一個相位作為基準的，因而在接收系統也必須有這樣一個固定基準相位作參考。如果這個參考相位發生變化，則恢復的數字信息就會與發送的數字信息完全相反，從而造成錯誤的恢復。這種現象常稱為2PSK的“倒”現象，因此，實際中一般不采用2PSK方式，而采用差分移相（2DPSK）方式。2DPSK方式即是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數字信息的一種方式。例如，假設相位值用相位偏移x表示（x定義為本碼元初相與前一碼元初相之差

4、），并設 則數字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關系可舉例表示如下：數字信息：0 0 1 1 1 0 0 1 0 12DPSK信號相位：0 0 0 0 0 0 或： 0 0 0 0 0圖11-2 2PSK與2DPSK波形對比圖11-2為對同一組二進制信號調制后的2PSK與2DPSK波形。從圖中可以看出，2DPSK信號波形與2PSK的不同。2DPSK波形的同一相位并不對應相同的數字信息符號，而前后碼元相對相位的差才唯一決定信息符號。這說明，解調2DPSK信號時并不依賴于某一固定的載波相位參考值。只要前后碼元的相對相位關系不破壞，則鑒別這個關系就可以正確恢復數字信息，這就避免了2PSK方式中的“

5、倒”現象發生。同時我們也可以看到，單純從波形上看，2PSK與2DPSK信號是無法分辨的。這說明，一方面，只有已知移相鍵控方式是絕對的還是相對的，才能正確判定原信息；另一方面，相對移相信號可以看成是把數字信息序列（絕對碼）變換成相對碼，然后再根據相對碼進行絕對移相而形成。為了便于說明概念，我們可以把每個碼元用一個如圖11-3所示的矢量圖來表示。圖中，虛線矢量位置稱為基準相位。在絕對移相中，它是未調制載波的相位；在相對移相中，它是前一碼元載波的相位。如果假設每個碼元中包含有整數個載波周期，那么，兩相鄰碼元載波的相位差既表示調制引起的相位變化，也是兩碼元交界點載波相位的瞬時跳變量。根據ITU-T的建

6、議，圖11-3（a）所示的移相方式，稱為A方式。在這種方式中，每個碼元的載波相位相對于基準相位可取0、。因此，在相對移相后，若后一碼元的載波相位相對于基準相位為0，則前后兩碼元載波的相位就是連續的；否則，載波相位在兩碼元之間要發生跳變。圖11-3（b）所示的移相方式，稱為B方式。在這種方式中，每個碼元的載波相位相對于基準相位可取 /2。因而，在相對移相時，相鄰碼元之間必然發生載波相位的跳變。這樣，在接收端接收該信號時，如果利用檢測此相位變化以確定每個碼元的起止時刻，即可提供碼元定時信息，這正是B方式被廣泛采用的原因之一。圖11-3 二相調制移相信號矢量圖2DPSK的調制原理與2FSK的調制原理

7、類似，也是用二進制基帶信號作為模擬開關的控制信號輪流選通不同相位的載波，完成2DPSK調制，其調制的基帶信號和載波信號分別從“PSK-NRZ”和“PSK載波”輸入，差分變換的時鐘信號從“PSK-BS”點輸入，其原理框圖如圖11-4所示：圖11- 2DPSK調制原理框圖差分變換在數據傳輸系統中，由于相對移相鍵控調制具有抗干擾噪聲能力強，在相同的信噪比條件下，可獲得比其他調制方式（例如：ASK、FSK）更低的誤碼率，因而這種方式廣泛應用在實際通信系統中。DPSK調制是采用碼型變換法加絕對調相來實現，既把數據信息源（如偽隨機碼序列、增量調制編碼器輸出的數字信號或脈沖編碼調制PCM編碼器輸出的數字信號

8、）作為絕對碼序列an，通過差分編碼器變成相對碼序列bn，然后再用相對碼序列bn，進行絕對移相鍵控，此時該調制的輸出就是DPSK已調信號。絕對碼是以寬帶信號碼元的電平直接表示數字信息的，如規定高電平代表“1”，低電平代表“0”。 圖11-6（a） 差分編碼器電路 圖11-6（b） 工作波形相對碼（差分碼）是用基帶信號碼元的電平與前一碼元的電平有無變化來表示數字信息的，如規定：相對碼中有跳變表示1，無跳變表示0。圖11-6（a）是差分編碼器電路，可用模二加法器延時器（延時一個碼元寬度Tb)來實現這兩種碼的互相轉換。設輸入的相對碼an為1110010碼，則經過差分編碼器后輸出的相對碼bn為10111

9、00，即bn= an模二加bn1。 圖11-6（b）是它的工作波形圖。相乘器實現輸入載波信號和基帶信號的相乘變換，輸出相應調制信號。2、2DPSK解調原理（a）極性比較法 （b）相位比較法圖10-3 2DPSK解調原理框圖2DPSK解調最常用的方法是極性比較法和相位比較法，這里采用的是極性比較法對2DPSK信號進行解調。五、實驗步驟1、PSK/DPSK調制實驗1）按照下表進行實驗連線：源端口目的端口連線說明信號源：PN（32K）模塊3：PSK-NRZS4撥為“1010”，PN是32K偽隨機碼信號源：128K同步正弦波模塊3：PSK載波提供PSK調制載波，幅度為4V2）按如下方式連接示波器和測試

10、點：示波器通道目標測試點說明通道PSK-NRZ輸入PN碼信號通道PSK-OUTPN碼經過PSK調制后的波形啟動仿真開關，開啟各模塊的電源開關。3）將開關K3撥到“PSK”端，以信號輸入點“PSK-NRZ”的信號為內觸發源，用雙蹤示波器同時觀察點“PSK-NRZ”與“PSK-OUT”輸出的波形。4）關閉仿真開關，不改變PSK調制實驗連線。將開關K3撥到“DPSK”端，增加連線：源端口目的端口連線說明信號源：CLK1（32K）模塊3：PSK-BSDPSK位同步時鐘輸入再啟動仿真，以信號輸入點“PSK-NRZ”的信號為內觸發源，用雙蹤示波器同時觀察點“PSK-NRZ”與“PSK-OUT”輸出的波形。

11、5）通過信號源模塊上的撥碼開關S4改變PN碼頻率后送出，重復上述實驗。2、PSK/DPSK解調實驗1）恢復PSK調制實驗的連線，K3撥到“PSK”端，然后增加以下連線：源端口目的端口連線說明模塊3：PSK-OUT模塊4：PSKINPSK解調輸入模塊3：PSK-OUT模塊7：PSKIN載波同步提取輸入模塊7：載波輸出模塊4：載波輸入提供同步解調載波模塊4：PSK-DOUT模塊7：DIN鎖相環法位同步提取信號輸入模塊7：BS模塊3：PSK-BS提取的位同步信號2）按如下方式連接示波器和測試點：示波器通道目標測試點說明通道PSK-DOUT信號整流低通后輸出通道OUT3信號經過判決輸出啟動仿真開關，開

12、啟各模塊的電源開關。2）將模塊7上的撥碼開關S2撥為“0110”，觀察模塊4上信號輸出點“PSK-DOUT”處的波形。并調節模塊4上的電位器W4（逆時針擰到最大），直到在該點觀察到穩定的PN碼。3）用示波器雙蹤分別觀察模塊3上的“PSK-NRZ”和模塊4上的“OUT3”處的波形，比較二者波形。4）通過信號源模塊上的撥碼開關S4改變PN碼頻率后送出，重復上述實驗。5）DPSK解調與PSK解調基本相同，它多了一個逆差分變換過程，注意通過開關K1選擇DPSK方式解調，學生可以在老師的指導下自己完成連線觀察解調波形。六、實驗結果PSK調制波形輸入信號為32K PN序列，測試點為“PN”；CH2是輸出為

13、DPSK調制信號改變PN信號的頻率（1010）后的DPSK調制信號解調后的PN碼七、實驗分析通過理論分析可以發現在2PSK調制中，在由信號“1”電平變成“0”電平的時候會有的相位差，對應的波形會出現反相的現象，通過實驗后對波形的分析可以發現實際波形有差異，在持續的高電平時有時會出現反相的現象，不過“高低”電平轉化的過程中滿足反相的情況。對于2DPSK波形來說是與前一個碼元比相，存在“0”相位和“”相位，前后碼元相差“”相位，通過實驗波形分析可以看出在2DPPSK中幾乎滿足這一特點，說明實驗還是比較成功的。八、實驗心得 通過本次仿真實驗使我明白了PSK調制與解調的原理，通過觀察波形也發現了PSK

14、解調時只能用相干解調才能還原出原始波形，這次實驗使我明白了理論與實踐的結合才能對知識點理解深刻 課程: 通信原理 眼圖實驗實驗報告系 電子系 專業 通信工程 班級 文通104-1 姓名 王笑 學號 201090513235 指導教師 劉美娟 學年學期 大三上學期 2012年 12 月 2 日一、實驗目的 1、掌握眼圖觀測的方法。2、掌握相關眼圖的測量方法。二、實驗內容 1、觀測眼圖。2、測量沿途的判決電平、噪聲容限。三、實驗模塊 1、通信原理0號模塊一塊2、通信原理11號模塊一塊3、示波器一臺四、實驗原理 在實際系統中，完全消除碼間串擾是十分困難的，而碼間串擾對誤碼率的影響目前尚無法找到數學上

15、便于處理的統計規律，還不能進行準確計算。為了衡量基帶傳輸系統的性能優劣，在實驗室中，通常用示波器觀察接收信號波形的方法來分析碼間串擾和噪聲對系統性能的影響，這就是眼圖分析法。如果將輸入波形輸入示波器的Y軸，并且當示波器的水平掃描周期和碼元定時同步時，在示波器上顯示的圖形很象人的眼睛，因此被稱為眼圖。二進制信號傳輸時的眼圖只有一只“眼睛”，當傳輸三元碼時，會顯示兩只“眼睛”。眼圖是由各段碼元波形疊加而成的，眼圖中央的垂直線表示最佳抽樣時刻，位于兩峰值中間的水平線是判決門限電平。圖23-1 眼圖的一般描述在無碼間串擾和噪聲的理想情況下，波形無失真，“眼”開啟得最大。當有碼間串擾時，波形失真，引起“

16、眼”部分閉合。若再加上噪聲的影響，則使眼圖的線條變得模糊，“眼”開啟得小了，因此，“眼”張開的大小表示了失真的程度。由此可知，眼圖能直觀地表明碼間串擾和噪聲的影響，可評價一個基帶傳輸系統性能的優劣。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調整，以減小碼間串擾和改善系統的傳輸性能。通常眼圖可以用圖7.6所示的圖形來描述。由此圖可以看出：1）眼圖張開的寬度決定了接收波形可以不受串擾影響而抽樣再生的時間間隔。顯然，最佳抽樣時刻應選在眼睛張開最大的時刻。2）眼圖斜邊的斜率，表示系統對定時抖動（或誤差）的靈敏度，斜邊越陡，系統對定時抖動越敏感。3）眼圖左（右）角陰影部分的水平寬度表示信號零點的變化范圍，

17、稱為零點失真量，在許多接收設備中，定時信息是由信號零點位置來提取的，對于這種設備零點失真量很重要。4）在抽樣時刻，陰影區的垂直寬度表示最大信號失真量。5）在抽樣時刻上、下兩陰影區間隔的一半是最小噪聲容限，噪聲瞬時值超過它就有可能發生錯誤判決；五、實驗步驟 1、觀測眼圖：1、按如下方式連線:源端口目標端口連線說明信號源：“PN”奈奎斯特模塊:“NRZ IN”提供被抽樣信號信號源：“CLK1”奈奎斯特模塊:“BS IN”提供抽樣時鐘2、參考如下方式連接示波器和測試點：示波器通道目標測試點說明通道BS OUT位同步時鐘通道Filter OUT眼圖觀測點啟動仿真開關，開啟各模塊的電源開關。3、將“信號

18、源模塊”上的撥碼開關S4設為1011，使測試點“PN”輸出16K時鐘。4、將“信號源模塊”和11號板的電源開關撥下。輕按“奈奎斯特模塊”的 “擇按鍵，直到上面的“16K”的指示燈亮。用示波器的CH1通道觀測“奈奎斯特模塊”測試點“BS OUT”，用CH2通道觀測“奈奎斯特模塊”的測試點“Filter OUT”。調節示波器的觸發釋抑直到觀測到眼圖。 II、判決電平、噪聲容限測量：1、眼圖中間的位置相對于GND位置的電平值即為判決門限。2、測量眼圖最佳判決點處的峰峰值的1/2即為噪聲容限。六、實驗心得通過本次實驗掌握了眼圖觀測的方法。學會了相關眼圖的測量方法。通過實驗對這部分有了新的理解和認識，同

19、時對該課程產生了興趣。七、實驗結果八、實驗結果分析通過理論學習可以知道在無碼間串擾和噪聲的理想情況下，波形無失真，“眼”開啟得最大。當有碼間串擾時，波形失真，引起“眼”部分閉合。若再加上噪聲的影響，則使眼圖的線條變得模糊，“眼”開啟得小了，眼圖的大小反應了波形失真的情況，通過實驗后的波形分析可以看出波形比較理想與實際情況的差距比較小。 課程: 通信原理 碼型變換實驗實驗報告系 電子系 專業 通信工程 班級 文通104-1 姓名 王笑 學號 201090513121 指導教師 劉美娟 學年學期 大三上學期 2012年 12月3日一、實驗目的 1、了解幾種常用的數字基帶信號。2、掌握常用數字基帶傳

20、輸碼型的編碼規則。3、掌握常用CPLD實現碼型變換的方法。二、實驗內容 1、觀察AMI碼、HDB3碼的波形。2、觀察全0碼或全1碼時各碼型的波形。3、觀察HDB3碼、AMI碼的正負極性波形。4、觀察AMI碼、HDB3碼經過碼型反變換后的輸出波形。三、實驗模塊 1、通信原理0號模塊一塊2、通信原理6號模塊一塊3、通信原理7號模塊一塊4、示波器一臺四、實驗原理 I、基本原理在數字通信中，有些場合可以不經過載波調制和解調過程而讓基帶信號直接進行傳輸。例如，在市區內利用電傳機直接進行電報通信，或者利用中繼方式在長距離上直接傳輸PCM信號等。這種不使用載波調制裝置而直接傳送基帶信號的系統，我們稱它為基帶

21、傳輸系統，它的基本結構如圖15-1所示。圖15-1基帶傳輸系統的基本結構該結構由信道信號形成器、信道、接收濾波器以及抽樣判決器組成。這里信道信號形成器用來產生適合于信道傳輸的基帶信號，信道可以是允許基帶信號通過的媒質（例如能夠通過從直流至高頻的有線線路等）；接收濾波器用來接收信號和盡可能排除信道噪聲和其他干擾；抽樣判決器則是在噪聲背景下用來判定與再生基帶信號。若一個變換器把數字基帶信號變換成適合于基帶信號傳輸的基帶信號，則稱此變換器為數字基帶調制器；相反，把信道基帶信號變換成原始數字基帶信號的變換器，稱之為基帶解調器。基帶信號是代碼的一種電表示形式。在實際的基帶傳輸系統中，并不是所有的基帶電波

22、形都能在信道中傳輸。例如，含有豐富直流和低頻成分的基帶信號就不適宜在信道中傳輸，因為它有可能造成信號嚴重畸變。單極性基帶波形就是一個典型例子。再例如，一般基帶傳輸系統都從接收到的基帶信號流中提取定時信號，而收定時信號又依賴于代碼的碼型，如果代碼出現長時間的連“0”符號，則基帶信號可能會長時間出現0電位，而使收定時恢復系統難以保證收定時信號的準確性。歸納起來，對傳輸用的基帶信號的主要要求有兩點：（1）對各種代碼的要求，期望將原始信息符號編制成適合于傳輸用的碼型；（2）對所選碼型的電波形要求，期望電波形適宜于在信道中傳輸。II、編碼規則1、AMI碼AMI碼的全稱是傳號交替反轉碼。這是一種將信息代碼

23、0(空號)和1(傳號)按如下方式進行編碼的碼：代碼的0仍變換為傳輸碼的0,而把代碼中的1交替地變換為傳輸碼的+1，-1，+1，-1，。例如：信息代碼：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1AMI碼： +1 0 0-1+1 0 0 0-1+1-1由于AMI碼的傳號交替反轉，故由于它決定的基帶信號將出現正負脈沖交替，而0電位保持不變的規律。這種基帶信號無直流成分，且只有很小的低頻成分，因而它特別適宜在不允許這些成分通過的信道中傳輸。除了上述特點以外，AMI碼還有編譯碼電路簡單以及便于觀察誤碼情況等優點，它是以種基本的線路碼，在高密度信息流得數據傳輸中，得到廣泛采用。但是，AMI碼有一個重要缺點

24、，即當它用來獲取定時信息時，由于它可能出現長的連0串，因而會造成提取定時信號的困難。2、HDB3碼HDB3碼是對AMI碼的一種改進碼，它的全稱是三階高密度雙極性碼。其編碼規則如下：先檢查消息代碼（二進制）的連0情況，當沒有4個或4個以上連0串時，按照AMI碼的編碼規則對信息代碼進行編碼；當出現4個或4個以上連0串時，則將每4個連0小段的第4個0變換成與前一非0符號（+1或-1）同極性的符號，用V表示（即+1記為+V，-1記為-V），為使附加V符號后的序列不破壞“極性交替反轉”造成的無直流特性，還必須保證相鄰V符號也應極性交替。當兩個相鄰V符號之間有奇數個非0符號時，用取代節“000V”取代4連

25、0信息碼；當兩個相鄰V符號間有偶數個非0符號時，用取代節“B00V”取代4連0信息碼。例如：代碼： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 000 0 1 1AMI碼： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 000 0 -1 +1HDB3碼：-1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1 -B00 -V -1 +1HDB3碼的特點是明顯的，它除了保持AMI碼的優點外，還增加了使連0串減少到至多3個的優點，而不管信息源的統計特性如何。這對于定時信號的恢復是十分有利的。HDB3碼是CCITT推薦使用的碼型之一。III、電路原理將信號源產生的NRZ碼和位同步信號

26、BS送入U1（EPM3064）進行變換，可以直接得到各種單極性碼和各種雙極性碼的正、負極性編碼信號（因為CPLD的IO口不能直接接負電平，所以只能將分別代表正極性和負極性的兩路編碼信號分別輸出，再通過外加電路合成雙極性碼），如HDB3碼的正、負極性編碼信號送入U2（CD4051）的選通控制端，控制模擬開關輪流選通正、負電平，從而得到完整的HDB3碼。解碼也同樣需要將雙極性的HDB3碼變換成分別代表正極性和負極性的兩路信號，再送入CPLD進行解碼，得到NRZ碼。其他雙極性碼的編、解碼過程相同。各編碼波形如圖15-2所示圖15-2 編碼波形五、實驗步驟AMI，HDB3碼編解碼電路觀測1）對照下表完

27、成實驗連線：源端口目的端口連線說明信號源：NRZ（8K）模塊6：NRZIN8KNRZ碼基帶傳輸信號輸入信號源：CLK2（8K）模塊6：BS提供編譯碼位時鐘模塊6：HDB3/AMI-OUT模塊7：輸入鎖相環法同步提取輸入模塊7：位同步輸出模塊6：BSR提取的位同步輸入模塊6：DOUT1模塊6：IN-A電平變換A路編碼輸入模塊6：DOUT2模塊6：IN-B電平變換B路編碼輸入模塊6：HDB3/AMI-OUT模塊6：HDB3/AMI-IN電平反變換輸入模塊6：OUT-A模塊6：DIN1電平反變換A路編碼輸出模塊6：OUT-B模塊6：DIN2電平反變換B路編碼輸出2）可參考如下方式連接示波器和測試點：

28、示波器通道目標測試點說明通道NRZIN輸入NRZ信號通道HDB3/AMI-OUT編碼輸出信號啟動仿真開關，開啟各模塊的電源開關。3）通過模塊6上的撥碼開關S1選擇碼型為AMI碼，即“01000000”。4）將信號源S4、S5撥到“1100”，S1、S2、S3分別設為“01110010”“00011000”“01000011”。5）模塊7的S2設置為“1000”。6）以“NRZIN”為內觸發源，分別用雙蹤示波器觀測“DOUT1”，“DOUT2”，“HDB3/AMI-OUT”三點的波形。7）以“NRZIN”為內觸發源，用雙蹤示波器觀測“OUT-A”，“OUT-B”，“NRZ-OUT”三點的波形，觀

29、察解碼波形與初始信號是否一致。8）通過撥碼開關S1選擇碼型為HDB3碼（S1設置為“10000000”），重復上述步驟。六、實驗結果輸入8K的NRZ碼和AMI輸出波形8K的NRZ碼和HDB3輸出波形七、實驗心得通過本次實驗了解了幾種常用的數字基帶信號。掌握了常用數字基帶傳輸碼型的編碼規則。學會了常用CPLD實現碼型變換的方法。知道了AMI碼型與HDB3碼的轉換，掌握了常用CPLD實現碼型變換的方法，加深了對碼型變換的理解。八、實驗分析通過理論學習可以知道對與AMI碼的編寫主要是對高電平進行編碼，使其序列中出現“+1”“-1”交替出現的情況，通過觀察實驗后的波形可以看出，在“0”電平時保持原有的

30、波形，在連“+1”時對其編碼使其“+1”“-1”交替出現。實際與理論符合。HDB3碼中對于連續四個長“0”串出現的時候對其進行編碼，使其“V”正負交替出現，“1”和“B”正負交替出現。通過觀察實驗后的輸出波形可以看出符合編碼規則。 課程: 通信原理 抽樣定理和PAM調制實驗實驗報告系 電子系 專業 通信工程 班級 文通104-1 姓名 王笑 學號 201090513235 指導教師 劉美娟 學年學期 大三上學期 2012 年 12 月4日一、實驗目的1、通過脈沖幅度調制實驗，加深理解脈沖幅度調制的原理。2、通過對電路組成、波形和所測數據的分析，加深理解這種調制方式的優缺點。二、實驗內容 1、觀

31、察模擬輸入正弦波信號、抽樣時鐘的波形和脈沖幅度調制信號，并注意觀察它們之間的相互關系及特點。2、改變模擬輸入信號或抽樣時鐘的頻率，多次觀察波形。三、實驗模塊 1、通信原理0號模塊一塊2、通信原理1號模塊一塊3、示波器一臺四、實驗原理 1、基本原理1）抽樣定理抽樣定理表明：一個頻帶限制在（0，fH ）內的時間連續信號m(t) ，如果以T1/2fH 秒的間隔對它進行等間隔抽樣，則m(t) 將被所得到的抽樣值完全確定。假定將信號m(t) 和周期為T的沖激函數n(t) 相乘，如圖3-1所示。乘積便是均勻間隔為T秒的沖激序列，這些沖激序列的強度等于相應瞬時上m(t) 的值，它表示對函數m(t) 的抽樣。

32、若用ms(t) 表示此抽樣函數，則有：圖3-1 抽樣與恢復假設m(t) 、n(t) 和ms(t) 的頻譜分別為M(w) 、n(w) 和Ms(w) 。按照頻率卷積定理，m(t)n(t) 的傅立葉變換是M(w) 和n(w) 的卷積：因為 所以 由卷積關系，上式可寫成 該式表明，已抽樣信號ms(t)的頻譜Ms(t)是無窮多個間隔為s的M(w)相迭加而成。這就意味著Ms(w)中包含M(w)的全部信息。需要注意，若抽樣間隔T變得大于1/2fH ，則M(w)和n(w)的卷積在相鄰的周期內存在重疊（亦稱混疊），因此不能由Ms(w)恢復M(w)。可見，T=1/2fH 是抽樣的最大間隔，它被稱為奈奎斯特間隔。上

33、面討論了低通型連續信號的抽樣。如果連續信號的頻帶不是限于0與fH 之間，而是限制在fL（信號的最低頻率）與 fH（信號的最高頻率）之間（帶通型連續信號），那么，其抽樣頻率fs 并不要求達到2fH ，而是達到2B即可，即要求抽樣頻率為帶通信號帶寬的兩倍。圖3-2畫出抽樣頻率 fs2B（無混疊）和 fs2B（有混疊）時兩種情況下沖激抽樣信號的頻譜。2）脈沖振幅調制（PAM）所謂脈沖振幅調制，即是脈沖載波的幅度隨輸入信號變化的一種調制方式。如果脈沖載波是由沖激脈沖組成的，則前面所說的抽樣定理，就是脈沖增幅調制的原理。但是實際上真正的沖激脈沖串并不能付之實現，而通常只能采用窄脈沖串來實現。因而，研究窄

34、脈沖作為脈沖載波的PAM方式，將具有實際意義。圖3-3 自然抽樣及平頂抽樣波形PAM方式有兩種：自然抽樣和平頂抽樣。自然抽樣又稱為“曲頂”抽樣，已抽樣信號ms(t)的脈沖“頂部”是隨m(t)變化的，即在頂部保持了m(t)變化的規律（如圖3-3所示）。平頂抽樣所得的已抽樣信號如圖3-3所示，這里每一抽樣脈沖的幅度正比于瞬時抽樣值，但其形狀都相同。在實際中，平頂抽樣的PAM信號常常采用保持電路來實現，得到的脈沖為矩形脈沖。2、電路組成脈沖幅度調制實驗系統如圖3-4所示，主要由抽樣保持芯片LF398和解調濾波電路兩部分組成，電路原理圖如圖3-5所示。圖3-4 脈沖振幅調制電路原理框圖圖3-5 脈沖幅

35、度調制電路原理圖 3、實驗電路工作原理1）PAM調制電路如圖3-5所示，LF398是一個專用的采樣保持芯片，它具有很高的直流精度和較高的采樣速率，器件的動態性能和保持性能可以通過合適的外接保持電容達到最佳。LF398的內部結構如圖3-6所示； 圖3-6 LF398的內部電路結構N1是輸入緩沖放大器，N2是高輸入阻抗射極輸出器。S為邏輯控制采樣/保持開關，當S接通時，開始采樣；當S斷開時，開始保持。LF398的引腳功能為：3、12腳：正負電源輸入端。1腳：Vi，模擬電壓輸入端。11腳：MCTR，邏輯控制輸入端，高電平為采樣，低電平為保持。10腳：MREF，邏輯控制電平參考端，一般接地。8腳：HO

36、C，采樣/保持電容接入端。7腳：OUT，采樣/保持輸出端。如圖3-5所示，被抽樣信號從PAM-SIN輸入，進入LF398的1腳Vi端，經內部輸入緩沖放大器N1放大后送到模擬開關S，此時，將抽樣脈沖作為S的控制信號，當LF398的11腳MCTR端為高電平時開關接通，為低電平時開關斷開。然后經過射極輸出器N2輸出比較理想的脈沖幅度調制信號。K1為“平頂抽樣”、“自然抽樣”選擇開關。2）PAM解調與濾波電路解調濾波電路由集成運放電路TL084組成。組成了一個二階有源低通濾波器，其截止頻率設計在3.4KHz左右，因為該濾波器有著解調的作用，因此它的質量好壞直接影響著系統的工作狀態。該電路還在后續實驗接

37、收部分有用到。電路如圖3-7所示圖3-7 PAM解調濾波電路五、實驗步驟 1、觀測PAM自然抽樣波形1）按如下方式連線源端口目標端口連線說明信號源：“2K同步正弦波”模塊1:“PAM-SIN”提供被抽樣信號 信號源：“CLK1”模塊1:“PAMCLK”提供抽樣時鐘 2）按如下方式連接示波器和測試點：示波器通道目標測試點說明通道2K同步正弦波2K同步正弦波通道自然抽樣輸出自然抽樣輸出啟動仿真開關，開啟各模塊的電源開關。3）用示波器觀測信號源“2K同步正弦波”輸出，調節W1改變輸出信號幅度，使輸出信號峰-峰值在4V左右。4）將信號源上S4設為“1010”，使“CLK1”輸出32K時鐘。5）將模塊1

38、上K1選到“自然”。6）觀察PAM自然抽樣波形。2、觀測恢復信號1）按如下方式連線源端口目標端口連線說明信號源：“2K同步正弦波”模塊1:“PAM-SIN”提供被抽樣信號信號源：“CLK1”模塊1:“PAMCLK”提供抽樣時鐘模塊1:“自然抽樣輸出”模塊1:“IN”將PAM信號進行譯碼2）按如下方式連接示波器和測試點：示波器通道目標測試點說明通道2K同步正弦波2K同步正弦波通道OUT信號恢復輸出波形啟動仿真開關，開啟各模塊的電源開關。3）將K1設為“自然”，用“2K同步正弦波”信號做示波器的觸發源，用雙蹤示波器對比觀測“2K同步正弦波”和“OUT”波形。4）改變抽樣時鐘頻率，觀測自然抽樣信號，

39、驗證抽樣定理。3、觀測PAM平頂抽樣波形1）按下列方式進行連線。源端口目標端口連線說明信號源：“2K同步正弦波模塊1：“PAM-SIN”提供被抽樣信號信號源：“NRZ”模塊1：“PAMCLK”提供抽樣脈沖2）按如下方式連接示波器和測試點：示波器通道目標測試點說明通道2K同步正弦波2K同步正弦波通道平頂抽樣輸出平頂抽樣輸出啟動仿真開關，開啟各模塊的電源開關。3）用示波器觀測信號源“2K同步正弦波”輸出，調節W1改變輸出信號幅度，使輸出信號峰-峰值在4V左右。4）將信號源上S1、S2、S3依次設為“10000000”、“10000000”、“10000000”，將S5撥為“1000”，使“NRZ”

40、輸出速率為128K，抽樣頻率為：NRZ頻率/8，即為16K.（實驗中的電路，NRZ為“1”時抽樣，為“0”時保持。在平頂抽樣中，抽樣脈沖為窄脈沖）。5）將K1設為“平頂”。6）觀察平頂抽樣波形。六、實驗結果自然抽樣輸出波形，CH1為音頻信號為2K正弦波，CH2為在抽樣時鐘為32K下的自然抽樣自然抽樣以及恢復波形比較。CH1為音頻信號為2K正弦波，CH2為恢復波形平頂抽樣輸出波形，CH1為音頻信號為2K正弦波，CH2為抽樣時鐘為16K七、實驗結果分析 通過理論學習抽樣定理的實質是在某一時刻對其波形進行采樣使其離散化，其波形包絡不會改變。通過實驗結果觀察波形，信號在時域上離散化了以其原有波形為包絡

41、線，符合抽樣定理。在平頂抽樣中即是去掉原有的包絡波形。八、實驗心得通過脈沖幅度調制實驗，理解了脈沖幅度調制的原理。通過對電路組成、波形和所測數據的分析，加深了這種調制方式的優缺點。抽樣定理對我們研究頻域的波形很重要，對于不同的時鐘信號會影響我們采樣的波形，通過本次實驗使我們加深了對采樣定理的理解。 課程: 通信原理 載波同步實驗實驗報告系 電子系 專業 通信工程 班級 文通104-1 姓名 王笑 學號 201090513121 指導教師 劉美娟 學年學期 大三上學期 2012年12月5日一、實驗目的 1、掌握用科斯塔斯（Costas）環提取相干載波的原理與實現方法。2、了解相干載波相位模糊現象

42、的產生原因。二、實驗內容 1、觀察科斯塔斯環提取相干載波的過程。2、觀察科斯塔斯環提取的相干載波，并做分析。三、實驗模塊 1、通信原理0號模塊一塊2、通信原理3號模塊一塊3、通信原理7號模塊一塊4、示波器一臺四、實驗原理 1、基本原理同步是通信系統中一個重要的實際問題。當采用同步解調或相干檢測時，接收端需要提供一個與發射端調制載波同頻同相的相干載波。這個相干載波的獲取方法就稱為載波提取，或稱為載波同步。提取載波的方法一般分為兩類：一類是在發送有用信號的同時，在適當的頻率位置上，插入一個（或多個）稱為導頻的正弦波，接收端就由導頻提取出載波，這類方法稱為導頻插入法；另一類就是不專門發送導頻，而在接

43、收端直接從發送信號中提取載波，這類方法稱為直接法。下面就重點介紹直接法的兩種方法。1）平方變換法和平方環法設調制信號為 ， 中無直流分量，則抑制載波的雙邊帶信號為接收端將該信號進行平方變換，即經過一個平方律部件后就得到 （17-1）由式（17-1）看出，雖然前面假設了 中無直流分量，但 中卻有直流分量，而 表示式的第二項中包含有2c頻率的分量。若用一窄帶濾波器將2c頻率分量濾出，再進行二分頻，就獲得所需的載波。根據這種分析所得出的平方變換法提取載波的方框圖如圖17-1所示。若調制信號 1，該抑制載波的雙邊帶信號就成為二相移相信號，這時 （17-2）圖17-1 平方變換提取載波因而，用圖17-1

44、所示的方框圖同樣可以提取出載波。由于提取載波的方框圖中用了一個二分頻電路，故提取出的載波存在180的相位模糊問題。對移相信號而言，解決這個問題的常用方法是采用相對移相。平方交換法提取載波方框圖中的 窄帶濾波器若用鎖相環代替，構成如圖17-2所示的方框圖，就稱為平方環法提取載波。由于鎖相環具有良好的跟蹤、窄帶濾波和記憶性能，平方環法比一般的平方變換法具有更好的性能。因此，平方環法提取載波應用較為廣泛。圖17-2 平方環法提取載波2）科斯塔斯環法科斯塔斯環又稱同相正交環，其原理框圖如下：圖17-3 科斯塔斯環原理框圖在科斯塔斯環環路中，誤差信號V7是由低通濾波器及兩路相乘提供的。壓控振蕩器輸出信號

45、直接供給一路相乘器，供給另一路的則是壓控振蕩器輸出經90o移相后的信號。兩路相乘器的輸出均包含有調制信號，兩者相乘以后可以消除調制信號的影響，經環路濾波器得到僅與壓控振蕩器輸出和理想載波之間相位差有關的控制電壓，從而準確地對壓控振蕩器進行調整，恢復出原始的載波信號。現在從理論上對科斯塔斯環的工作過程加以說明。設輸入調制信號為 ，則 （17-3） （17-4）經低通濾波器后的輸出分別為：將v5和v6在相乘器中相乘，得， （17-5）（17-5）中是壓控振蕩器輸出信號與輸入信號載波之間的相位誤差，當較小時， （17-6）（17-6）中的v7大小與相位誤差成正比，它就相當于一個鑒相器的輸出。用v7去

46、調整壓控振蕩器輸出信號的相位，最后使穩定相位誤差減小到很小的數值。這樣壓控振蕩器的輸出就是所需提取的載波。載波同步系統的主要性能指標是高效率和高精度。所謂高效率就是為了獲得載波信號而盡量少消耗發送功率。用直接法提取載波時，發端不專門發送導頻，因而效率高；而用插入導頻法時，由于插入導頻要消耗一部分功率，因而系統的效率降低。所謂高精度，就是提取出的載波應是相位盡量準確的相干載波，也就是相位誤差應該盡量小。相位誤差通常由穩態相差和隨機相差組成。穩態相差主要是指載波信號通過同步信號提取電路一后，在穩態下所引起的相差；隨機相差是由于隨機噪聲的影響而引起同步信號的相位誤差。相位誤差對雙邊帶信號解調性能的影

47、響只是引起信噪比下降，對殘留邊帶信號和單邊帶信號來說，相位誤差不僅引起信噪比下降，而且還引起信號畸變。載波同步系統的性能除了高效率、高精度外，還要求同步建立時間快、保持時間長等。2、電路組成本實驗是采用科斯塔斯環法提取同步載波的。由“PSK”輸入的PSK調制信號分兩路輸出至兩模擬乘法器（MC1496）的輸入端，乘法器1（U2）與乘法器2（U5）的載波信號輸入端的輸入信號分別為0相載波信號與/2相載波信號。這樣經過兩乘法器輸出的解調信號再通過有源低通濾波器濾掉其高頻分量，由乘法器U4（MC1496）構成的相乘器電路，去掉數字基帶信號中的數字信息。得到反映恢復載波與輸入載波相位之差的誤差電壓Ud,

48、Ud經過壓控晶振CRY1（16.384M）后，再進入CPLD（EPM240T）進行128分頻，輸出 0相載波信號。該解調環路的優點是： 該解調環在載波恢復的同時，即可解調出數字信息。 該解調環電路結構簡單，整個載波恢復環路可用模擬和數字集成電路實現。但該解調環路的缺點是：存在相位模糊。當解調出的數字信息與發端的數字信息相位反相時，即相干信號相位和載波相位反相，則按一下按鍵開關S1，迫使CPLD復位，使相干信號的相位與載波信號相位同頻同相，以消除相位誤差。然而，在實際應用中，一般不用絕對移相，而用相對移相，采用相位比較法克服相位模糊。五、實驗步驟1、按照下表進行實驗連線：源端口目的端口連線說明信

49、號源：PN（32K）模塊3：PSK-NRZS4撥為“1010”，PN是32K偽隨機碼信號源：128K同步正弦波模塊3：PSK載波提供PSK調制載波，幅度為4V模塊3：PSK-OUT模塊7：PSKIN提供載波同步提取輸入2、參考如下方式連接示波器和測試點：示波器通道目標測試點說明通道模塊0：128K同步正弦波輸入載波信號通道模塊7：載波輸出輸出載波信號啟動仿真開關，開啟各模塊的電源開關。3、將信號源模塊上S5撥為“1010”，將模塊3上開關K3撥到“PSK”端。4、以信號源輸出點“128K同步正弦波”為觸發源，用示波器觀察信號源輸出點“128K同步正弦波”與模塊7的信號輸出點“載波輸出”的波形。

50、5、如果示波器兩路信號反向，按復位開關S1使其同相。此時“載波輸出”點輸出的信號就是從輸入的PSK調制信號中提取出來的0相載波。6、用示波器觀察模塊7的信號輸出點“載波輸出”的頻率，可以觀察到此時波形的頻率為128KHz。六、實驗結果七、實驗分析 載波同步即是相干信號與載波同頻同相，通過波形觀察兩波形在時間軸上的刻度一致，故滿足同頻的要求，起始相位角和移相值也相等，故理論與實踐波習一致。八、實驗心得同步在通信原理這門課中是很重要的一部分，也是在這本書的最后才講到的，同步有很多分類，本實驗是載波的同步。通過這次試驗掌握了用科斯塔斯（Costas）環提取相干載波的原理與實現方法。了解了相干載波相位

51、模糊現象的產生原因。 課程: 通信原理 模擬信號源實驗實驗報告系 電子系 專業 通信工程 班級 文通104-1 姓名 王笑 學號 201090513121 指導教師 劉美娟 學年學期 大三上學期 2012 年 12 月6日一、實驗目的 1、熟悉各種模擬信號的產生方法及其用途。2、觀察分析各種模擬信號波形的特點。 二、實驗內容 1、測量并分析各測量點波形及數據。2、熟悉幾種模擬信號的產生方法，了解信號的來源、變換過程和使用方法。 三、實驗模塊 1、通信原理 0 號模塊一塊2、示波器 一臺四、實驗原理 模擬信號源電路用來產生實驗所需的各種低頻信號：同步正弦波信號、非同步信號、音樂信號和載波信號。Error! No boo