北郵通信原理硬件實驗報告-資料下載頁

【導(dǎo)讀】[鍵入作者姓名]. 信息與通信工程學(xué)院。通信原理硬件實驗。[鍵入文檔副標(biāo)題]

　　

【正文】 時鐘的相移，使恢復(fù)時鐘的相位與發(fā)來的數(shù)字基帶信號的時鐘相位一致（請將移相器模塊印刷電路板上的撥動開關(guān)撥到“ LO”位置）。 按照圖 所示，將恢復(fù)時鐘輸入于判決模塊的 時鐘輸入端（ TTL 電平）。將可調(diào)低通濾波器輸出的基帶信號輸入于判決模塊，并將判決模塊印刷電路板上的波形選擇開關(guān)SW1 撥到 NRZL 位置（雙極性不歸零碼）， SW2 開關(guān)撥到“內(nèi)部”位置。 用雙蹤示波器同時觀察眼圖及采樣脈沖。調(diào)節(jié)判決模塊前面 板上的判決點旋鈕，使得在眼圖睜開最大處進(jìn)行采樣、判決。對于 NRZL 碼的最佳判決電平是零，判決輸出的是 TTL 電平的數(shù)字信號。 五、實驗結(jié)果與分析 采樣在眼圖睜開最大處進(jìn)行： Mocilas 30 判決結(jié)果與實際碼元之間的對比圖： 六、思考題 對于滾降系數(shù)為 a=1 升余弦滾降的眼圖，請示意畫出眼圖，標(biāo)出最佳取樣時刻和最佳判決門限。 答：最佳判決門限為 0。眼圖如圖所示 Mocilas 31 七、問題及解決方法 本次實驗的時鐘提取部分，我們沒有單獨進(jìn)行電路設(shè)計，而是采用了引出的時鐘信號。其他方面，由于已經(jīng)對眼圖有所了解，我們能很快完成解調(diào)信號的調(diào)試，實驗比較順利。我們也看出，一定的時延不可避免，但在工程上已經(jīng)達(dá)到目的，算是成功。 由于在實驗六的眼圖中，一開始采用了錯誤的觸發(fā)電平，因此截得的眼圖并不是非常完美的，從而使得此次試驗的基礎(chǔ)有些偏差，但是這對在眼睛睜開的最大的地方進(jìn)行采樣還是沒有什么影響，從而使得最后解調(diào)出來的碼元沒有錯誤。 實驗八：二進(jìn)制通斷鍵控（ OOK） 一、實驗?zāi)康? 了解 OOK 信號的產(chǎn)生及其實現(xiàn)方 法。 了解 OOK 信號波形和功率譜的特點及其測量方法。 了解 OOK 信號的解調(diào)及其實現(xiàn)方法。 二、實驗原理 二進(jìn)制通斷鍵控 (OOK)方式是以單極性不歸零碼序列來控制正弦載波的導(dǎo)通與關(guān)閉。如圖所示。 OOK 信號的解調(diào)方式有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。本實驗采用非相干解調(diào)。其原理圖如圖所示。 Mocilas 32 三、實驗框圖 OOK 信號的產(chǎn)生 OOK 信號的非相干解調(diào) Mocilas 33 四、實驗步驟 OOK 信號的產(chǎn)生 （ 1）用示波器觀察圖 中的各點信號波形。 （ 2）并用頻譜儀測量圖 （將序列發(fā)生器模塊印刷電路板上的雙列直插開關(guān)撥到“ 11”，使碼長為 2048）。 OOK 信號的非相干解調(diào) （ 1）用示波器觀察 中各點的波形。 （ 2）自主完成時鐘提取、采樣、判決的實驗任務(wù)（需要注意的是，恢復(fù)時鐘的相位要與發(fā)來信號的時鐘相位一致）。 五、實驗結(jié)果與分析 4 分頻后 時鐘 Mocilas 34 由圖可知，此時鐘為雙極性不歸零碼，幅值約為 。 單極性不歸零碼 100kHz 波形 Mocilas 35 SAMPLE CLOCK OOK 信號 Mocilas 36 由圖可以清晰看出 OOK 信號與碼序列的對比，輸出為 1 時， OOK 信號有輸出，反之則為 0。 OOK 解調(diào)矩形濾波輸出 OOK 可調(diào)低通濾波器輸出 Mocilas 37 OOK 解調(diào)采樣標(biāo)記 解調(diào)輸出 Mocilas 38 六、思考題 對 OOK 信號的相干解調(diào)，如何進(jìn)行載波提取？請畫出原理框圖及實驗框圖。 答：從接收到的 OOK 信號提取離散的載頻分量，恢復(fù)載波。框圖如下 七、問題及解決方法 這次實驗總體來說還是比較簡單的，就是在調(diào) OOK 信號波形的時候遇到了一些小困難。但我們很快便解決了，我也總結(jié)了調(diào)出 OOK信號的小技巧：將示波器的一個輸入端（ 如 CH1）接給 OOK 信號，示波器另一個輸入端（如 CH2）一定要接序列碼發(fā)生器的 X 輸出端，然后Mocilas 39 直接 AUTO，然后稍微放大一下時間（別的不要動）便可以了。因為我們組的示波器不能顯示 500mV 分度的波形，所以只能這么調(diào)。 實驗十二：低通信號的采樣與重建 一、實驗?zāi)康? 了解低通信號的采樣及其信號重建的原理和實現(xiàn)方法。 測量各信號波形及振幅頻譜。 二、實驗原理 頻帶受限于 [0, ]Hf 的模擬基帶信號，可以唯一地被采樣周期 12s HT f?的采樣序列值所確定。將該樣值序列通過一截止頻率為 Hf 的 LPF，可以無失真地重建或者恢復(fù)出原基帶信號。 實驗原理圖如上圖所示，一模擬音頻信號 ()mt 通過采樣器輸出被采樣信號 ()smt，由周期采樣脈沖序列 ()st 控制一開關(guān)的閉合與打開構(gòu)成采樣器。將采樣信號通過一低通濾波器即可恢復(fù)原基帶信號。 Mocilas 40 三、實驗框圖 四、實驗步驟 按照圖連接各模塊。 用雙蹤示波器測量圖中的各點信號波形，調(diào)節(jié)雙脈沖發(fā)生器模塊前面板上的“ WIDTH”旋鈕，使采樣脈沖的脈沖寬度約為 10μ s。 用頻譜儀測量各信號的頻譜，并加以分析。 五、實驗結(jié)果與分析 原始信號 m(t)，頻率 2kHz， 幅值約為 ，頻率 2kHz。 采樣沖激序列 s(t) Mocilas 41 如圖，采樣脈沖的脈沖寬度約為 10μ s 采樣信號 ms(t) Mocilas 42 由圖可知，沖激序列的幅值與此時刻原始信號的幅值相等。 采樣信號 ms(t)及其頻譜 由圖可知，采樣信號頻譜也為一沖激序列，包絡(luò)為采樣沖激序列頻譜的包絡(luò)。 重建信號 m(t)及其頻譜 Mocilas 43 由圖可知，雖然有一些噪聲干擾，但已能較完整地恢復(fù)出原信號，頻率約為 2kHz。 六、思考題 若采樣器的輸入音頻信號為 5kHz，請問本實驗的 LPF 的輸出信號會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ 答：由于采樣沖激序列為 ，所以當(dāng)輸入音頻信號為 5kHz 時，采樣信號無法滿足奈奎斯特抽樣定理，所以會產(chǎn)生失真。 若輸入于本實驗采樣器的信號頻譜如圖，（ a）請畫出其采樣信號的振幅頻譜圖；（ b）為了不失真恢復(fù)原基帶信號，請問收端的框圖作何改動？ Mocilas 44 答：（ a）采樣信號的振幅頻譜圖為 （ b） 要達(dá)到不失真恢復(fù)原基帶信號，就必須滿足奈奎斯特抽樣定理，且使得采樣信號低頻部分可被完全濾出，所以頻譜需要滿足截止頻率 2 f kHz?? ，即調(diào)整 LPF 的截止頻率 七、問題及解決方法 本次實驗為低通信號的采樣與重建，實驗步驟及操作都比較簡單，并且在教材中有比較詳細(xì)的實驗結(jié)果表述，因此在進(jìn)行本實驗時沒有遇到什么比較大的問題。通過本次實驗，我對低通信號的采樣、重建與奈奎斯特抽樣定理有了更深的理解。 實驗十一：信號星座 一、實驗?zāi)康? 了解 MPSK 及 MQAM 的矢量表示式及其信號星座圖。 掌握 MPSK 及 MQAM 信號星座的測試方法。 f/KHz 0 2 2 Ms(f) Mocilas 45 二、實驗原理 在數(shù)字通信理論中，信號波形在正交信號空間的矢量表示具有重要意義。它是利用信號波形的矢量表示工 具，將 M 個能量有限信號波形相應(yīng)地映射為 N 維正交信號空間中的 M個點，在 N 維正交信號空間中 M 個點的集合稱為信號星座圖。 常用數(shù)字調(diào)制方式中， OOK 信號和 2PSK 信號可用一維矢量描述，正交 2FSK、 M2 的MPSK 及 MQAM 信號波形可以用二維矢量描述。 MPSK 信號的二維矢量表示為 12[ , ] [ , ] , 1 , 2 , 3 , ...,csi i i s i s is s s E a E a i M? ? ? 三、實驗框圖 四、實驗步驟 （ 1）按照圖 連接各模塊。 （ 2）將序列發(fā)生器模塊印刷電路板上的雙列直插開關(guān)撥到“ 11”位置，產(chǎn)生長為 2048的序列碼。 （ 3）將多電平編碼器輸出的 I 支路多電平信號及 Q 支路多電平信號分別接到示波器的 X 軸及 Y 軸上，調(diào)節(jié)示波器旋鈕，可看到 M=4,6,8 的 MPSK 或 MQAM 信號星座。 請注意多電平編碼器模塊前面板上的開關(guān)。上端開關(guān)是選擇 MPSK 調(diào)制方式或者 MQAM 調(diào)制方式，下端開關(guān)是選擇信號星座的點數(shù) M。 五、實驗結(jié)果與分析 M=4 時 MPSK Mocilas 46 M=8 時 MPSK M=16 時 MPSK M=4 時 MQAM Mocilas 47 M=8 時 MQAM M=16 時 MQAM 由以上 6 個圖可看出實驗結(jié)果與 理論分析結(jié)果一致。 六、思考題 請畫出 OOK， 2PSK 和正交 2FSK 信號的星座圖。 答： OOK 信號的星座圖： Mocilas 48 2PSK 信號的星座圖： 正交 2FSK 信號的星座圖： 在相同點數(shù) M 下， MSPK 和 MQAM 誰具有更好的抗噪聲性能？ 答：在相同的點數(shù) M 下， MQAM 信號的抗噪聲性能更好， M4的情況下 MQAM 的誤符率小于 MPSK 的誤符率。 七、問題及解決方法 這次實驗應(yīng)該是所有實驗中最簡單的一個，我們做得也很開心。只是在接電路的時候接錯了一點，然后很快發(fā)現(xiàn)并改正了過來，然后便是民工操作，出了 6 張信號星座圖。 F1(t) S2 S1 0 F1(t) S2 S1 0 0 1 F1(t) F2（ t）