【正文】 不難看出，若識(shí)別器第一次輸出的脈沖信號(hào)為假識(shí)別信號(hào)（即首次捕獲到的是信息數(shù)據(jù)中與幀同步碼完全相同的碼元序列），則系統(tǒng)將進(jìn)入錯(cuò)誤的同步維持狀態(tài)，由于本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是連續(xù)傳輸以一幀為周期的周期信號(hào)，所以此狀態(tài)將維持下去，但在實(shí)際的信息傳輸中不會(huì)連續(xù)傳送這種周期信號(hào)，因此連續(xù)幾幀都輸出假識(shí)別信號(hào)的概率極小，所以這種錯(cuò)誤的同步維持狀態(tài)存在的時(shí)間是短暫的。24電路的工作狀態(tài)，與門(mén)3輸出的仍是正確的幀同步信號(hào)。3電路，247。24電路置零，從而使輸出的247。當(dāng)L2L1L0=111時(shí)門(mén)限為7，三個(gè)燈全亮，TH為高電平；當(dāng)L2L1L0=110時(shí)門(mén)限為6，P1和P2亮，而P3熄，TH為低電平。巴克碼識(shí)別器包括移位寄存器、相加器和判決器，圖61中的其余部分完成同步保護(hù)功能。 與門(mén)1 U56:A：與門(mén)7408 TH 判決門(mén)限電平測(cè)試點(diǎn) 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中幀同步識(shí)別碼為7位巴克碼，集中插入到每幀的第2至第8個(gè)碼元位置上。試解釋本實(shí)驗(yàn)使用的數(shù)字鎖相環(huán)快速捕捉機(jī)理，并與超前滯后型數(shù)字環(huán)進(jìn)行比較。調(diào)節(jié)可變電容使環(huán)路鎖定且BSOUT信號(hào)相位抖動(dòng)范圍最?。垂逃蓄l差最小），增大NRZOUT信號(hào)的連“0”或連“1”個(gè)數(shù)，觀察BSOUT信號(hào)的相位抖動(dòng)變化情況。四、 實(shí)驗(yàn)步驟 本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元和位同步單元。數(shù)字環(huán)位同步器是一個(gè)離散同步器，只有當(dāng)輸入信號(hào)的電平發(fā)生跳變時(shí)才可能對(duì)輸入信號(hào)的相位和反饋信號(hào)的相位進(jìn)行比較從而調(diào)整反饋信號(hào)的相位，在兩次相位調(diào)整的時(shí)間間隔內(nèi)，反饋信號(hào)的相位相對(duì)于輸入信號(hào)的相位是變化的，即數(shù)字環(huán)位同步器提取的位同步信號(hào)的相位是抖動(dòng)的，即使輸入信號(hào)無(wú)噪聲也是如此。由圖55可見(jiàn)，不管失鎖時(shí)相位誤差多少（不會(huì)大于N0），只要對(duì)數(shù)控振蕩器作一次調(diào)整，就可使環(huán)路進(jìn)入鎖定狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)快速捕捉。G2的另一個(gè)輸入信號(hào)u1來(lái)自8254A1。設(shè)無(wú)噪聲時(shí)環(huán)路鎖定后ui與uo的相位差為N0/2，則在噪聲的作用下，鎖定時(shí)的相位誤差可能大于N0/2也可能小于N0/2。稱(chēng)此鑒相器為觸發(fā)器型鑒相器，稱(chēng)包含有觸發(fā)器型鑒相器的數(shù)字環(huán)路為觸發(fā)器型數(shù)字鎖相環(huán)。 下面介紹位同步器的工作原理。 BSOUT 位同步信號(hào)輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn)（3個(gè)） 圖51中各單元與電路板上元器件的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 實(shí)驗(yàn)一中用模數(shù)混合鎖相環(huán)（電荷泵鎖相環(huán)）提取位同步信號(hào)，它要求輸入信號(hào)是一個(gè)準(zhǔn)周期數(shù)字信號(hào)。2. 設(shè)信息代碼為1001101，2FSK的兩個(gè)載頻分別為碼速率的四倍和兩倍，根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察得到的規(guī)律，畫(huà)出2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器輸入的2FSK波形及FD、LPF、BS、AK波形（設(shè)低通濾波器及整形2都無(wú)倒相作用）。（4）觀察數(shù)字調(diào)制單元的BK與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK之間的關(guān)系，再觀察數(shù)字調(diào)制單元中AK信號(hào)與2DPSK解調(diào)單元的MU、LPF、BK、AKOUT信號(hào)之間的關(guān)系。圖45 數(shù)字解調(diào)實(shí)驗(yàn)連接圖 1. 復(fù)習(xí)前面實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容并熟悉2DPSK解調(diào)單元及2FSK解調(diào)單元的工作原理，接通實(shí)驗(yàn)箱電源。電位器R43和R44決定上升沿脈沖寬度及下降沿脈沖寬度（應(yīng)基本相等）。圖43 2DPSK相干解調(diào)波形示意圖 2FSK解調(diào)器工作原理及有關(guān)問(wèn)題說(shuō)明如下：電位器R39用來(lái)調(diào)節(jié)判決電平，當(dāng)BK中“1”碼與“0”碼個(gè)數(shù)差別比較大時(shí)出現(xiàn)誤碼時(shí)，可調(diào)節(jié)R39使Vc等于LPF信號(hào)的中值（最佳判決門(mén)限）。 整形1 U34:A：反相器74HC04 BSIN 位同步信號(hào)輸入點(diǎn) Vc 比較器比較電壓測(cè)試點(diǎn) 實(shí)際工程中相干解調(diào)法用得最多。實(shí)驗(yàn)四 數(shù)字解調(diào)與眼圖一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握2DPSK相干解調(diào)原理。 5. 觀察相干載波相位模糊現(xiàn)象使環(huán)路鎖定，用示波器同時(shí)觀察調(diào)制單元的CAR和載波同步單元的CAROUT信號(hào)，調(diào)節(jié)電位器P1或微調(diào)電容C34使兩者成為反相或同相。再反向調(diào)節(jié)減小C34，ud的頻率逐漸變低，不對(duì)稱(chēng)程度越來(lái)越大，直至變?yōu)橹绷鳌Ｓ檬静ㄆ魍瑫r(shí)觀察調(diào)制單元的CAR和載波同步單元的CAROUT，可以看到兩個(gè)信號(hào)頻率相等。 （用示波器觀察NRZ(AK)和2DPSK信號(hào)有無(wú)，兩者邏輯關(guān)系正確與否）。此移相電路的移相范圍小于90176。 有關(guān)鎖相環(huán)理論的詳細(xì)論述，請(qǐng)讀者參閱文獻(xiàn)[3]?；蛘哒f(shuō)，θo(t)中只含有θi(t)的低頻成分，θi(t)中的高頻成分變成了相位誤差θe(t)。定義Δωo=ωiωo為環(huán)路固有頻差，Δωp表示環(huán)路的捕捉帶，ΔωH表示環(huán)路的同步帶，模擬鎖相環(huán)中ΔωpΔωH。圖33 鎖相環(huán)方框圖 模擬鎖相環(huán)中，PD是一個(gè)模擬乘法器，LF是一個(gè)有源或無(wú)源低通濾波器。 環(huán)路濾波器 電阻R2R68；電容C11 模塊內(nèi)部使用+5V、+12V、12V電壓，所需的2DPSK輸入信號(hào)已在實(shí)驗(yàn)電路板上與數(shù)字調(diào)制單元2DPSK輸出信號(hào)連在一起。實(shí)驗(yàn)三 模擬鎖相環(huán)與載波同步一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握模擬鎖相環(huán)的工作原理，以及環(huán)路的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)、同步帶、捕捉帶等基本概念。注意：2DPSK信號(hào)的幅度比較小，要調(diào)節(jié)示波器的幅度旋鈕，而且信號(hào)本身幅度可能不一致，但這并不影響信息的正確傳輸。多進(jìn)制的MASK、MPSK（MDPSK）、MFSK信號(hào)的功率譜與二進(jìn)制信號(hào)功率譜類(lèi)似。 圖24中調(diào)制后的信號(hào)波形也可能具有相反的相位，BK也可能具有相反的序列即00100，這取決于載波的參考相位以及異或門(mén)電路的初始狀態(tài)。2DPSK信號(hào)的相位與信息代碼的關(guān)系是：碼元為“1”時(shí)，2DPSK信號(hào)的相位變化180176。 放大器 V5：三極管9013 184。圖21 數(shù)字調(diào)制方框圖 本單元有以下測(cè)試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)： 二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用示波器觀察絕對(duì)碼波形、相對(duì)碼波形。 4. ，越難于從AMI碼中提取位同步信號(hào)，而HDB3碼則不存在此問(wèn)題。 BPF信號(hào)是一個(gè)幅度和周期都不恒定的正弦信號(hào)，BSR是一個(gè)周期基本恒定（等于一個(gè)碼元周期）的TTL電平信號(hào)。編碼輸出HDB3（AMI）比輸入NRZOUT延遲了4個(gè)碼元。 熟悉數(shù)字信源單元和HDB3編譯碼單元的工作原理。 發(fā)送部分： 當(dāng)HDB3/ AMI 端接高電平時(shí)，編碼電路在編碼時(shí)鐘CTX下降沿的作用下，將NRZ碼編成HDB3碼（+HDB3OUT、HDB3OUT兩路輸出）；接低電平時(shí)，編成AMI碼。本單元中采用電荷泵鎖相環(huán)構(gòu)成一個(gè)Q值約為35的的窄帶帶通濾波器，它輸出一個(gè)符合譯碼器要求的位同步信號(hào)BSR。編碼時(shí)，需輸入NRZ碼及位同步信號(hào)，它們來(lái)自數(shù)字信源單元，已在電路板上連好。分析表明，AMI碼及HDB3碼的功率譜如圖19所示，它不含有離散譜fS成份（fS =1/TS，等于位同步信號(hào)頻率）。 帶通 U1U14：運(yùn)放UA741 （AMI）HDB3 編碼器輸出信號(hào) 表11 4512真值表CBAINHDISZ00000x000100x101000x201100x310000x410100x511000x611100x7ΦΦΦ100ΦΦΦΦ1高阻 FS信號(hào)可用作示波器的外同步信號(hào)，以便觀察2DPSK等信號(hào)。 （2）八選一 采用8路數(shù)據(jù)選擇器4512，它內(nèi)含了8路傳輸數(shù)據(jù)開(kāi)關(guān)、地址譯碼器和三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，其真值表如表11所示。247。 三選一 U8：8位數(shù)據(jù)選擇器4512 CLK 晶振信號(hào)測(cè)試點(diǎn) 用示波器觀察HDBAMI譯碼輸出波形。本實(shí)驗(yàn)設(shè)備還有待進(jìn)一步完善，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中也難免有不當(dāng)之處，期望同學(xué)們及有關(guān)老師提出寶貴意見(jiàn)。利用TX5型實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可開(kāi)設(shè)數(shù)字基帶信號(hào)、數(shù)字調(diào)制、模擬鎖相環(huán)與載波同步、數(shù)字解調(diào)與眼圖、數(shù)字鎖相環(huán)與位同步、幀同步、時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)、時(shí)分復(fù)用2DPSK/ 2FSK通信系統(tǒng)、PCM編譯碼、時(shí)分復(fù)用通話與抽樣定理等十一個(gè)實(shí)驗(yàn)。7. 位同步單元該單元用全數(shù)字鎖相環(huán)從信源的NRZ信號(hào)中或從2DPSK解調(diào)單元（或2FSK解調(diào)單元）的比較器輸出信號(hào)中提取位同步信號(hào)。 1. 數(shù)字信源單元 （NRZ碼），數(shù)字信號(hào)幀長(zhǎng)為24bit，其中包括兩路數(shù)字信息，每路8bit，另外8bit中的7bit為集中插入幀同步碼，1bit無(wú)定義。信道編譯碼實(shí)驗(yàn)也比較易于用軟件仿真，所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也不考慮?，F(xiàn)代通信包括傳輸、復(fù)用、交換、網(wǎng)絡(luò)等四大技術(shù)。圖中發(fā)濾波器用來(lái)限制進(jìn)入信道的信號(hào)帶寬，提高信道的頻帶利用率。HDB3碼及AMI碼是基帶傳輸中的重要碼型，其編碼規(guī)律、位同步提取原理是課堂教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，因此也是本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。4. 載波同步單元該單元采用平方環(huán)從2DPSK信號(hào)中提取相干載波。11. 兩人通話單元該單元包含音頻放大和衰減電路，與PCM編譯碼單元連接可進(jìn)行兩人時(shí)分復(fù)用通話實(shí)驗(yàn)。電源開(kāi)關(guān)在實(shí)驗(yàn)板左下角，開(kāi)關(guān)中帶指示燈。了解HDB3（AMI）編譯碼集成電路CD22103。此NRZ信號(hào)為集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)，實(shí)驗(yàn)電路中數(shù)據(jù)碼用紅色發(fā)光二極管指示，幀同步碼及無(wú)定義位用綠色發(fā)光二極管指示。 分頻器 U2：計(jì)數(shù)器74161；U3：計(jì)數(shù)器74193；U4：計(jì)數(shù)器40160 74193完成247。 40160是一個(gè)二一十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，預(yù)置在7狀態(tài)，完成247。圖14 分頻器輸出信號(hào)波形 （4）倒相與抽樣 圖11中的NRZ信號(hào)的脈沖上升沿或下降沿比BS信號(hào)的下降沿稍有點(diǎn)遲后。 本單元有以下信號(hào)測(cè)試點(diǎn)： 單/雙極性變換器 U11：模擬開(kāi)關(guān)4052 即脈沖寬度τ與碼元寬度（碼元周期、碼元間隔）TS的關(guān)系是τ=。由于整流后的AMI、HDB3碼中含有離散譜fS ，故可用一個(gè)窄帶濾波器得到頻率為fS的正弦波，整形處理后即可得到位同步信號(hào)。由于位同步頻率比較低，很難將有源帶通濾波器的帶寬做得很窄，它輸出的信號(hào)BPF是一個(gè)幅度和周期都不恒定的正弦信號(hào)。在實(shí)用的HDB3編譯碼電路中，發(fā)端的單/雙極性變換器一般由變壓器完成；收端的雙/單極性變換電路一般由變壓器、自動(dòng)門(mén)限控制和整流電路完成，本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦莆誋DB3編碼規(guī)則，及位同步提取方法，故對(duì)極性變換電路作了簡(jiǎn)化處理，不一定符合實(shí)用要求。 （4）可檢測(cè)出所接收的AIS碼，檢測(cè)周期由外部RAIS決定。 仍用信源單元的FS信號(hào)作為示波器的外同步信號(hào)。 若24位信源代碼全為“0”碼，則更不可能從AMI信號(hào)（亦是全0信號(hào)）得到正確的位同步信號(hào)。 掌握用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)的方法。調(diào)制模塊將輸入的絕對(duì)碼AK（NRZ碼）變?yōu)橄鄬?duì)碼BK、用鍵控法產(chǎn)生2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)。 2ASK 2ASK信號(hào)測(cè)試點(diǎn)，VPP 用21中晶體振蕩器與信源共用，位于信源單元，其它各部分與電路板上主要元器件對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 2ASK調(diào)制 U22：三路二選一模擬開(kāi)關(guān)4053 圖23 2PSK、2DPSK波形 。 本單元用碼變換——2PSK調(diào)制方法產(chǎn)生2DPSK信號(hào)，原理框圖及波形圖如圖24所示。時(shí)域表達(dá)式為，式中m(t)為NRZ碼。將數(shù)字調(diào)制單元單刀雙擲開(kāi)關(guān)K7置于N端。 設(shè)信息代碼為1001 1010，畫(huà)出2DPSK及2PSK信號(hào)波形。3. 用平方環(huán)法從2DPSK信號(hào)中提取載波同步信號(hào)，觀察相位模糊現(xiàn)象。 CAROUT 相干載波信號(hào)輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn) 圖31中各單元與電路板上主要元器件的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 移相器 U28：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)觸發(fā)器7474 圖35 環(huán)路線性化數(shù)學(xué)模型 由上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，可得到以下重要結(jié)論： 失鎖狀態(tài)下ud(t)是一個(gè)上下不對(duì)稱(chēng)的差拍電壓，當(dāng)ωiωo，ud(t)是上寬下窄的差拍電壓；反之ud(t)是一個(gè)下寬上窄的差拍電壓。 即平方電路輸出信號(hào)頻譜中還有其它頻率成分，必須濾除。必須對(duì)除2電路輸出信號(hào)進(jìn)行移相才能得到相干載波。四、 實(shí)驗(yàn)步驟 本實(shí)驗(yàn)使用數(shù)字信源單元、數(shù)字調(diào)制單元和載波同步單元。環(huán)路鎖定時(shí)VCO信號(hào)頻率等于CAROUT信號(hào)頻率的兩倍。環(huán)路處于失鎖狀態(tài)時(shí)，CAR和CAROUT頻率不相等。應(yīng)說(shuō)明的是，由于VCO是晶體壓控振蕩器，它的頻率變化范圍比較小，調(diào)節(jié)C34時(shí)環(huán)路可能只能從一個(gè)方向由鎖定狀態(tài)變化到失鎖狀態(tài)，此時(shí)可用ΔfH =K0(ud16）或ΔfH =K0(6ud3）、ΔfP =K0(ud26）或ΔfP =K0(6ud4）來(lái)計(jì)算同步帶和捕捉帶，式中6為ud變化范圍的中值（單位：V）。這種現(xiàn)象是由于環(huán)路輸入信號(hào)不是一個(gè)純凈的正弦信號(hào)所造成的。（fn=ωn/2π應(yīng)遠(yuǎn)小于碼速率，)。三、 基本原理 可用相干解調(diào)或差分相干解調(diào)法（相位比較法）解調(diào)2DPSK信號(hào)。 2DPSK解調(diào)模塊上有以下測(cè)試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)： FD 2FSK過(guò)零檢測(cè)輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn) 比較器 U31：比較器LM710 抽樣器 U38:A：雙D觸發(fā)器7474 在實(shí)際應(yīng)用的通信系統(tǒng)中，解調(diào)器的輸入端都有一個(gè)帶通濾波器用來(lái)濾除帶外的信道白噪聲并確保系統(tǒng)的頻率特性符合無(wú)碼間