【正文】 話音抽樣頻率可選擇為8K/4K/2K Hz。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 用示波器觀察單極性非歸零碼（NRZ）、傳號(hào)交替反轉(zhuǎn)碼（AMI）、三階高密度雙極性碼（HDB3）、整流后的AMI碼及整流后的HDB3碼。 并行碼產(chǎn)生器 KKK3：8位手動(dòng)開(kāi)關(guān)，從左到右依次與幀同步碼、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2相對(duì)應(yīng)；發(fā)光二極管：左起分別與一幀中的24位代碼相對(duì)應(yīng) 3運(yùn)算，在Q0和Q1端分別輸出選通信號(hào)SS5，這兩個(gè)信號(hào)的頻率相等、等于S3信號(hào)頻率的1/3。 NRZ 譯碼器輸出信號(hào) HDB3碼的編碼規(guī)律是：4個(gè)連0信息碼用取代節(jié)000V或B00V代替，當(dāng)兩個(gè)相鄰V碼中間有奇數(shù)個(gè)信息1碼時(shí)取代節(jié)為000V，有偶數(shù)個(gè)信息1碼（包括0個(gè)信息1碼）時(shí)取代節(jié)為B00V，其它的信息0碼仍為0碼；信息碼的1碼變?yōu)閹в蟹?hào)的1碼即+1或1；HDB3碼中B的符號(hào)符合交替反轉(zhuǎn)原則，而V的符號(hào)破壞這種符號(hào)交替反轉(zhuǎn)原則，但相鄰V碼的符號(hào)又是交替反轉(zhuǎn)的；。對(duì)此信號(hào)進(jìn)行限幅放大處理后得到幅度恒定、周期變化的脈沖信號(hào)，但仍不能將此信號(hào)作為譯碼器的位同步信號(hào)，需作進(jìn)一步處理。據(jù)CCITT規(guī)定，在RAIS信號(hào)的一個(gè)周期（500s）內(nèi)，若接收信號(hào)中“0”碼個(gè)數(shù)少于3，則AIS端輸出高電平，使系統(tǒng)告警電路輸出相應(yīng)的告警信號(hào)，若接收信號(hào)中“0”碼個(gè)數(shù)不少于3，AIS端輸出低電平，表示接收信號(hào)正常。 。 掌握相對(duì)碼波形與2PSK信號(hào)波形之間的關(guān)系、絕對(duì)碼波形與2DPSK信號(hào)波形之間的關(guān)系。 184。2PSK信號(hào)的相位與信息代碼的關(guān)系是：前后碼元相異時(shí)，2PSK信號(hào)相位變化180176。圖25 2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK信號(hào)功率譜 設(shè)碼元寬度為T(mén)S，fS =1／TS在數(shù)值上等于碼速率，2ASK、2PSK（2DPSK）、2FSK的功率譜密度如圖25所示。 總結(jié)絕對(duì)碼至相對(duì)碼的變換規(guī)律、相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換規(guī)律并設(shè)計(jì)一個(gè)由相對(duì)碼至絕對(duì)碼的變換電路。 平方器 U25：模擬乘法器MC1496 當(dāng)ui(t)是固定頻率正弦信號(hào)(θi(t)為常數(shù))時(shí)，在環(huán)路的作用下，VCO輸出信號(hào)頻率可以由固有振蕩頻率ωo（即環(huán)路無(wú)輸入信號(hào)、環(huán)路對(duì)VCO無(wú)控制作用時(shí)VCO的振蕩頻率），變化到輸入信號(hào)頻率ωi，此時(shí)θo(t)也是一個(gè)常數(shù)，ud(t)、uc(t)都為直流。 當(dāng)環(huán)路輸入端有噪聲時(shí)，θi(t)將發(fā)生抖動(dòng)，ωn越小，環(huán)路濾除噪聲的能力越強(qiáng)。移相電路由兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U28:A和U28:B構(gòu)成。所以環(huán)路鎖定時(shí)調(diào)制單元的CAR和載波同步單元的CAROUT頻率完全相等。作上述觀察時(shí)應(yīng)注意：4. 總結(jié)用平方環(huán)提取相干載波的原理及相位模糊現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。 MU 相乘器輸出信號(hào)測(cè)試點(diǎn) 抽樣器 U32:A：雙D觸發(fā)器7474 當(dāng)Vc=0而相對(duì)碼BK中“1”碼和“0”碼個(gè)數(shù)差別太大時(shí)，可能出現(xiàn)誤判決，即解調(diào)器出現(xiàn)誤碼。 當(dāng)一幀內(nèi)BK中“1”碼“0”碼個(gè)數(shù)相同時(shí)，LPF的正、負(fù)極性信號(hào)電平與0電平對(duì)稱(chēng)，否則不對(duì)稱(chēng)。3. 觀察數(shù)字環(huán)位同步器的同步保持時(shí)間與固有頻差之間的關(guān)系。 數(shù)控振蕩 U4U45：8254 數(shù)字環(huán)路濾波器由軟件完成。設(shè)m=1，上述過(guò)程的有關(guān)波形如圖55所示，圖中u162。關(guān)于數(shù)字環(huán)位同步器的工作原理，可參考文獻(xiàn)[3]、[4]、[5]。 數(shù)字環(huán)同步器的同步抖動(dòng)范圍隨固有頻差增大而增大，試解釋此現(xiàn)象。 247。3分頻器 U54：計(jì)數(shù)器401724信號(hào)是將位同步信號(hào)進(jìn)行24分頻得到的，其周期與幀同步信號(hào)的周期相同（因?yàn)橐粠?4位是確定的），但其相位不一定符合要求。在維持狀態(tài)下，因?yàn)榕袥Q門(mén)限較低，故識(shí)別器的漏識(shí)別概率減小，假識(shí)別概率增加。3電路的分頻比也可以設(shè)置為其它值，此值越大，在維持狀態(tài)下允許的識(shí)別器的漏識(shí)別概率也越大。只要識(shí)別器輸出一個(gè)GAL信號(hào)（因?yàn)榕袥Q門(mén)限比較高，這個(gè)GAL信號(hào)是正確的幀同步信號(hào)的概率很高），與門(mén)4就可以輸出一個(gè)置零脈沖使247。當(dāng)基帶信號(hào)里的幀同步碼無(wú)錯(cuò)誤時(shí)(七位全對(duì))，把位同步信號(hào)和數(shù)字基帶信號(hào)輸入給移位寄存器，識(shí)別器就會(huì)有幀同步識(shí)別信號(hào)GAL輸出，各種信號(hào)波形及時(shí)序關(guān)系如圖63所示，GAL信號(hào)的上升沿與最后一位幀同步碼的結(jié)束時(shí)刻對(duì)齊。 與門(mén)3 U56:D：與門(mén)7408 本模塊有以下測(cè)試點(diǎn)及輸入輸出點(diǎn)： 先使BSOUT信號(hào)的相位抖動(dòng)最小，按一下復(fù)位鍵，觀察NRZOUT與BSOUT信號(hào)的之間的相位關(guān)系變化快慢情況，再按一下復(fù)位鍵，觀察快速捕捉現(xiàn)象（位同步信號(hào)BSOUT的相位一步調(diào)整到位）。反之，對(duì)同步信號(hào)的相位抖動(dòng)要求越嚴(yán)格，則收發(fā)時(shí)鐘的頻率穩(wěn)定度也應(yīng)越高。在u4的作用下，8254B0輸出一個(gè)寬度為N02的負(fù)脈沖。ud作為8254B2的門(mén)控信號(hào)，ud為高電平時(shí)8254B2進(jìn)行減計(jì)數(shù)，ud為低電平時(shí)禁止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)束后從8254B2讀得的數(shù)字為Nd= N0N’d 式中N’d為ud脈沖寬度的量化值（下面用量化值表示脈沖寬度和時(shí)間間隔），N0≥N’d，讀數(shù)結(jié)束后再給8254B2寫(xiě)入計(jì)數(shù)常數(shù)N0。 控制器 U48：或門(mén)7432；U41：計(jì)數(shù)器74190 2. 掌握用數(shù)字環(huán)提取位同步信號(hào)的原理及對(duì)信息代碼的要求。 2. 檢查數(shù)字信源模塊、數(shù)字調(diào)制模塊及載波同步模塊是否工作正常，使載波同步模塊提取的相干載波CAROUT與2DPSK信號(hào)的載波CAR同相（或反相）。 相乘器 U29：模擬乘法器MC1496 圖41 數(shù)字解調(diào)方框圖（a） 2DPSK相干解調(diào) （b）2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào) 本實(shí)驗(yàn)采用相干解調(diào)法解調(diào)2DPSK信號(hào)、采用過(guò)零檢測(cè)法解調(diào)2FSK信號(hào)。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 總結(jié)鎖相環(huán)鎖定狀態(tài)及失鎖狀態(tài)的特點(diǎn)。然后反向增大C34，記環(huán)路剛剛由失鎖狀態(tài)進(jìn)入鎖定狀態(tài)時(shí)鑒相器輸出電壓為ud4。 環(huán)路鎖定時(shí)ud為直流、環(huán)路輸入信號(hào)頻率等于反饋信號(hào)頻率（此鎖相環(huán)中即等于VCO信號(hào)頻率）。 對(duì)于本模擬環(huán)，ωn、ζ、環(huán)路等效噪聲帶寬BL及等效帶通濾波器的品質(zhì)因數(shù)的計(jì)算公式如下： 式中fo=106（HZ），等于載頻的兩倍。 設(shè)ui(t)=Uisin[ωit+θi(t)]，uo(t)=Uocos[ωit+θo(t)]，則ud(t)=Udsinθe(t)，θe(t)=θi(t)θo(t)，故模擬鎖相環(huán)的PD是一個(gè)正弦PD。 MU 平方器輸出測(cè)試點(diǎn)，VPP＞1V 用頻譜議觀察AK、2ASK、2FSK、2DPSK信號(hào)頻譜（條件不具備時(shí)不進(jìn)行此項(xiàng)觀察）。圖24 2DPSK調(diào)制器2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 S(t)= m(t)Cosωct式中m(t)為雙極性不歸零碼BNRZ，當(dāng)“0”、“1”等概時(shí)m(t)中無(wú)直流分量，S(t)中無(wú)載頻分量，2DPSK信號(hào)的頻譜與2PSK相同。放大器的發(fā)射極和集電極輸出兩個(gè)頻率相等、相位相反的信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)就是2PSK、2DPSK的兩個(gè)載波，2FSK信號(hào)的兩個(gè)載波頻率分別為晶振頻率的1/2和1/4，也是通過(guò)分頻和濾波得到的。 BK 相對(duì)碼測(cè)試點(diǎn) 式中IP=，Ko=8π103 rad/ ，R36=10Ω，C17=100μF。 （3）將KKK3置于任意狀態(tài)，K4先置A（AMI）端再置H（HDB3）端，CH1接信源單元的NRZOUT，CH2依次接HDB3單元的DET、BPF、BSR和NRZ ，觀察這些信號(hào)波形。 接收部分： （1）在譯碼時(shí)鐘CRX的上升沿作用下，將HDB3碼（或AMI碼）譯成NRZ碼。這兩路信號(hào)經(jīng)單/雙極性變換后得到AMI碼或HDB3。 鎖相環(huán) U16：集成鎖相環(huán)CD4046信源部分的分頻器、三選一、倒相器、抽樣以及(AMI)HDB3編譯碼專(zhuān)用集成芯片CD22103等電路的功能可以用一片EPLD（EPM7064）芯片完成，說(shuō)明見(jiàn)附錄四。FS信號(hào)的低電平、高電平分別為4位和8位數(shù)字信號(hào)時(shí)間，其上升沿比NRZOUT碼第一位起始時(shí)間超前一個(gè)碼元。BS為位同步信號(hào)。 FS 信源幀同步信號(hào)輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn) 掌握AMI、HDB3碼的編碼規(guī)則。9. 數(shù)字終端單元該單元輸入NRZ信號(hào)、位同步信號(hào)、幀同步信號(hào)，在位同步及幀同步信號(hào)控制下，將兩路數(shù)字信息從時(shí)分復(fù)用NRZ信號(hào)分接出來(lái)，并用發(fā)光二極管顯示。所以我們用24比特為一幀的周期信號(hào)取代實(shí)際的數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)作為發(fā)端的AK信號(hào)，該周期信號(hào)由兩路數(shù)據(jù)（每路8比特）和7比特幀同步碼以及一未定義比特復(fù)接而成。FSTA BSSLAPCMAPCMAK’STB BSSLBPCMBBSBKcoswct PCM編碼 PCM編碼 同 步 復(fù) 接碼變換2PSK調(diào)制發(fā)濾波器信道coswctBKAKPCM 收濾波器載波同步低通位同步抽樣判決碼反變換CPCPFSF1F2F1CPCPSRASRB 幀同步 PCM譯碼 PCM譯碼aabb信道編碼信道譯碼AK’延遲AK圖中STA、STB分別為發(fā)端的兩路模擬話音信號(hào)，BS為時(shí)鐘信號(hào)，SLA、SLB為抽樣信號(hào)，F(xiàn)為幀同步碼，AK為絕對(duì)碼，BK為相對(duì)碼。信源部分的分頻器、三選一、倒相器、抽樣以及(AMI)HDB3編譯碼專(zhuān)用集成芯片CD22103等電路的功能可以用一片EPLD完成，具體見(jiàn)附錄四。因此在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中，不必詳細(xì)地分析各個(gè)單元電路的工作過(guò)程，只說(shuō)明了它們的作用。本單元產(chǎn)生NRZ信號(hào)，幀結(jié)構(gòu)如圖12所示。 （1）分頻器 74161進(jìn)行13分頻，輸出信號(hào)頻率為341kHz。（3）三選一 三選一電路原理同八選一電路原理。 圖16中各單元與電路板上元器件的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 工程上，一般將AMI或HDB3碼數(shù)字信號(hào)進(jìn)行整流處理，（RZ|τ=）。這也是HDB3碼優(yōu)于AMI碼之處。 用信源單元的FS作為示波器的外同步信號(hào)，示波器探頭的地端接在實(shí)驗(yàn)板任何位置的GND點(diǎn)均可，進(jìn)行下列觀察： （1）示波器的兩個(gè)通道探頭分別接信源單元的NRZOUT和BSOUT，對(duì)照發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)，判斷數(shù)字信源單元是否已正常工作（1碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管亮，0碼對(duì)應(yīng)的發(fā)光管熄）； （2）用開(kāi)關(guān)K1產(chǎn)生代碼1110010（為任意代碼，1110010為7位幀同步碼），KK3產(chǎn)生任意信息代碼，觀察本實(shí)驗(yàn)給定的集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)幀結(jié)構(gòu)，和NRZ碼特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)中若24位信源代碼中連零很多時(shí)，則難以從AMI碼中得到一個(gè)符合要求的位同步信號(hào)，因此不能完成正確的譯碼（由于分離參數(shù)的影響，各實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的現(xiàn)象可能略有不同。三、 基本原理本實(shí)驗(yàn)用到數(shù)字信源模塊和數(shù)字調(diào)制模塊。 濾波器B V1：三極管9013，調(diào)諧回路 實(shí)際工程中，2PSK或2DPSK信號(hào)載波頻率與碼速率之間可能是整數(shù)倍關(guān)系也可能是非整數(shù)倍關(guān)系。 熟悉數(shù)字調(diào)制單元的工作原理。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 觀察模擬鎖相環(huán)的鎖定狀態(tài)、失鎖狀態(tài)及捕捉過(guò)程。 247。當(dāng)|Δωo|ΔωP時(shí)，環(huán)路不能進(jìn)入鎖定狀態(tài)，環(huán)路鎖定后若Δωo發(fā)生變化使|Δωo|ΔωH，環(huán)路不能保持鎖定狀態(tài)。實(shí)際工程中考慮到下述問(wèn)題必須用鎖相環(huán)： 在數(shù)學(xué)上對(duì)cos2ωct進(jìn)行除2運(yùn)算的結(jié)果是cosωct或cosωct。接通電源后ud也可能是差拍信號(hào)，表示環(huán)路已處于失鎖狀態(tài)。 2. 用示波器觀察2FSK過(guò)零檢測(cè)解調(diào)器各點(diǎn)波形。 AKOUT 解調(diào)輸出絕對(duì)碼的輸出點(diǎn)/測(cè)試點(diǎn)（3個(gè)） 低通濾波器 U37：運(yùn)算放大器LM318；若干電阻、電容 比較器的輸出CM為T(mén)TL電平信號(hào)，它不能作為相對(duì)碼直接送給碼反變器，因?yàn)樗⒉皇且粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)的單極性非歸零碼，其單個(gè)“1”碼對(duì)應(yīng)的正脈沖的寬度可能小于碼元寬度、也可能大于碼元寬度。U34對(duì)抽樣判決輸出信號(hào)進(jìn)行整形。用示波器觀察2DPSK解調(diào)單元LPF點(diǎn)，即可看到無(wú)噪聲的眼圖。用于提取位同步信號(hào)的數(shù)字環(huán)有超前滯后型數(shù)字環(huán)和觸發(fā)器型數(shù)字環(huán)，此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的位同步提取模塊用的是觸發(fā)器型數(shù)字環(huán)，它具有捕捉時(shí)間短、抗噪能力強(qiáng)等特點(diǎn)。它們分別工作在M0、MM2三種工作模式。圖54 數(shù)控振蕩器 環(huán)路開(kāi)始工作時(shí)，軟件使8254B0和8254B1輸出高電平，從而使8254A1處于計(jì)數(shù)工作狀態(tài)、8254B1處于停止計(jì)數(shù)狀態(tài)，G6處于開(kāi)啟狀態(tài)，8254A1輸出一個(gè)周期為N0的周期信號(hào)。程序中令m=16，進(jìn)行16次鑒相后做一次平均運(yùn)算，若發(fā)現(xiàn)環(huán)路失鎖，則對(duì)數(shù)控振蕩器進(jìn)行一次調(diào)整。調(diào)整信源模塊的KKK3開(kāi)關(guān)，使NRZOUT的連“0”和連“1”個(gè)數(shù)較少。3. 掌握假同步、漏同步、捕捉態(tài)、維持態(tài)概念。24分頻器 U60、U61：計(jì)數(shù)器4017；U58:C、U58:E：或門(mén)4071 若Y2Y1Y0=100時(shí)，表示輸入端有4個(gè)1，依此類(lèi)推，Y2Y1Y0的不同狀態(tài)表示了U52輸入端為1的個(gè)數(shù)。24信號(hào)再送給后級(jí)的單穩(wěn)電路，單穩(wěn)設(shè)置為下降沿觸發(fā)，其輸出信號(hào)的上升沿比247。但由于漏識(shí)別概率比較小，連續(xù)幾幀出現(xiàn)漏識(shí)別的概率更小。3電路不輸出脈沖信號(hào)，維持狀態(tài)保持不變。 同步器最終輸出的幀同步信號(hào)FS是由同步保護(hù)器中的與門(mén)3對(duì)單穩(wěn)輸出的信號(hào)及狀態(tài)觸發(fā)器的Q端輸出信號(hào)進(jìn)行“與”運(yùn)算得到的。INININ0分別與U52的YYY0相連，LLL0與判決門(mén)限控制電壓相連，