【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(shí)驗(yàn)。[鍵入文檔副標(biāo)題]

　　

【正文】 時(shí)鐘的相移，使恢復(fù)時(shí)鐘的相位與發(fā)來的數(shù)字基帶信號(hào)的時(shí)鐘相位一致（請(qǐng)將移相器模塊印刷電路板上的撥動(dòng)開關(guān)撥到“ LO”位置）。 按照?qǐng)D 所示，將恢復(fù)時(shí)鐘輸入于判決模塊的 時(shí)鐘輸入端（ TTL 電平）。將可調(diào)低通濾波器輸出的基帶信號(hào)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(shí)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(diǎn)旋鈕，使得在眼圖睜開最大處進(jìn)行采樣、判決。對(duì)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(hào)。 五、實(shí)驗(yàn)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(shí)際碼元之間的對(duì)比圖： 六、思考題 對(duì)于滾降系數(shù)為 a=1 升余弦滾降的眼圖，請(qǐng)示意畫出眼圖，標(biāo)出最佳取樣時(shí)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(shí)驗(yàn)的時(shí)鐘提取部分，我們沒有單獨(dú)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，而是采用了引出的時(shí)鐘信號(hào)。其他方面，由于已經(jīng)對(duì)眼圖有所了解，我們能很快完成解調(diào)信號(hào)的調(diào)試，實(shí)驗(yàn)比較順利。我們也看出，一定的時(shí)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(shí)驗(yàn)六的眼圖中，一開始采用了錯(cuò)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(yàn)的基礎(chǔ)有些偏差，但是這對(duì)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(cuò)誤。 實(shí)驗(yàn)八：二進(jìn)制通斷鍵控（ OOK） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解 OOK 信號(hào)的產(chǎn)生及其實(shí)現(xiàn)方 法。 了解 OOK 信號(hào)波形和功率譜的特點(diǎn)及其測(cè)量方法。 了解 OOK 信號(hào)的解調(diào)及其實(shí)現(xiàn)方法。 二、實(shí)驗(yàn)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(hào)的解調(diào)方式有相干解調(diào)和非相干解調(diào)兩種。本實(shí)驗(yàn)采用非相干解調(diào)。其原理圖如圖所示。 Mocilas 32 三、實(shí)驗(yàn)框圖 OOK 信號(hào)的產(chǎn)生 OOK 信號(hào)的非相干解調(diào) Mocilas 33 四、實(shí)驗(yàn)步驟 OOK 信號(hào)的產(chǎn)生 （ 1）用示波器觀察圖 中的各點(diǎn)信號(hào)波形。 （ 2）并用頻譜儀測(cè)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(zhǎng)為 2048）。 OOK 信號(hào)的非相干解調(diào) （ 1）用示波器觀察 中各點(diǎn)的波形。 （ 2）自主完成時(shí)鐘提取、采樣、判決的實(shí)驗(yàn)任務(wù)（需要注意的是，恢復(fù)時(shí)鐘的相位要與發(fā)來信號(hào)的時(shí)鐘相位一致）。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 4 分頻后 時(shí)鐘 Mocilas 34 由圖可知，此時(shí)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(hào) Mocilas 36 由圖可以清晰看出 OOK 信號(hào)與碼序列的對(duì)比，輸出為 1 時(shí)， OOK 信號(hào)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(duì) OOK 信號(hào)的相干解調(diào)，如何進(jìn)行載波提?。空?qǐng)畫出原理框圖及實(shí)驗(yàn)框圖。 答：從接收到的 OOK 信號(hào)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(shí)驗(yàn)總體來說還是比較簡(jiǎn)單的，就是在調(diào) OOK 信號(hào)波形的時(shí)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(hào)的小技巧：將示波器的一個(gè)輸入端（ 如 CH1）接給 OOK 信號(hào)，示波器另一個(gè)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(shí)間（別的不要?jiǎng)樱┍憧梢粤?。因?yàn)槲覀兘M的示波器不能顯示 500mV 分度的波形，所以只能這么調(diào)。 實(shí)驗(yàn)十二：低通信號(hào)的采樣與重建 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解低通信號(hào)的采樣及其信號(hào)重建的原理和實(shí)現(xiàn)方法。 測(cè)量各信號(hào)波形及振幅頻譜。 二、實(shí)驗(yàn)原理 頻帶受限于 [0, ]Hf 的模擬基帶信號(hào)，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(hào)。 實(shí)驗(yàn)原理圖如上圖所示，一模擬音頻信號(hào) ()mt 通過采樣器輸出被采樣信號(hào) ()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(hào)通過一低通濾波器即可恢復(fù)原基帶信號(hào)。 Mocilas 40 三、實(shí)驗(yàn)框圖 四、實(shí)驗(yàn)步驟 按照?qǐng)D連接各模塊。 用雙蹤示波器測(cè)量圖中的各點(diǎn)信號(hào)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(cè)量各信號(hào)的頻譜，并加以分析。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 原始信號(hào) 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(hào) ms(t) Mocilas 42 由圖可知，沖激序列的幅值與此時(shí)刻原始信號(hào)的幅值相等。 采樣信號(hào) ms(t)及其頻譜 由圖可知，采樣信號(hào)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(hào) 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(hào)，頻率約為 2kHz。 六、思考題 若采樣器的輸入音頻信號(hào)為 5kHz，請(qǐng)問本實(shí)驗(yàn)的 LPF 的輸出信號(hào)會(huì)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(hào)為 5kHz 時(shí)，采樣信號(hào)無法滿足奈奎斯特抽樣定理，所以會(huì)產(chǎn)生失真。 若輸入于本實(shí)驗(yàn)采樣器的信號(hào)頻譜如圖，（ a）請(qǐng)畫出其采樣信號(hào)的振幅頻譜圖；（ b）為了不失真恢復(fù)原基帶信號(hào)，請(qǐng)問收端的框圖作何改動(dòng)？ Mocilas 44 答：（ a）采樣信號(hào)的振幅頻譜圖為 （ b） 要達(dá)到不失真恢復(fù)原基帶信號(hào)，就必須滿足奈奎斯特抽樣定理，且使得采樣信號(hào)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(shí)驗(yàn)為低通信號(hào)的采樣與重建，實(shí)驗(yàn)步驟及操作都比較簡(jiǎn)單，并且在教材中有比較詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表述，因此在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)時(shí)沒有遇到什么比較大的問題。通過本次實(shí)驗(yàn)，我對(duì)低通信號(hào)的采樣、重建與奈奎斯特抽樣定理有了更深的理解。 實(shí)驗(yàn)十一：信號(hào)星座 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解 MPSK 及 MQAM 的矢量表示式及其信號(hào)星座圖。 掌握 MPSK 及 MQAM 信號(hào)星座的測(cè)試方法。 f/KHz 0 2 2 Ms(f) Mocilas 45 二、實(shí)驗(yàn)原理 在數(shù)字通信理論中，信號(hào)波形在正交信號(hào)空間的矢量表示具有重要意義。它是利用信號(hào)波形的矢量表示工 具，將 M 個(gè)能量有限信號(hào)波形相應(yīng)地映射為 N 維正交信號(hào)空間中的 M個(gè)點(diǎn)，在 N 維正交信號(hào)空間中 M 個(gè)點(diǎn)的集合稱為信號(hào)星座圖。 常用數(shù)字調(diào)制方式中， OOK 信號(hào)和 2PSK 信號(hào)可用一維矢量描述，正交 2FSK、 M2 的MPSK 及 MQAM 信號(hào)波形可以用二維矢量描述。 MPSK 信號(hào)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(shí)驗(yàn)框圖 四、實(shí)驗(yàn)步驟 （ 1）按照?qǐng)D 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(zhǎng)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(hào)及 Q 支路多電平信號(hào)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(hào)星座。 請(qǐng)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(hào)星座的點(diǎn)數(shù) M。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 M=4 時(shí) MPSK Mocilas 46 M=8 時(shí) MPSK M=16 時(shí) MPSK M=4 時(shí) MQAM Mocilas 47 M=8 時(shí) MQAM M=16 時(shí) MQAM 由以上 6 個(gè)圖可看出實(shí)驗(yàn)結(jié)果與 理論分析結(jié)果一致。 六、思考題 請(qǐng)畫出 OOK， 2PSK 和正交 2FSK 信號(hào)的星座圖。 答： OOK 信號(hào)的星座圖： Mocilas 48 2PSK 信號(hào)的星座圖： 正交 2FSK 信號(hào)的星座圖： 在相同點(diǎn)數(shù) M 下， MSPK 和 MQAM 誰具有更好的抗噪聲性能？ 答：在相同的點(diǎn)數(shù) M 下， MQAM 信號(hào)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(shí)驗(yàn)應(yīng)該是所有實(shí)驗(yàn)中最簡(jiǎn)單的一個(gè)，我們做得也很開心。只是在接電路的時(shí)候接錯(cuò)了一點(diǎn)，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(hào)星座圖。 F1(t) S2 S1 0 F1(t) S2 S1 0 0 1 F1(t) F2（ t）