1、通信原理实验指导书2012.05- 1 -实验一 各种模拟信号源实验实 验 内 容1测试各种模拟信号的波形。2测量信号音信号的波形。一实验目的：1 熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途2观察分析各种模拟信号波形的特点。二、电路工作原理模拟信号源电路用来产生实验所需的各种音频信号：同步正弦波信号、非同步正弦波信号、话音信号、音乐信号等。（一）同步信号源（同步正弦波发生器）1功用同步信号源用来产生与编码数字信号同步的 2KHz 或 1KHz 正弦波信号，作为增量调制编码、PCM 编码实验的输入音频信号。在没有数字存贮示波器的条件下，用它作为编码实验的输入信号，可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号
2、波形。2 电路原理图 1-1 为同步正弦信号发生器的电路图。它由 2KHz（或 1KHz）方波信号产生器（图中省略了） 、高通滤波器、低通滤波器和输出电路四部分组成。图 1-1 同 步 正 弦 信 号 发 生 器 电 路 图2KHz（或 1KHz）方波信号由 CPLD 可编程器件 U101 内的逻辑电路通过编程产生。TP104 为其测量点。U107C 及周边的阻容网络组成一个截止频率为 L 的二阶高通滤波器，用以滤除各次谐波。U107D 及周边的阻容网络组成一个截止频率为 H 的二阶低通滤波器，用以滤除基波以下的杂波。两者组合成一个 2KHz（或 1KHz）正弦波的带通滤波器只输出一个 2KH
3、z（或 1KHz）正弦波，TP107 为其测量点。输出电路由 23 2 8 4 17 1 6 K K K K K P - 2 -C C C K BG102 和周边阻容元件组成射极跟随器，起阻抗匹配、隔离与提高驱动能力的作用。W104 用来改变高通滤波器反馈量的大小，使其工作在稳定的状态，W105 用来改变输出正弦波的幅度。（二）非同步信号源（非同步正弦波发生器）1功用非同步信号源是一个简易正弦波信号发生器，它可产生频率为 0.310KHz（使用范围 0.33.4KHz ）的正弦波信号，输出幅度为 02V。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的音频信号源。2
4、工作原理非同步信号源的电路图如图 1-2 所示。它由一个正弦波振荡器和一级输出电路组成。正弦波振荡器由 U107A、U107B 和 R、C 元件组成。R103 、C101 为反馈元件。调节W101、W102 可改变其振荡频率在 0.33.4KHz 间变化。调整 W103 可使输出（TP108处测）在 02V 间变化。输出电路由 BG101 及 RC 元件组成，它是一级射极跟随器，起隔离、阻抗匹配和提高驱动能力的作用。图 1-2 非 同 步 正 弦 波 信 号 发 生 器 电 路 图（三）话筒输入电路（麦克风电路）1功用：话筒电路用来给驻极体话筒提供直流工作电压。2 原理：话筒电路如图 1-3
5、所示，V CC 经分压器向话筒提供约 2.5V 工作电压，讲话时话筒与 R101 上的电压发生变化，其电压变化分量即为话音信号，经 E101 耦合输出，送往模拟信号输入选择电子开关。图 1-3 话 筒 电 路 图 D K 8 B 4 32 14 K 送模拟信号输入选择开关- 3 -（四）音乐信号产生电路1功用音乐信号产生电路用来产生音乐信号送往音频终端电路，以检查话音信道的开通情况及通话质量。2 工作原理音乐信号产生电路见图 1-4。音乐信号由 U109 音乐片厚膜集成电路产生。该片的1 脚为电源端，2 脚为控制端，3 脚为输出端，4 脚为公共地端。V CC 经 R117、D101 向U109
6、 的 1 脚提供 3.3V 电源电压，当 2 脚通过 K105 输入控制电压+3.3V 时，音乐片即有音乐信号从第 3 脚输出，经 E105 送往模拟信号输入选择电子开关。图 1-4 音 乐 信 号 产 生 电 路 图（五）外加模拟信号输入电路在一些特殊情况下，简易正弦波信号发生器不能满足实验要求，就要用外加信号源提供所需信号。例如要定量地测试通信话路的频率特性时需要使用频率与电平、输出阻抗都很稳定的频率范围很宽的音频测试信号，这就需要外接音频信号产生器或函数信号发生器。外加模拟信号输入电路为它们提供了连接到实验的接口电路。（六）模拟电话输入电路图 1-5 是用 PBL38710/1 电话集成
7、电路组成的电话输入电路，J103 是手柄的送话器接口。讲话时话音信号从 TIPX 与 RINGX 引脚输入，经 U112 内部话音信号传输处理后从 VTX 与 RSN 引脚输出。输出信号分两路，一路经 K103 的 12 送往 PCM（一）编码器或经 K103 的 23 送往 PCM（二）编码器；另一路经 K104 的 12 或 23 送往话路终端接收滤波电路的 J105，选择后从音信号输出电路的喇叭输出话音。三、实验内容1用示波器在相应测试点上测量各点波形：同步信号源、非同步信号源、电话输入电路、话音输入电路、外加模拟信号输入电路。2. 熟悉上述各种信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程。
8、C 0 1 2 4 V 0 1 V 送模拟信号输入选择开关- 4 - 2132112 1 13 12 2 3C 4 6 7G 8 9 T C N E X T R R X D C V V P u K K K K F M 2 1 2 D C C D D D 3 0 K C 图 1-5 电 话 输 入 电 原 理 图四、实验步骤1用示波器测量TP106、TP107、TP108 、TP109 、TP110、TP112、TP113、TP114 等各点波形。2测量音乐信号时用 K105 接通+3.3V ，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出。五、各测量点波形TP106：2 KHz 或 1KHz 方波，因
9、为有源低通滤波器的元件参数选择以 2KHz 为主。因此正常工作时用 2KHz 正弦波，正常时，K101 设置在 23。对 1KHz 信号的滤波效果要差一些，故 1KHz 输出波形效果不是很理想。TP107：与工作时钟同步输出的 2KHz 或 1KHz 正弦波信号。TP108：0.33.4KHz 的正弦波。TP109：话路终端接收模拟信号输入。TP110：音频功放输入信号。TP111：音频输出信号。TP112：话路终端发送模拟信号输出。TP113：电话电路送往 PCM 编码器的话音信号。TP114：电话电路送往话音终端接收滤波电路的话音信号。- 5 -实验五 脉冲编码调制 PCM实 验 内 容1
10、.用同步的简易信号观察 A 律 PCM 八比特编码的实验2.脉冲编码调制（PCM）及系统实验、实验目的1.加深对 PCM 编码过程的理解。2.熟悉 PCM 编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。3.了解 PCM 系统的工作过程。二、实验电路工作原理（一）PCM 基本工作原理脉冲调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样
11、速率的下限是由抽样定理确定的。在该实验中，抽样速率采用8Kbit/s。所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作 A/D。由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。PCM 的原理如图 5-1 所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成 8KHz 重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅 PAM
12、 信号），然后将幅度连续的PAM 信号用 “四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。对于电话，CCITT 规定抽样率为 8KHz，每抽样值编 8 位码，即共有 28=256 个量化值，因而每话路 PCM 编码后的标准数码率是 64kb/s。为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大，如图 52 所示。- 6 -话 音 输 出话 音 输 入 解 码量 化滤 波低 通 解 调(接 收 )发 送抽 样 信 道再 生PCM信 号编 码发 送放 大0lA
13、Voi=j0Voli =(b)(a)在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A 律和律。A 律 PCM 用于欧洲和我国，律用于北美和日本。它们的编码规律如图 5-3 所示。图中给出了信号抽样编码字与输入电压的关系，其中编码方式（1）为符号/幅度数据格式， 图 5-1 PCM 的原理框图图 5-2 A 律与 律的压缩特性图 5-3 PCM 编码方式Bit7 表示符号位，Bit6 0 表示幅度大小；（2）为 A 律压缩数据 格式，它是（1）的输 入 信 号 电 压-.15VMSB L7010+7输 入 信 号 电 压 .15B-MSL2V.5100+2V10符 号 ： 幅 度 码 符 号 ：
14、幅 度 码3 律 编 码 2A律 编 码- 7 -ADI（偶位反相）码；（3）为律压缩数据格式，它是由（1）的 Bit60 反相而得到，通常为避免 00000000 码出现，将其变成零抑制码 00000010。对压缩器而言，其输入输出归一化特性表示式为:A 律: 律:(二)PCM 编译码电路 TP3067 芯片介绍1.编译码器的简单介绍模拟信号经过编译码器时，在编码电路中，它要经过取样、量化、编码，如图 5-4(a)所示。到底在什么时候被取样，在什么时序输出 PCM 码则由 AD 控制来决定，同样 PCM 码被接收到译码电路后经过译码、低通滤波、放大，最后输出模拟信号，把这两部分集成在一个芯片
15、上就是一个单路编译码器，它只能为一个用户服务，即在同一时刻只能为一个用户进行 AD 及 DA 变换。 编码器把模拟信号变换成数字信号的规律一般有二种，一种是 律十五折线变换法，它一般用在 PCM24 路系统中，另一种是A 律十三折线非线性交换法，它一般应用于 PCM 3032 路系统中，这是一种比较常用的变换法.模拟信号经取样后就进行 A 律十三折线变换，最后变成 8 位 PCM 码，在单路编译码器中，经变换后的 PCM 码是在一个时隙中被发送出去，这个时序号是由AD 控制电路来决定的，而在其它时隙时编码器是没有输出的，即对一个单路编译码器来说，它在一个 PCM 帧里只在一个由它自己的 AD
16、控制电路决定的时隙里输出 8位 PCM 码，同样在一个 PCM 帧里，它的译码电路也只能在一个由它自己的 D-A 控制电路决定的时序里，从外部接收 8 位 PCM 码。其实单路编译码器的发送时序和接收时序还是可由外部电路来控制的，编译码器的发送时序由 AD 控制电路来控制。我们定义为 FSx 和 FSr，要求 FSx 和 FSr 是周期性的，并且它的周期和 PCM 的周期要相同，都为 125S，这样，每来一个 FSx，其 Codec 就输出一个 PCM 码，每来一个 FSr，其Codec 就从外部输入一个 PCM 码。图 5-4(b)是 PCM 的译码电路方框图，工作过程同图 5-4(a)相反
17、，因此就不再讨论了。图 5-4（a） AD 电路 图 5-4（b） DA 电路模 拟 信 号模 拟 信 号 -控 制 编 码量 化取 样 PCM码 控 制放 大 低 通 PCM码译 码AVln1)(10 )1(0VA)l(101- 8 -TSXDRGNDAVPO-5+VBCR43+与FXI-1-R27MA/与/PMCLKX与与 与EB/F/HGLVOEC与 ANLB与S与1385620102971489GS16IF 10MCLKR/PDN1BSE98FV763OPI45-GNDA2+MCLKX0B32FTVFXI+L8S9B-图 5-4 A/D 及 D/A 电路框图 2.本实验系统编译码器电路
18、的设计我们所使用的编译码器是把编译码电路和各种滤波器集成在一个芯片上，它的框图见图 55 所示。该器件为 TP3067。图 5-6 是它的管脚排列图。图 5-5 TP3067 逻辑方框图3.引脚符号符号 功 能VPO+ 接收功率放大器的同相输出GNDA 模拟地，所有信号均以该引脚为参考点VPO- 接收功率放大器的倒相输出VPI 接收功率放大器的倒相输入VFRO 接收滤波器的模拟输出VCC 正电源引脚，VCC = +5V 士 5%FSR 接收帧同步脉冲，FSR 为 8kHz 脉冲序列。DR 接收帧数据输入.PCM 数据随着 FSR 前沿移入 DRBCLKRCLKSEL 在 FSR 的前沿后把数据
19、移入 DR 的位时钟，其频率可从 64kHz 至 2.48MHz。MCLKRPDN 接收主时钟，其频率可以为 1.536MHz、1.544MHz 或 2.048MHz. 图 5-6 TP3067 管脚排列图MCLKX 发送主时钟，其频率可以是 1.536MHz，1.544MHz 或 2.048MHz.它允许- 9 -FSXBCLKMRxDTRP5022.048MHz与3K4PCT502P与8z.KH窄 脉 冲112窄 脉 冲04M方 波T503与 MCLKR 异步，同步工作能实现最佳性能。BCLKX PCM 数据从 DX 上移出的位时钟，频率从 64kHz 至 2.048MHz，必须与MCLK
20、X 同步。DX 由 FSX 启动的三态 PCM 数据输出。FSX 发送帧同步脉冲输入，它启动 BCLKX 并使 DX 上 PCM 数据移到 DX 上。ANLB 模拟环回路控制输入，在正常工作时必须置为逻辑“0”，当拉到逻辑“1”时，发送滤波器和前置放大器输出被断开，改为和接收功率放大器的 VPO+ 输出连接。GSX 发送输入放大器的模拟输出。用来在外部调节增益。VFXI- 发送输入放大器的倒相输入。 VFXI+ 发送输入放大器的非倒相输入。VBB 负电源引脚，VBB = -5V 5% 。4.PCM 编译码电路PCM 编译码电路所需的工作时钟为 2.048MHz， FSR、FSX 的帧同步信号为
21、 8KHz窄脉冲，图 5-7 是短帧同步定时波形图，图 5-8 是时钟电路测量点波形图，图 5-9 是它的电原理图，图 5-10 是 PCM 编译码电路的波形图。 在本实验中选择 A 律变换，以 2.048Mbit/s 的速率来传送信息，信息帧为无信令帧，它的发送时序与接收时序直接受 FSX 和 FSR 控制。还有一点，编译码器一般都有一个PDN 降功耗控制端，PDN=0 时，编译码能正常工作，PDN=1 时，编译码器处于低功耗状态，这时编译码器其它功能都不起作用，我们在设计时，可以实现对编译码器的降功耗控制。图 5-7 短帧同步定时- 10 -与59PCM与图59 PCM电路电原理图图 5-
22、8 PCM 编译码工作时钟各测量点波形图三、实验内容1.用同步的简易信号观察 A 律 PCM 八比特编码的实验2.脉冲编码调制（PCM）及系统实验四、实验步骤及注意事项1. 给 PCM 系统中送上两组信号，即：（1）2048KHz 主时钟信号；（2）8KHz 收发分帧同步信号 。2.跳线开关放置：K501 的 23 脚、K502 的 12 脚、K503 的 1-2 脚。3.PCM 系统实验电路波形图见 5-10 所示。五、测量点说明TP501：输入信号由开关 J106 选择，若幅度过大，则被陷幅电路陷幅成方波，因此信号波形幅度尽量小一些，方法是，改变外部信号源的幅度大小，或调节电位器 W108
23、。TP502：频率为 2.048MHz 的主时钟信号，TP502 = TP101。TP503：频率为 8KHz 的分帧同步信号， TP503 = TP103。TP504：PCM 编码输出数字信号，数据的速率是 64KHz，为 8 比特编码，其中第一位为语音信号编码后的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。TP505：PCM 译码输入数字信号，由开关 K501 的 2 与 3 相连。TP506：PCM 译码输出模拟信号。- 11 -0TP506TP54125uS8bit PCM码0ttTP53T502TP501tttTP508bit PCM码125uSt与PCM与与2.048Hz与PCM与8K
24、z与与K5012与3与PCMP与PCM与- 12 -图 5-10 PCM 系统实验电路波形图实验六 二相 BPSK(DPSK)调制解调实验实 验 内 容1.二相 BPSK 调制解调实验2.二相 DPSK 调制解调实验3.PSK 解调载波提取实验一、实验目的1.掌握二相 BPSK（DPSK）调制解调的工作原理及电路组成。2.了解载频信号的产生方法。3.掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。二、实验电路工作原理（一）调制实验：在本实验中，绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现的，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。图 6-1 是二相 PSK（DPSK）调制器电路框
25、图。图 6-2 是它的电原理图。PSK 调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于 ASK 移幅键控和 FSK 移频键控。因此，PSK 技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。下面对图 6-2 中的电路作一分析。1.载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，电路由 U304 等组成，来自 1.024MHz 载波信号输入到 U304 的反相输入端 2 脚，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即相载波信号。为了使 0 相载波与相载波的幅度相等，在电路中加了电位器 W302。2.模拟开关相乘器对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与相
26、载波分别加到模拟开关 1：U302 ：A 的输入端（ 1 脚） 、模拟开关2：U302：B 的输入端（11 脚） ，在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关1 的输入控制端（13 脚） ，它反极性加到模拟开关 2 的输入控制端（12 脚） 。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关 1 的输入控制端为高电平，模拟开关 1 导通，输出 0 相载波，而模拟开关 2 的输入控制端为低电平，模拟开关 2 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关 1 的输入控制端为低电平，模拟开关 1 截止。- 13 -而模拟开关 2 的输入控制端却为高电平，模拟开关 2 导通。输出相载波，两
27、个模拟开关的输出通过载波输出开关 K303 合路叠加后输出为二相 PSK 调制信号，如图 6-3 所示。在数据传输系统中，由于相对移相键控调制具有抗干扰噪声能力强，在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。相对移相，就是利用载波相位的相对值来传递信息，也就是利用前后码元载波相位的相对变化来传递信息，所以也称为“差分移相” 。理论分析和实际试验证明：在恒参信道下，移相键控比振幅键控、频率键控，不但具有较高的抗干扰性能，而且可更经济有效地利用频带。所以说它是一种比较优越的调制方式，因而在实际中得到了广泛的应用。K302K3
28、01与与32kHz与 32KHz与与 与CPLD213K04 312TP304TP302TP301与TP300与与 3175与与1与226与TP307TP305PSK与1K234与与TP06与701与3与10- PSK与与与M与与128KHz与(10与)641.024MHz与 图61PSK调制及测量点分布原理框图- 14 -K302K301与与32kHz与 32KHz与与 与CPLD213K04 312TP304TP302TP301与TP300与与 3175与与1与226与TP307TP305PSK与1K234与与TP06与701与3与10- PSK与与与M与与128KHz与(10与)641.
29、024MHz与7LS40PNDS74LS86U1DIGA INLI2F128647IN1K2365U5AVCB4 TP13PINF1024C10U35E7LSKR6L-30uH74LS6U30A5M18U+237XF2R2W01-PBC47+W301-24591P24BG3019C5RKR310104W3021 C8+4061365U3C74LS0KU2AE301uFR371KK3237104C-6U304LM1852406B1406TP35T307PINK09185132S10R35T306DCQRRKR104C36 TP2uFE14KE301uFEuF19KR1C3047 2 图62 PS
30、K调制电路电原理图- 15 -图 6-3 模拟开关相乘器工作波形DPSK 调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源（如伪随机码序列、增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制 PCM 编码器输出的数字信号）作为绝对码序列a n，通过差分编码器变成相对码序列 bn，然后再用相对码序列 bn，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是 DPSK 已调信号。按键 SW301，用来将 D触发器 Q 端输出置“1” 。在绝对相移方式，由于发端是以两个可能出现的相位之中的一个相位作基准的。因而在收端也必须有这样一个相同的基准相位作参考，如果这个参考相位发生变化（0 相变相或相变 0 相） ，则恢复
31、的数字信息就会发生 0 变 1 或 1 变 0，从而造成错误的恢复。在实际通信时参考基准相位的随机跳变是有可能发生的，而且在通信过程中不易被发现。如，由于某种突然的骚动，系统中的触发器可能发生状态的转移，锁相环路稳定状态也可能发生转移，等等，出现这种可能时，采用绝对移相就会使接收端恢复的数据极性相反。如果这时传输的是经增量调制的编码后话音数字信号，则不影响话音的正常恢复，只是在相位发生跳变的瞬间，有噪声出现，但如果传输的是计算机输出的数据信号，将会使恢复的数据面目全非，为了克服这种现象，通常在传输数据信号时采用二相相对移相（DPSK）方式。DPSK 是利用前后相邻码元对应的载波相对相移来表示数
32、字信息的一种相移键控方式。绝对码是以宽带信号码元的电平直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1” ，低电平代表“0” 。相对码（差分码）是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：相对码中有跳变表示 1，无跳变表示 0。图 6-5（a）是差分编码器电路，可用模二加法器延时器（延时一个码元宽度 Tb)来0t1与TP35与0与TP32U与与2t1与t0tTP39与0与8TP37U与t2与tU1与- 16 -实现这两种码的互相转换。设输入的相对码 an 为 1110010 码，则经过差分编码器后输出的相对码 bn 为1011100，即 bn= an bn1。 图 6-5（
33、b）是它的工作波形图。图 6-4 PSK、DPSK 编码波形图 6-5（a） 差分编码器电路 图 6-5（b） 工作波形 （二）解调实验：二相 PSK(DPSK)解调器的总电路方框图如图 6-6 所示。二相 PSK(DPSK)的载波为1.024MHz，数字基带信号的码元速率有 32Kbit/s。从图 6-6 可见，该解调器由三部分组成：载波提取电路、位定时恢复电路与信码再生整形电路。载波恢复和位定时提取，是数字载波传输系统必不可少的重要组成部分。载波恢复的具体实现方案是和发送端的调制方式有关的，以相位键控为例，有：N 次方环、科斯塔斯环(Constas 环)、逆调制环和判决反馈环等。近几年来由
34、于数字电路技术和集成电路的迅速发展，又出现了基带数字处理载波跟踪环，并且已在实际应用领域得到了广泛的使用。但是，为了加强学生基础知识的学习及对基本理论的理解，我们从实(与)与DPSKB与01t0tT347an-1-TP340tn与2-b-+T34- 17 -际出发，选择同相正交环解调电路作为基本实验。1、二相(PSK，DPSK) 信号输入电路 由 BG701(3DG6)组成射随器电路，对发送端送来的二相(PSK、DPSK)信号进行前后级隔离，由 U701(LM311)组成模拟信号放大电路，进一步对输入小信号的二相(PSK、 DPSK)信号进行放大后送至鉴相器 1 与鉴相器 2 分别进行鉴相。图
35、 6-6 解调器总方框图2、同相正交环锁相环提取载波电路在这种环路里，误差信号是由两个鉴相器提供的。VCO 压控振荡器给出两路互相正交的载波信号分别送至两鉴相器，输入的二相(PSK，DPSK)信号经过两个鉴相器分别鉴相后，由低通滤波器滤除载波频率以上的高频分量，分别送入两判决器进行判决后得到基带信号 Ud1 与 Ud2，其中 Ud1 中包含着码元信息，但无法对 VCO 压控振荡器进行控制。只有将 Ud1、U d2 经过基带模拟相乘器相乘后，就可以去掉码元信息，得到反映VCO 输出信号与输入载波间的相位差的误差控制电压，从而实现了对 VCO 压控振荡器的控制。它们的实际电路见图 9-7 所示。包
36、括鉴相器 1 鉴相器 2 低通滤波器 1 低通滤波器 2 比较判决器 1 比较判决器 2 相乘器环路滤波器 VCO 压控振荡器数字分频移相器等电路组成。具体工作过程如下：由 U701(LM311)模拟运放放大后的信号分两路输出至两鉴相器的输入端，鉴相器1 与鉴相器 2 的控制信号输入端的控制信号分别为 0 相载波信号与 /2 相载波信号。这样经过两鉴相器输出的鉴相信号再通过有源低通滤波器滤掉其高频分量，再由两比较判决器完成判决解调出数字基带信码，由 U706A 与 U707A 构成的相乘器电路，去掉数字基带信号中的数字信息。得到反映恢复载波与输入载波相位之差的误差电压 Ud, Ud 经过环路低
37、通滤波器 R718、R719 、C706 滤波后，输出了一个平滑的误差控制电压，去控制 VCO 压控振荡器 74S124。它的中心振荡输出频率范围从 1Hz 到 60MHz，工作环境温度在 070，当电源CPLD信 号 发 生 器仿 真 眼 图 发 生 器PSK调 制 信 号 入 电 路路电形整70132开 关 2KT开 关 TP704PSK解 调 输 出至 时 钟 再 生 电 路702VCO电 子 开 关低 通 频分 /移 相 荡振 判 决 31滤波路环 乘器相TP70低 通3判 决 1TP705- 18 -电压工作在+5V、频率控制电压与范围控制电压都为+2V 时，74S124 的输出频率
38、表达式为：f0 = 510-4/Cext，在实验电路中，调节精密电位器 W701(100K) 的阻值，使频率控制输入电压(74LS124 的 2 脚) 与范围控制输入电压(74LS124 的 3 脚) 基本相等，此时，当电源电压为+5V 时，才符合：f 0 = 510-4/Cext,再变改电容 CA701(80Pf110Pf),使74S124 的 7 脚输出为 4.096MHz 方波信号。74S124 的 6 脚为使能端，低电平有效，它开启压控振荡器工作；当 74S124 的第 7 脚输出的中心振荡频率偏离 4.096MHz 时，此时一方面可改变CA701 中的电容值，另一方面也可调节 W70
39、1 和 W702，用频率计监视测量点 TP704 上的频率值，使其准确而稳定地输出 4.096MHz 的载波信号。该 4.096MHz 的载波信号经过分频( 4)电路：U709 与 U710(74LS74)两次分频变成1.024MHz 载波信号，并完成 /2 相移相。由 U710B 的 9 脚输出 /2 相去鉴相器 2的控制信号输入端 U302D(4066)的 6 脚，由 U710A 的 5 脚输出 0 相载波信号去鉴相器 1 的控制信号输入端 U302C(4066) 的 5 脚。这样就完成了载波恢复的功能。图 6-8 是该解调环各输出测量点波形图，从图中可看出该解调环路的优点是：该解调环在载
40、波恢复的同时，即可解调出数字信息。该解调环电路结构简单，整个载波恢复环路可用模拟和数字集成电路实现。但该解调环路的缺点是：存在相位模糊。当解调出的数字信息与发端的数字信息相位反相时，即相干信号相位和载波相位反相，则按一下按键开关 SW701，迫使它的置“1”端送入高电平，使电路 Q 端输出为“1”，迫使相干信号的相位与载波信号相位同频同相，以消除相位误差。然而，在实际应用中，一般不用绝对移相，而用相对移相，采用相位比较法克服相位模糊。三、实验内容1.二相 BPSK 调制实验用内载波发生器产生的信号作输入载波信号来观察 TP301TP307 各测量点的波形。2.二相 DPSK 调制实验加入差分编
41、码器电路来传输二相 DPSK 信号，即将开关 K302 置成 2 脚与 3 脚相连，其它开关设置不变，重做上述内容。3.二相 BPSK 解调实验4.二相 DPSK 解调实验5.PSK 解调载波提取实验详细内容如下：将实验中二相 PSK(DPSK)的电路调整好后，再将本实验电路调整到最佳状态，逐一测量 TP701TP704 各点处的波形，画出波形图并作记录，注意相位、幅度之间的关系。四、实验步骤及注意事项1.按下按键开关：K01、K02、K700。2.跳线开关设置：- 19 -1 /2相 载 波 0TP7543相 载 波 +1V-TP70t0图 68 同相正交解调环各点波形图K30123、K30
42、2 12 或 K30223 或 K30256 或 K30267、K303 1-2 与 3-4、 K30423、 K7012-3。3.跳线开关设置功能如下：K3011-2：输入 CVSD（M）编码的数字输出信号；K3012-3：32KB/s 伪随机码，码型为 000011101100101。K3021-2：伪随机码，码序列为 000011101100101，速率为 32KHz 的绝对码。K3022-3：伪随机码，码序列为 000011101100101，速率为 32KHz 的相对码。K3025-6：128KHz 方波，码序列为 1010 码。K3026-7：64KHz 方波， 码序列为 1010
43、 码。K303 ：合路叠加开关。K3042-3：1.024MHz 方波，作为载波输入。K304 1-2：断开。K7012-3：输入 PSK 调制信号。K701 1-2：断开。4.做二相 BPSK 实验时，必须把开关 K302 的 1 脚与 2 脚相连接。做二相 DPSK 实验时，必须把开关 K302 的 2 脚与 3 脚相连接。5PSK 解调时：(1)首先要使 PSK 调制电路正常工作。(2)在 CA701 上插上电容，使振荡器工作频率为 4.096MHz，电容在 80Pf120Pf 之间。五. 测量点说明TP301：输入载波信号，K304 的 2 与 3 相连，频率为 1.024MHz 方波
44、信号。当波形不好时，可调节电位器 W301。 TP302：波形同 TP301 反相，波形不好时，可调节电位器 W302。 TP303：32KHz 调制工作时钟信号。TP304：数字基带信号伪随机码输出波形，码型有：(1)K3021-2：伪随机码，码元序列为 000011101100101，速率为 32KHz 的绝对- 20 -码。(2)K3022-3：伪随机码，码元序列为 000011101100101，速率为 32KHz 的相对码。(3)K3025-6：128KHz 方波，码元序列为 1010 码。(4)K3026-7：64KHz 方波， 码元序列为 1010 码。TP305：PSK 的 0
45、 相载波输出，当 K303 都断开时。TP306：PSK 的 相载波输出，当 K303 都断开时。TP307：PSK 调制信号输出波形，当 K303 都相连时，即 1 与 2、3 与 4 脚都相接。TP701：PSK 解调信号输入波形，当 K701 的 2 与 3 相接。TP702：压控振荡器输出 4.096MHz 的载波信号，用频率计监视测量点 TP704 上的频率值有偏差时，此时一方面可改变 CA701 中的电容值，另一方面也可调节W701 和 W702，使其准确而稳定地输出 4.096MHz 的载波信号。TP703：频率为 1.024MHz 的 0 相载波输出信号。TP704：频率为 1
46、.024MHz 的 /2 相载波输出信号。TP705：PSK 解调输出波形，即数字基带信号。3C70U706A4LS8704LGND GNDR702PSK1C72410370IN2R701KC14K13C72104 2KR713C7281042KR8 C703104C72RPSK+5GNDU39T8ULM31+2U709BG7023R5680U30465R6-15.4K406U3D8961724104C7291U703ATL8+1RK709291P5-LM31K+168570RP+52C7304-214+2TP14104C73U03DTL849PR715K32047TP704685R1K-1L
47、M3U03A21B3213R719W7013U0E74LS0B74L0UC31638K7096537DAT4LS8CA701C65PU709A6CLKGND0QR141324S8974LS0UF25.1KR73TP7025K3IN1R720W71.1KP+-B5V13464W70214SU8213INVD7092G8657CEXTYC701321uFE3 3LM18U702+04W73PINK0316541-2R730KVCQSLKDSVCNL4FSK 与10-7 PK与图67PSK解调电路电原理图- 21 -TP903F8N2K16Hz与34D/A与132KHz与6FS(40)TP97851WMCL实验七 FSK 调制解调实验实验内容1.频率键控（FSK）调制实验2.频率键控（FSK）解调实验一、实验目的 1.理解 FSK 调制的工作原理及电路组成。 2.理解利用锁相环解调 FSK 的原理和实现方法。二、实验电路工作原理图 7-1 FSK 调制解调电原理框图数字频率调制是数据通信中使用较早的一
